Оценка биоресурсного потенциала сортов и гибридов подсолнечника в агроценозах с повышенной антропогенной нагрузкой

В данном разделе проведен детальный анализ отечественных и зарубежных иссле- дований по проблеме загрязнения почв тяжелыми металлами и их воздействия на раз- витие растений (В.А. Ковда, А.И. Перельман, М.А. Глазовская, А. Кабата-Пендиас, П.Г. Адерихин, М.М. Овчаренко, Ю.В. Алексеев, Н.А. Протасова, J.L.Hall, C. Poschenrieder и др.).
Тем не менее, несмотря на большое количество публикаций, сведения о накопле- нии тяжелых металлов в системе почва – растения в условиях повышенной техноген- ной нагрузки являются противоречивыми. Это обусловлено различиями сортов и ги- бридов растений, условий их произрастания, уровней техногенной нагрузки на компо- ненты агроценозов. Недостаточно изученными остаются вопросы относительно выра- щивания в придорожной зоне наиболее устойчивых к факторам антропогенного воз- действия с ее стороны сортов и гибридов подсолнечника, позволяющих получить ста- бильные урожаи, с показателями не ниже, заложенных оригинаторами. Для решения данных проблем требуется проведение дальнейших исследований, что и предопредели- ло выбор темы диссертационной работы.
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проводились в 2013-2017 гг. на полях землепользований ООО «Луч» и ИП Глава КФХ Веневцев А.В. Верхнехавского района Воронежской области. Территория Верхнехавского района относится к первому агроклиматическому району, климат характеризуется умеренной континентальностью.
Годы исследований различались по показателям влагообеспеченности и темпера- турному режиму. Неблагоприятные погодные условия для возделывания подсолнечни- ка складывались в 2014 и 2017 годах. Весной и летом 2014 г. наблюдался дефицит осадков при повышенных температурах воздуха, что неблагоприятно повлияло на рост
и развитие подсолнечника. Несмотря на то, что весна 2017 г. была очень ранней, в мае и июне температурный режим и условия увлажнения были ниже среднемноголетних значений, что отрицательно отразилось на формировании урожая подсолнечника. Наиболее благоприятными по метеоусловиям оказались 2015 и 2016 годы, которые ха- рактеризовались достаточным количеством осадков и тепла в вегетационный период, что положительно повлияло на развитие подсолнечника и получение урожая.
В качестве объектов исследований были использованы районированные в Воро- нежской области сорта и гибриды подсолнечника с различным сроком созревания, воз- делываемые в агроценозах придорожной полосы участков автодорог IV категории Верхнехавского района Воронежской области: «Большая Приваловка – Никольские Выселки», «Большая Приваловка – Малая Приваловка», «Парижская Коммуна – Малая Приваловка», «Верхняя Хава – пересечение с грунтовой дорогой», «Малая Приваловка – пересечение с грунтовой дорогой».
Почва опытных участков – чернозем типичный среднемощный среднегумусный глинистого гранулометрического состава. Перед закладкой мелкоделяночного опыта (осень 2013 г.) содержание гумуса составляло 6,1-6,4%; рНKCl – 5,5-5,9; Нг – 2,3-3,8 мг- экв/100 г почвы; сумма поглощенных оснований 29,5-30,4 мг-экв/100 г почвы; обеспе- ченность почвы подвижным фосфором средняя и повышенная (98-116 мг/кг почвы), а обменным калием – повышенная (111-120 мг/кг почвы).
Исследования проводились в условиях полевого мелкоделяночного опыта в сево- обороте с короткой ротацией: чистый пар – озимая пшеница – ячмень – подсолнечник.
Схема опыта: 1. Контроль (без удобрений); 2. Гербицид; 3. N60P60K60 + гербицид; 4. N120P120K120 + гербицид. 2
Повторность опыта трехкратная, общая площадь делянки 15 м (3х5 м), учетная площадь 8 м2 (2х4 м). Минеральные удобрения в виде азофоски вносились под основ- ную обработку согласно схеме опыта вручную. Гербицид Граминион, КЭ применялся весной в фазу всходов подсолнечника в дозе 0,6 л/га ранцевым опрыскивателем.
В опыте использовались следующие сорта и гибриды подсолнечника: Енисей, Бу- зулук, Альтаир, Айтана, Алисон РМ. Возделывание изучаемых сортов и гибридов под- солнечника осуществлялось по общепринятым для Воронежской области технологиям.
Образцы смешанных проб почвы отбирали в пахотном и подпахотном слое на глу- бину 0-30 и 30-60 см на расстоянии 0-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-60 м от изучаемых участков автодорог. Образцы почв отбирались в следующие сроки: перед началом сельскохозяйственных работ сразу после весеннего снеготаяния; в фазу всходов под- солнечника; после уборки урожая. В них определялось содержание валовых и подвиж- ных форм тяжелых металлов (Pb, Cd, Zn, Cu).
На изучаемых участках пробы растений подсолнечника отбирались в 3 срока: в фазу всходов, в середине вегетации и во время уборки урожая. Уборка подсолнечника осуществлялась вручную. В растительных образцах определялось количество всходов, масса листьев и плодов, содержание тяжелых металлов в маслосеменах подсолнечника.
Статистическую обработку результатов исследований проводили методом диспер- сионного анализа многофакторного полевого эксперимента, где фактор А – расстояние от дороги, фактор В – сорт, фактор С – средства химизации.
Химические анализы почвы и растений проводили в лаборатории биотехнологии ФГБОУ ВО ВГАУ имени императора Петра I и в ФГБУ ГЦАС «Воронежский».
Химические анализы почвенных и растительных образцов проводились по стан- дартным методикам и ГОСТ.
3 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЫБРОСОВ АВТОТРАНСПОРТА НА ПОЧВЫ ПРИДОРОЖНЫХ АГРОЦЕНОЗОВ ПОДСОЛНЕЧНИКА
3.1 Содержание валовых форм тяжелых металлов в почвах придорожных агроценозов подсолнечника
При проведении исследований изучалось влияние выхлопных газов автотранспор- та и применения различных доз удобрений на накопление тяжелых металлов в почве. Ниже представлены средние значения содержания валовых форм свинца, кадмия, цин- ка и меди в почве опытных участков (Рисунок 1).
Рисунок 1 – Содержание валовых форм тяжелых металлов в почве изучаемых участков (среднее за 2014-2017 гг.)
В почве придорожной полосы на изучаемых участках валовое содержание тяже- лых металлов находится в пределах ПДК, но превышает фоновые значения (Pb – 10,1- 13,8; Cd – 0,18-0,2; Zn – 42,8-43,2; Cu – 16,9-17,3), что является следствием остаточного воздействия выхлопных газов автотранспорта.
Систематическое применение минеральных удобрений и средств защиты растений может приводить к небольшому накоплению Pb, Cd, Zn и Cu в почве, в концентрациях не превышающих ПДК. На контрольных вариантах опыта наблюдается наиболее низ-
7

кое содержание валовых форм тяжелых металлов, которое закономерно возрастает по мере увеличения доз вносимых удобрений. Однако агрохимические средства, применя- емые в научно-обоснованных дозах, не являются источником загрязнения почв.
3.2 Динамика подвижных форм тяжелых металлов в почвах придорожных агроценозов подсолнечника
В работе изучалась динамика содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве придорожных агроценозов подсолнечника.
В ходе исследований, на всех изучаемых участках выявлена четкая закономер- ность увеличения концентрации тяжелых металлов в почве на расстоянии менее 40 м от дороги. Кроме того, содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве зависит от периода вегетации подсолнечника и применения средств химизации. В целом, на изучаемых участках наиболее высокие концентрации тяжелых металлов наблюдаются в фазу всходов после внесения гербицида на фоне загрязнения почв выбросами авто- транспорта, а после уборки урожая их содержание снижается, что обусловлено погло- щением данных элементов надземной фитомассой подсолнечника. Эту закономерность можно проследить по всем элементам на контрольных вариантах в различные сроки отбора проб почвы (Рисунок 2).
Рисунок 2 – Распределение подвижных форм тяжелых металлов на расстоянии 0- 20 м от дороги на контрольном варианте (среднее за 2014-2017 гг.)
В результате проведенных исследований было установлено, что в почве придо- рожной зоны содержание подвижных форм тяжелых металлов значительно превышает
8

фоновые показатели. Так, концентрация подвижных форм свинца в почве изменяется от 3,72 до 6,84 мг/кг. В зависимости от расстояния до дороги содержание подвижного Pb на контроле увеличивается в 2,9-4,5 раза, а на вариантах с удобрениями в 3,0-5,3 ра- за от фонового значения (1,3 мг/кг).
Содержание кадмия в почве изучаемых вариантов находится в пределах от 0,086 до 0,192 мг/кг. Концентрация подвижных форм Cd выше фоновых показателей (0,06 мг/кг) в 1,4-2,8 раза на контроле и в 1,5-3,2 раза на вариантах с удобрениями и гербици- дами. Черноземные почвы в районе исследования характеризуются низким фоновым содержанием подвижных форм Zn и Cu (0,3 мг/кг и 0,13 мг/кг соответственно), но в придорожной зоне их концентрации увеличиваются в 7-12 раз и более. В почве вариан- тов опыта количество цинка изменяется от 3,46 до 7,12 мг/кг, а меди – от 1,91 до 3,91 мг/кг. Следовательно, поступление тяжелых металлов с выхлопными газами автотранс- порта повышает обеспеченность почв подвижными формами данных элементов.
4 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ И БИОПРОДУКТИВНОСТЬ ПОД- СОЛНЕЧНИКА В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
4.1 Особенности формирования всходов подсолнечника
в придорожных агроценозах
Для оценки экологической устойчивости подсолнечника к выбросам автотранс- порта, в работе проводился анализ влияния средств химизации и различных уровней техногенной нагрузки на полевую всхожесть семян изучаемых сортов и гибридов (Ри- сунок 3, 4).
Рисунок 3 – Особенности формирования всходов подсолнечника
на изучаемых участках, количество всходов, тыс. шт./га (среднее за 2014-2017 гг.)
Контроль Удобрение (1NPK)+гербицид
Гербицид Удобрение (2NPK)+гербицид
Рисунок 4 – Особенности формирования всходов подсолнечника
на изучаемых участках, полевая всхожесть, % (среднее за 2014-2017 гг.)
Согласно полученным данным, на контроле, вариантах с гербицидами и одинар- ной дозой удобрений полевая всхожесть семян подсолнечника снижалась по мере уда- ления от дороги. Так, на расстоянии до 20 м от дороги на контроле она была 73,6- 92,0%, на варианте с гербицидом – 78,8-97,8%, а при внесении одинарной дозы удобре- ний составляла 89,2-99,8%. В тоже время, на расстоянии 50-60 м от дороги эти показа- тели были соответственно 67,8-86,4, 74,2-92,8 и 84,2-95,4%. Такая особенность, вероят- но, связана со стимулирующим действием микроэлементов (Cu, Zn) на вариантах, при- мыкающих к автодороге.
На вариантах с двойной дозой NPK, наоборот, полевая всхожесть по мере удале- ния от дороги возрастала. Это можно объяснить синергетическим действием повышен- ной концентрации тяжелых металлов и двойных доз удобрений на примыкающих к до- роге участках, проявляющимся в угнетении растений.
Наиболее низкая полевая всхожесть семян подсолнечника отмечалась на контроле, а самыми высокими показателями характеризовался вариант с одинарной дозой NPK в комплексе с гербицидом. Отмеченные закономерности в полной мере относятся и к ко- личеству всходов подсолнечника на 1 га.
Следует отметить, что полевая всхожесть семян подсолнечника была заметно вы- ше на вариантах с ранними сортами и гибридом. Так, если на контроле для сортов Ени-
10

сей, Бузулук и гибрида Альтаир полевая всхожесть находилась в пределах 78,2-92,2%, на варианте с гербицидом – 80,0-98,0%, на варианте с одинарной дозой удобрений – 90,6-100,0%, с двойной дозой NPK – 93,0-96,4%, то для более поздних гибридов (Айта- на, Алисон РМ) эти показатели были соответственно 67,8-77,8; 74,2-82,0; 84,2-90,8 и 75,2-86,6%.
Следовательно, полевая всхожесть семян подсолнечника определялась сортовыми особенностями, расстоянием от автодороги и дозами вносимых удобрений.
4.2 Влияние загрязнения почвы на показатели фотосинтетической деятельности подсолнечника
Загрязнение почвы выхлопными газами автотранспорта и применение минераль- ных удобрений в комплексе с гербицидами в агроценозах оказывают существенное воздействие на процессы фотосинтетической деятельности и физиологическое состоя- ние растений.
Для оценки урожайности возделываемых сортов и гибридов подсолнечника, изу- чалась динамика формирования площади листьев в посевах (Рисунок 5, 6, 7).
В результате исследований было установлено, что в начале вегетации у изучаемых сортов и гибридов подсолнечника идет постепенное увеличение площади листовой по- верхности и в фазе полного цветения она достигает максимальных значений (37,0-46,1 тыс. м2/га). В конце вегетации площадь листьев снижается до 6,0-8,8 тыс. м2/га за счет отмирания листьев в нижней части стебля.
Наиболее интенсивно ассимилирующая поверхность листьев развивалась на вари- антах с применением одинарной и двойной доз NPK в комплексе с гербицидом. На контроле и варианте с гербицидом, напротив, площадь листовой поверхности подсол- нечника уменьшалась, что связано с недостаточным уровнем минерального питания растений.
На всех вариантах опыта, за исключением варианта с двойной дозой NPK, наибольшая площадь листьев подсолнечника отмечалась на расстоянии 0-40 м от доро- ги, а по мере удаления от нее – снижалась. Это обусловлено низким содержанием мик- роэлементов (Zn, Cu) в почве, поэтому их поступление с выбросами автотранспорта способствует росту листовой поверхности растений на территории, примыкающей к дороге.
Изучение динамики образования листовой поверхности подсолнечника показало, что у раннеспелых сортов (Енисей, Бузулук) и гибрида (Альтаир) данный показатель был выше, чем у среднеранних гибридов (Айтана, Алисон РМ).
Для оценки продуктивности подсолнечника определяли фотосинтетический по- тенциал посевов. Результаты исследований показали, что в посевах подсолнечника фо- тосинтетический потенциал достигал наиболее высоких значений в конце вегетации в фазу цветение – созревание.
Наиболее высокие значения фотосинтетического потенциала отмечались на вари- антах с применением удобрений в совокупности с гербицидом. Так, на варианте с оди- нарной дозой NPK в начале вегетации данный показатель находился в пределах 649,3- 656,3 тыс. м2 · сутки/га, в середине вегетации – 1017,4-1023,7 тыс. м2 · сутки/га, в конце вегетации – 1253,3-1258,8 тыс. м2 · сутки/га.
Контроль Удобрение (1NPK)+гербицид
Гербицид Удобрение (2NPK)+гербицид
Рисунок 5 – Динамика формирования площади листьев подсолнечника (Бутонизация), тыс. м2/га (среднее за 2014-2017 гг.)
Контроль Удобрение (1NPK)+гербицид
Гербицид Удобрение (2NPK)+гербицид
Рисунок 6 – Динамика формирования площади листьев подсолнечника (Цветение), тыс. м2/га (среднее за 2014-2017 гг.)
12

Контроль Удобрение (1NPK)+гербицид
Гербицид Удобрение (2NPK)+гербицид
Рисунок 7 – Динамика формирования площади листьев подсолнечника (Спелость), тыс. м2/га (среднее за 2014-2017 гг.)
Внесение двойной дозы удобрений приводило к некоторому снижению величины фотосинтетического потенциала, которая соответственно составляла 629,3-646,1 тыс. м2 · сутки/га; 944,9-955,2 тыс. м2 · сутки/га; 1196,4-1206,4 тыс. м2 · сутки/га.
На контроле и варианте с гербицидом у всех изучаемых сортов и гибридов подсол- нечника величина фотосинтетического потенциала уменьшалась. Так, в начале вегетации фотосинтетический потенциал находился в пределах 547,4-552,4 тыс. м2 · сутки/га, в сере- дине вегетации – 866,7-904,4 тыс. м2 · сутки/га, в конце вегетации – 1081,6-1123,7 тыс. м2 · сутки/га.
Биологическая продуктивность сухой биомассы посевов подсолнечника в среднем в фазу спелости достигала 5,21-8,91 т/га. Накопление сухой биомассы было несколько выше у ранних сортов (Енисей, Бузулук) и гибрида (Альтаир), по сравнению с более поздними гибридами (Айтана, Алисон РМ).
Результаты исследований показали, что у всех сортов подсолнечника наиболее эффективное накопление сухой биомассы отмечалось на вариантах с удобрениями в сочетании с гербицидом. Так, в фазу полной спелости продуктивность сухой биомассы достигала 7,75-8,91 т/га при внесении одинарной дозы NPK, и 7,52-8,61 т/га на варианте с двойной дозой удобрений. На контроле и при применении только гербицида этот по- казатель снижался соответственно до 5,21-5,84 т/га и 5,79-6,30 т/га.
Таким образом, фотосинтетическая деятельность растений зависела от уровня ми- нерального питания, техногенной нагрузки и биологических особенностей сортов и ги- бридов подсолнечника.
13

4.3 Анализ биометрических показателей
и элементов структуры урожая подсолнечника
В процессе экспериментальной работы изучалось влияние автотранспорта и средств химизации на диаметр корзинки подсолнечника, рассчитывалась ее продуктив- ная площадь. Согласно полученным данным, наиболее крупный диаметр корзинки был у раннеспелых сортов Енисей и Бузулук, и гибрида Альтаир. На контрольном варианте диаметр корзинки у этих сортов и гибрида находился в пределах 14,6-16,4 см, а общая площадь соответственно 167,3-211,1 см2. Среднеранние гибриды (Айтана, Алисон РМ) характеризовались более низкими биометрическими показателями. Так, на контроле диаметр корзинки у них варьировал от 13,9 до 15,5 см, а общая площадь соответствен- но от 151,7 до 188,6 см2.
При применении минеральных удобрений с гербицидом биометрические показа- тели корзинки увеличиваются, по сравнению с контролем, что обусловлено более вы- соким уровнем минерального питания растений. Наиболее благоприятные условия для выращивания подсолнечника складывались на варианте с одинарной дозой NPK в соче- тании с гербицидом, где диаметр корзинки находился в пределах 17,3-18,4 см, а про- дуктивная площадь – 234,9-265,8 см2 у ранних сортов и гибрида, а у среднеранних ги- бридов эти показатели составляли 16,6-17,8 см и 216,3-248,7 см2. На контроле диаметр и площадь корзинки были 14,6-16,4 см и 167,3-211,1 см2; 13,9-15,4 см и 151,7-186,2 см2 соответственно.
Следует отметить, что при внесении двойной дозы минеральных удобрений у изучаемых сортов и гибридов диаметр и площадь корзинки увеличиваются по мере удаления от дороги. При этом на остальных вариантах, напротив, значения биометри- ческих показателей более высокие на участках, примыкающих к дороге (0-40 м). В пер- вом случае, тяжелые металлы имеют повышенные концентрации в почве и относятся к токсикантам, а во втором – они являются микроэлементами и положительно влияют на растения подсолнечника.
К важнейшим элементам структуры урожая подсолнечника относятся количество и масса маслосемян в одной корзинке, а также масса 1000 маслосемян (Таблица 1).
Проведенные исследования показали, что на контроле и варианте с гербицидом показатели структуры урожая подсолнечника меньше, чем на вариантах с применением удобрений. Так, на контроле количество маслосемян в корзинке варьировало от 754 до 876 шт., их масса была в переделах 37,6-45,2 г, а масса 1000 маслосемян – 48,5-57,4 г. На варианте с применением только гербицида эти показатели соответственно составля- ли 782-915 шт.; 39,0-46,5 г; 49,4-58,3 г. Наиболее высокие значения количества и массы маслосемян подсолнечника отмечались на варианте с применением одинарной дозы минеральных удобрений в сочетании с гербицидом. Здесь значения элементов структу- ры урожая находились в пределах 865-969 шт.; 40,5-47,2 г; 50,9-59,6 г.
Следует отметить, что у раннеспелых сортов (Енисей, Бузулук) и гибрида (Альта- ир) эти показатели были выше, чем у среднеранних гибридов (Айтана, Алисон РМ), что обусловлено более коротким периодом вегетации, в течение которого тяжелые метал- лы в меньшей степени накапливались в растениях.
По мере приближения к дороге, значения элементов структуры урожая подсолнеч- ника увеличивались, что связано с лучшей обеспеченностью почвы микроэлементами (Zn, Cu), находящихся в дефиците. Только на варианте с двойной дозой NPK и герби-
цидом наблюдалась обратная тенденция, и данные показатели повышались при удале- нии от дороги на расстояние 40-60 м.
Таблица 1 – Элементы структуры урожая сортов и гибридов подсолнечника (среднее за 2014-2017 гг.)
Контроль
Гербицид
Удобрения (1NPK) + гербицид
Удобрения (2NPK) + гербицид
Енисей
50-60
40,1
50,6
41,0
51,7
42,8
53,3
43,1
53,8
40-50
40,2
50,6
41,1
51,8
43,0
53,4
42,9
53,7
30-40
40,8
51,9
41,7
52,5
43,5
54,0
42,2
52,9
20-30
41,4
52,5
42,3
53,1
44,2
54,6
41,6
52,2
0-20
41,6
52,6
42,4
53,3
44,3
54,7
41,4
52,0
Бузулук
50-60
43,4
55,4
44,6
56,6
45,6
57,1
46,5
58,4
40-50
43,4
55,3
44,7
56,5
45,6
57,2
46,6
58,5
30-40
44,5
56,6
45,6
57,2
46,4
58,7
45,9
57,8
20-30
45,0
57,3
46,3
58,1
47,0
59,5
45,1
57,2
0-20
45,2
57,4
46,5
58,3
47,2
59,6
45,0
57,1
Альтаир
50-60
40,6
51,9
42,3
53,1
43,5
55,0
43,7
56,3
40-50
40,7
52,2
42,4
53,2
43,4
55,1
43,3
56,2
30-40
41,6
53,5
43,2
54,3
44,3
55,9
43,4
55,8
20-30
42,4
54,2
43,7
55,5
45,2
56,5
42,6
54,4
0-20
42,5
54,3
43,8
55,8
45,3
56,6
42,5
54,2
Айтана
50-60
38,6
49,7
40,2
50,4
41,7
52,0
42,4
53,0
40-50
38,7
49,6
40,4
50,6
41,8
52,2
42,4
52,9
30-40
39,5
50,5
40,9
51,4
42,6
52,9
41,8
51,8
20-30
40,1
51,4
41,6
52,6
43,4
53,3
40,9
51,3
0-20
40,3
51,5
41,7
52,6
43,5
53,3
40,8
51,2
Алисон РМ
50-60
37,6
48,5
39,0
49,4
40,5
51,1
41,6
51,8
40-50
37,7
48,4
39,2
49,6
40,5
50,9
41,8
51,9
30-40
38,4
50,6
39,9
50,3
41,7
51,7
40,7
51,0
20-30
39,5
51,7
40,8
51,5
42,3
52,5
39,8
50,6
0-20
39,7
51,8
40,9
51,4
42,4
52,4
39,6
50,6
Таким образом, на биометрические показатели и элементы структуры урожая под- солнечника оказывают влияние биологические особенности сортов и гибридов, уровень
Расстояние от дороги, м
Количество
маслосемян
в корзинке, шт. Масса масло- семян с
1 корзинки, г
Масса 1000 маслосемян, г
Количество
маслосемян
в корзинке, шт. Масса масло- семян с
1 корзинки, г
Масса 1000 маслосемян, г
Количество
маслосемян
в корзинке, шт. Масса масло- семян с
1 корзинки, г
Масса 1000 маслосемян, г
Количество
маслосемян
в корзинке, шт. Масса масло- семян с
1 корзинки, г
Масса 1000 маслосемян, г

корневого питания и загрязнения почвы тяжелыми металлами под воздействием авто- транспорта.
4.4 Урожайность и качество маслосемян подсолнечника
Применение средств химизации в условиях повышенной техногенной нагрузки оказало существенное влияние на формирование урожая подсолнечника и его качество. Так, на контроле урожайность маслосемян подсолнечника в среднем за 4 года находи- лась в пределах от 1,73 до 2,08 т/га. На варианте с внесением гербицида она увеличива- лась до 1,94-2,31 т/га. При применении одинарной дозы удобрений в сочетании с герби- цидом складывались наиболее благоприятные условия минерального питания растений, и урожайность маслосемян подсолнечника составляла 2,31-2,68 т/га, что на 16-19% вы- ше, чем на контроле. Внесение повышенных доз минеральных удобрений (2NPK) на фоне гербицида было менее эффективно, и урожайность находилась в пределах 2,30-2,60 т/га.
Возделывание подсолнечника в придорожной полосе не оказало негативного вли- яния на его урожайность, напротив, на контроле и вариантах с применением только гербицида, а также одинарной дозы удобрений этот показатель несколько увеличивался на расстоянии 0-40 м от дороги. Исключением являлся вариант с двойной дозой NPK в комплексе с гербицидом, где урожайность снижалась на участках, примыкающих к до- роге, и возрастала по мере удаления от нее.
Согласно полученным результатам, у раннеспелых сортов (Енисей, Бузулук) и ги- брида (Альтаир) подсолнечника урожайность несколько выше, чем у среднеранних (Айтана, Алисон РМ). Это обусловлено их биологическими особенностями, а также тем, что ранние сорта имеют более короткий период вегетации и меньше накапливают тяжелых металлов.
К основным показателям, определяющим качество маслосемян подсолнечника, относятся масличность и сбор масла с единицы площади (Рисунок 8, 9).
Наиболее высокой масличностью маслосемян характеризовался сорт Бузулук, у которого на отдельных вариантах она достигала 50,6%. Наименьшая масличность мас- лосемян была у сорта Енисей, значения этого показателя не превышали 46%. Осталь- ные изучаемые гибриды по масличности занимали промежуточное положение.
На масличность маслосемян подсолнечника оказывает влияние уровень минераль- ного питания. На вариантах с применением удобрений отмечается некоторое снижение масличности (44,0-49,9%), по сравнению с контролем (45,6-50,5%). На вариантах с вне- сением только гербицида этот показатель был на уровне контроля.
В то же время, на вариантах с удобрениями отмечался наибольший выход масла с единицы площади, за счет более высокой урожайности подсолнечника. Наиболее про- дуктивным был сорт Бузулук, у которого выход масла в среднем составил 1,01-1,34 т/га. Также, высокими значениями маслопродуктивности характеризовался гибрид Альтаир (0,93-1,23 т/га). У сорта Енисей и остальных гибридов сбор масла варьировал от 0,82 до 1,13 т/га.
На контроле выход масла с единицы площади был наиболее низким (0,82-1,05 т/га). Максимальная маслопродуктивность у всех изучаемых сортов и гибридов под- солнечника была на варианте с одинарной дозой NPK (1,06-1,34 т/га).
Контроль Удобрение (1NPK)+гербицид
Гербицид Удобрение (2NPK)+гербицид
Рисунок 8 – Основные показатели качества маслосемян сортов
и гибридов подсолнечника (Масличность, %) (среднее за 2014-2017 гг.)
Масличность и продуктивность маслосемян подсолнечника несколько увеличива- лись по мере приближения к дороге, что можно объяснить положительным влиянием подвижных форм меди и цинка, за счет повышения их концентрации в почве придо- рожной зоны. Только на варианте с двойной дозой NPK наблюдается обратная тенден- ция и на расстоянии 0-40 м от дороги качественные показатели маслосемян подсолнеч- ника ухудшались.
Для подтверждения отмеченных закономерностей проводилось определение со- держания тяжелых металлов в маслосеменах подсолнечника. Установлено, что масло- семена изучаемых сортов и гибридов содержали только следы кадмия преимуществен- но на участках, примыкающих к дороге. Остальные тяжелые металлы (Pb, Zn, Cu) в ос- новной продукции подсолнечника не обнаружены.
Раннеспелые сорта (Енисей, Бузулук) и гибрид (Альтаир) подсолнечника имели преимущество, по сравнению с более поздними гибридами (Айтана, Алисон РМ), по- скольку в их маслосеменах следы кадмия обнаружены только на вариантах с примене- нием удобрений на расстоянии 0-30 м от дороги. У среднеранних гибридов (Айтана, Алисон РМ) остаточные количества Cd были в маслосеменах на всех вариантах опыта, примыкающих к дороге.
17

Контроль Удобрение (1NPK)+гербицид
Гербицид Удобрение (2NPK)+гербицид
Рисунок 9 – Основные показатели качества маслосемян сортов
и гибридов подсолнечника (Выход масла) (среднее за 2014-2017 гг.)
Таким образом, урожайность и качество маслосемян подсолнечника определяются уровнем техногенного загрязнения почвы, применением средств химизации и продол- жительностью периода вегетации сортов и гибридов.
5 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ ПОД ПОДСОЛНЕЧНИК
В условиях интенсификации сельскохозяйственного производства целесообразно провести расчет энергетической эффективности применения удобрений под подсол- нечник.
Расчет проводили по вариантам с минеральными удобрениями в комплексе с гер- бицидом. В соответствии с нормативами, энергозатраты на варианте, где применялись N60P60K60игербицидсоставили9480МДж,анавариантесN120P120K120 игербицидом– 18750 МДж.
Согласно полученным данным, энергетический КПД в зависимости от расстояния от дороги и сортов изменялся незначительно и составил в среднем за четыре года для варианта N60P60K60 + гербицид 1,44-1,59, а для варианта N120P120K120 + гербицид – 0,61- 0,81.
Таким образом, увеличение доз минеральных удобрений под подсолнечник до 120 кг/га д.в. как агрономически, так и энергетически нецелесообразно. Применение же N60P60K60 под подсолнечник вполне энергетически оправдано.
18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. В результате воздействия выбросов автотранспорта, в почве придорожных по- лос содержание валовых форм тяжелых металлов превышает фоновые показатели, но, в тоже время, находится в пределах допустимой концентрации. На контрольных вариан- тах опыта наблюдается относительно низкая концентрация тяжелых металлов, которая закономерно возрастает по мере увеличения доз вносимых удобрений. Наиболее высо- кое содержание Pb, Cd, Zn и Cu в почве отмечается в непосредственной близости от до- роги (0-40 м) на вариантах с применением двойной дозы минеральных удобрений в со- четании с гербицидом, где их количество в 1,1-1,8 раза выше, в сравнении с контролем.
2. Изучение динамики содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве придорожных полос показало, что их концентрация возрастает по мере приближения к дороге и увеличения доз минеральных удобрений. Так, в почве опытных участков на расстоянии 0-20 м от дороги содержание данных элементов на различных вариантах варьирует в следующих пределах: свинца – 4,96-6,84; кадмия – 0,124-0,192; цинка – 4,92-7,12 и меди – 2,52-3,91 мг/кг. При удалении от дороги на 50-60 м их концентрации снижаются соответственно до 3,72-5,52; 0,086-0,159; 3,46-5,58; 1,91-3,08 мг/кг.
3. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве зависит от периода ве- гетации подсолнечника. Наиболее высокие их концентрации наблюдаются в фазу всхо- дов после применения гербицида. После уборки подсолнечника количество подвижных форм тяжелых металлов в почве снижается в 1,1-1,3 раза, что обусловлено их выносом с урожаем, и соответствует допустимым нормам. При этом наиболее существенно уменьшается содержание цинка и меди, которые активно поглощаются во время фор- мирования биомассы подсолнечника.
4. Полевая всхожесть семян подсолнечника определяется биологическими особенно- стями сортов и гибридов, а также уровнем минерального питания на фоне загрязнения почв выбросами автотранспорта. Ранние сорта (Енисей, Бузулук) и гибрид (Альтаир) под- солнечника отличались более высокой полевой всхожестью семян (78,2-100%), по сравне- нию с гибридами (Айтана, Алисон РМ) более позднего срока созревания (67,8-90,8%). Кроме того, наилучшие показатели всхожести отмечались на варианте с одинарной до- зой NPK на расстоянии 0-30 м от дороги, что связано с повышенным содержанием де- фицитных микроэлементов (Cu, Zn) в почве.
5. Показатели фотосинтетической деятельности подсолнечника находились в тес- ной зависимости от применяемых средств химизации. При внесении минеральных удобрений с гербицидом повышалась величина фотосинтетического потенциала сортов и гибридов, а также отмечалось наиболее интенсивное формирование листовой поверх- ности и сухой биомассы подсолнечника. Раннеспелые сорта и гибрид подсолнечника имели некоторые преимущества по показателям площади листовой поверхности (6,6- 46,1 тыс. м2/га) и продуктивности сухой биомассы (3,34-8,91 т/га), по сравнению со среднеранними гибридами (6,0-44,8 тыс. м2/га; 3,22-8,78 т/га).
6. Анализ биометрических показателей и элементов структуры урожая показал, что на варианте с применением одинарной дозы минеральных удобрений в сочетании с гербицидом складывались оптимальные условия для роста и развития растений, и от- мечались наиболее высокие значения диаметра и площади корзинки (17,3-18,4 см и 234,9-265,8 см2), количества и массы маслосемян в одной корзинке (865-969 шт. и 40,5- 47,2 г), а также массы 1000 маслосемян (50,9-59,6 г). При внесении 2NPK наблюдалось уменьшение данных показателей, что, на наш взгляд, связано с более высокими кон-
центрациями тяжелых металлов в почве. Наиболее низкие значения биометрических показателей были на контроле и варианте с применением только гербицида, что обу- словлено недостаточным уровнем минерального питания растений.
7. Накопление тяжелых металлов в почве придорожных полос не оказало суще- ственного отрицательного влияния на развитие ассимиляционного аппарата посевов подсолнечника, а также на биометрические показатели и элементы структуры урожая, поскольку их содержание не превышает ПДК. Напротив, у изучаемых сортов и гибри- дов эти показатели, в основном, увеличивались, на примыкающих к дороге участках, что обусловлено лучшей обеспеченностью почвы дефицитными микроэлементами (Zn, Cu). Исключением являлся вариант с двойной дозой минеральных удобрений, на кото- ром наблюдается обратная закономерность, что связано с более высокими концентра- циями тяжелых металлов в почве данных участков.
8. Наиболее благоприятные условия минерального питания растений складыва- лись на варианте с применением одинарной дозы удобрений в сочетании с гербицидом, где урожайность маслосемян у сортов и гибридов подсолнечника составляла 2,31-2,68 т/га, что на 16-19% выше, чем на контроле. Внесение повышенных доз минеральных удобрений (2NPK) на фоне гербицида было менее эффективно и не приводило к значи- тельному увеличению урожайности.
9. Применение удобрений способствовало снижению масличности маслосемян (44,0-49,9%), по сравнению с контролем (45,6-50,5%). Однако на данных вариантах от- мечался наибольший выход масла с единицы площади, особенно при внесении одинар- ной дозы NPK с гербицидом (1,06-1,34 т/га), за счет увеличения урожайности маслосе- мян подсолнечника.
10. На вариантах опыта урожайность и масличность маслосемян подсолнечника несколько увеличивались по мере приближения к дороге. Исключением являлся вари- ант с двойной дозой минеральных удобрений в комплексе с гербицидом, где эти пока- затели снижались на участках, примыкающих к дороге. В первом случае, тяжелые ме- таллы являются микроэлементами и положительно влияют на растения подсолнечника, а во втором – относятся к токсикантам, вследствие повышенных концентраций в почве.
11. Биологические особенности сортов и гибридов подсолнечника определяют продуктивность маслосемян. У раннеспелых сортов и гибрида урожайность маслосемян была выше (1,79-2,69 т/га), по сравнению со среднеранними гибридами (1,73-2,42 т/га). Кроме того, маслосемена раннеспелых сортов (Енисей, Бузулук) и гибрида (Альтаир) подсолнечника в меньшей степени накапливают тяжелые металлы, в частности кадмий, чем более поздние гибриды (Айтана, Алисон РМ), что обусловлено менее продолжи- тельным периодом вегетации.
12. Увеличение доз минеральных удобрений под подсолнечник до 120 кг/га д.в. как агрономически, так и энергетически нецелесообразно. Применение N60P60K60 под подсолнечник вполне энергетически оправдано.
Перспективы дальнейшей разработки темы диссертации имеют важное науч- но-практическое значение с целью использования придорожных полос автодорог IV ка- тегории для выращивания высокопродуктивных сортов и гибридов подсолнечника. Необходимы дальнейшие исследования для поиска эффективных агротехнических при- емов, позволяющих выращивать сорта и гибриды подсолнечника в условиях повышен- ной техногенной нагрузки и получать экологически безопасную сельскохозяйственную продукцию.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. В условиях техногенного загрязнения целесообразно использовать раннеспелые сорта (Енисей, Бузулук) и гибрид (Альтаир) подсолнечника, которые, благодаря своим биологическим особенностям, более устойчивы к загрязнению почв тяжелыми метал- лами и способны обеспечить высокий урожай хорошего качества.
2. Для обеспечения высокой урожайности подсолнечника и получения качествен- ной продукции необходимо вносить одинарную дозу минеральных удобрений (N60P60K60) под основную обработку.
3. Для получения экологически безопасной сельскохозяйственной продукции це- лесообразно проводить агроэкологический мониторинг состояния придорожных агро- ценозов подсолнечника.