Основные элементы системы земледелия на черноземах лесостепи Западной Сибири: на примере Тюменской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.01, доктор сельскохозяйственных наук Лазарев, Александр Прокопьевич

• Лазарев, Александр Прокопьевич
• доктор сельскохозяйственных наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Лазарев, Александр Прокопьевич

Общая характеристика работы

Глава 1. Основы совершенствования элементов системы земледелия

1.1. Введение

1.2. Теоретические основы воспроизводства плодородия почвы

Глава 2. Условия и методика проведения исследований

2.1. Место исследований

2.2. Почвенно - климатические условия

2.3. Методика и схемы закладки опытов

2.4. Методика исследований

2.5. Агрометеорологические условия в годы проведения исследований

Глава 3. Влияние агрометеорологических условий и влагообеспеченности чернозёма обыкновенного на формирование урожая полевых культур

3.1. Яровая пшеница

3.2. Озимая рожь

3.3. Однолетние травы

3.4. Кукуруза

3.5. Влагообеспеченность чернозема под культурами при его разной основной обработке

Глава 4. Влияние агрофизических свойств почвы на урожайность яровой пшеницы

4.1. Структурное состояние и плотность чернозема обыкновенного и их влияние на урожай пшеницы

4.2. Влияние предшественников и систем основной механической обработки на структурное состояние и 147 плотность чернозема

Глава 5. Целлюлозолитическая активность чернозема под сельскохозяйственными культурами

Глава 6. Засоренность посевов полевых культур в севооборотах

6.1. Засоренность посевов полевых культур в пятипольных севооборотах

6.2. Вредоносность сорняков и защита от них посевов сельскохозяйственных культур

Глава 7. Эффективность применения органических и минеральных удобрений

7.1. Торф и навоз

7.2. Солома

7.3. Минеральные удобрения

Глава 8. Влияние послеуборочных остатков полевых культур на плодородие чернозема

Глава 9. Продуктивность зерновых севооборотов и влияние предшественников на формирование урожайности и качество зерна пшеницы

Глава 10. Экономическая и бионергетическая оценка севооборотов и применяемых в них систем основной обработки почвы

10.1. Экономическая оценка

10.2. Биоэнергетическая оценка

10.3. Эффективность применяемых систем основной обработки почвы

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Основные элементы системы земледелия на черноземах лесостепи Западной Сибири: на примере Тюменской области»

Актуальность темы. В Тюменской области в фонде земель сельскохозяйственного назначения наиболее ценными являются черноземы. Они характеризуются высоким потенциальным плодородием и в пашне занимают 25 %. В тех хозяйствах, у которых в пашне преобладают черноземы в сочетании с темно-серыми лесными почвами, не случайно ежегодно получают наибольшие урожаи сельскохозяйственных культур (Л.Н. Каретин, 1990).

Как показали наши многолетние стационарные исследования, культуры, возделываемые на черноземе, не всегда формируют стабильный урожай. Его вариабельность на вариантах опыта оказалась значительной. Коэффициент вариации урожайности зерна пшеницы составил 32,3, озимой ржи - 30,7, зеленой массы однолетних трав - 35,2, кукурузы - 43,2 %.

Неустойчивость урожаев сельскохозяйственных культур во многом определяется ежегодными изменениями агрометеорологических условий. Одним из главных факторов, ограничивающим продуктивность земледелия, является неустойчивость водного режима почвы. В ней в первую половину вегетационного периода для растений часто устанавливается значительный дефицит влаги, а в конце - повышенное увлажнение.

В 1992 - 2002гг. резко сократилось количество вносимых в почву органических и минеральных удобрений. В районах области стали вносить меньше минеральных удобрений в 2,1 раза, органических - в 8,3 раза, чем за 1985 - 1990 гг. (A.C. Иваненко, 2003). В последующие годы (2003 - 2010) с минеральными удобрениями также поступило в почву мало питательных веществ. Так среднегодовое внесение за 2008 - 2010 гг. на один га посевной площади составило 39,4 кг действующего вещества (азотных в количестве 33,5, фосфорных - 3,9, калийных 2,0 кг). В области на га посевной площади вывозилась в среднем 1 тонна органических удобрений. При такой норме подстилочного навоза крупного рогатого скота с содержанием общего азота

0,42, фосфора - 0,21, калия - 0,48 % (по А.Х. Кольцову, 1981) в почву поступало мало питательных элементов: азота - 4,2, фосфора - 2,1 и калия 4,8 кг. Следовательно с органическими и минеральными удобрениями поступает мало питательных веществ и поэтому зерновые культуры формируют урожай в основном за счет использования естественного плодородия почв, в частности минерализации гумуса. При этом почвы обедняются содержанием органического вещества и элементами минерального питания, теряют плодородие и постепенно деградируют.

В настоящее время приобрели особую остроту вопросы сохранения и повышения почвенного плодородия. По экономическим причинам маловероятно, что можно повысить плодородие почв путем внесения больших количеств органических и минеральных удобрений. В настоящее время применяют их небольшие экономически ограниченные дозы.

Из-за недостаточного внесения в почву минеральных и органических удобрений складывается отрицательно баланс питательных веществ (азота, фосфора и калия) в земледелии области. С урожаями важнейших возделываемых культур выносится из почвы больше питательных элементов, чем их поступает с удобрениями.

Возникла необходимость использования других факторов, влияющих на воспроизводство почвенного плодородия. Это выращивание в севооборотах бобовых растений, сидеральных и промежуточных культур, применение измельченной соломы, рациональных энергосберегающих технологий обработки почвы.

Важно отметить, что в настоящее время проведение научно-исследовательских работ по совершенствованию основных элементов системы земледелия, с целью сохранения и повышения эффективного и потенциального плодородия почвы, весьма актуально.

Цель исследований - повышение продуктивности культур в севооборотах при использовании систем обработки почвы, предшественников, органических, минеральных удобрений и мероприятий по сохранению и повышению плодородия чернозема.

Задачи исследований:

1. Дать оценку влияния агрометеорологических условий и уровня влагообеспеченности чернозема в отдельные этапы органогенеза сельскохозяйственных культур на формирование их урожая.

2. Выявить роль отдельных возделываемых культур в создании структурного состава и водопрочности агрегатов почвы.

3. Дать оценку действия систем основной обработки почвы на снижение засоренности культур и повышение продуктивности севооборотов.

4. Установить эффективность применения на чернозёме измельченной соломы зерновых культур, навоза, торфа и минеральных удобрений.

5. Определить влияние отдельных предшественников и минеральных удобрений на урожайность и качество зерна яровой пшеницы.

6. Установить параметры изменения плодородия чернозема в зависимости от количественного и качественного состава пожнивных и корневых остатков полевых культур.

7. Дать биоэнергетическую и экономическую оценку севооборотам при применении в них различных систем основной механической обработки почвы.

Объекты исследований. Обыкновенный чернозём северной лесостепи Тюменской области, культуры севооборотов, системы основной обработки почвы, пожнивные и корневые остатки полевых культур.

Личный вклад автора. Диссертант принимал непосредственное участие в разработке программы исследований, проводил полевые, вегетационные и лабораторные опыты, сопутствующие наблюдения, исследования, химические анализы растительных и почвенных образцов, полученные результаты подвергал статистической обработке по Б.А. Доспехову. Автор лично составлял ежегодные научные отчеты, которые представлялись в Сибирское отделение РАСХН. Номер государственной регистрации темы - 01.91.0049310.

Научная новизна. Впервые в лесостепной зоне Тюменской области дано комплексное обоснование действия климатических факторов, предшественников и обработки почвы на рост развитие и урожайность сельскохозяйственных культур. Показана сравнительная оценка роли предшественников (пшеницы, озимой ржи, однолетних трав, гороха, кукурузы и чистого пара) на количественный и качественный состав агрономически ценных агрегатов в слое почвы 0-20 см.

Дана многолетняя оценка (более 20 лет) действия обработок почвы (отвальной, отвально-безотвальной, мелкой плоскорезной, разноглубинной отвально-плоскорезной) в зернопропашном севообороте на засоренность культур. Изучено влияние разных норм внесения соломы зерновых культур на процессы аммонификации, нитрификации, целлюлозоразрушения, накопления гумуса и питательных элементов, почвенных ферментов, урожайность возделываемых культур и продуктивность севооборотов. Установлены возможности улучшения показателей качества зерна яровой пшеницы Новосибирской 67 и Чернявы 13 в зависимости от предшественника (однолетние травы, кукуруза, овес, пшеница, пшеница бессменно, горох, чистый пар), обработки и минеральных удобрений. Проведена оценка комплексного использования пожнивных остатков предшественников, органических и минеральных удобрений на действие и последействие почвенных процессов, продуктивность сельскохозяйственных культур и плодородие чернозема. В стационарном многолетнем полевом опыте установлена возможность замены ежегодной вспашки на её чередование с безотвальной или плоскорезной обработкой. Выявлено действие ресурсосберегающих систем основной обработки почвы на культуры севооборота.

Теоретическая значимость работы. Определена степень влияния агроклиматических факторов на формирование урожая основных сельскохозяйственных культур. Установлена корреляционная связь между отдельными структурными фракциями почвы и урожайностью яровой пшеницы. Определена зависимость плотности почвы от содержания гумуса, массы послеуборочных остатков зерновых культур, коэффициента структурности. Разработана система основной обработки чернозема обыкновенного с элементами ресурсосбережения.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Проведенными исследованиями по совершенствованию элементов системы земледелия на черноземах лесостепи Западной Сибири установлена возможность использования комбинированной системы основной обработки почвы в зернопаропропашном севообороте, в которой вспашка чередуется через год с безотвальной обработкой плугом со стойками СибИМЭ. В пятипольном севообороте с занятым паром установлена эффективность дифференцированной ресурсосберегающей системы обработки почвы, включающей вспашку под горох, плоскорезное рыхление на 12-14 см под остальные культуры. Предлагаемые системы обработки чернозема могут применяться в Тюменской области на площади 200-300 тыс.га.

Ресурсосберегающие системы основной обработки почвы в сочетании со вспашкой через 1 -3 года внедрены в Ларихинском хозрасчетном участке ЗАО «Племзавод Юбилейный» Ишимского района Тюменской области на площади 5000 га и обеспечили ежегодную экономию горючего на сумму 0,4 млн. рублей без снижения урожайности культур. В ФГУП «Ишимское» Россельхозакадемии от рациональных доз минеральных удобрений на площади 1450 га экономический эффект составил 4,48 млн. руб.

Защищаемые положения.

1. Агроклиматические факторы влияют на продуктивность основных сельскохозяйственных культур: прослеживалась средняя положительная корреляция урожайности яровой пшеницы от величины относительной влажности воздуха и отрицательная - от дефицита влажности воздуха.

2. Предлагаемые элементы системы земледелия (севообороты, основная обработка почвы, внесение минеральных и органических удобрений) обеспечивают сохранение и расширенное воспроизводство почвенного плодородия черноземов лесостепи Тюменской области.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на научно-практической конференции (Тюмень, 1992), региональной научно-практической конференции (Омск, 2000), зональном совещании директоров опытно-производственных и производственных хозяйств (Ишим, 2002, 2006 гг.), на международной научной конференции (Новосибирск, 2006), на ежегодных совещаниях агрономов хозяйств юга Тюменской области («День поля»), на ежегодных Ученых Советах ГНУ НИИСХ Северного Зауралья. Результаты исследований внедрены в ФГУП «Ишимское» Россельхозакадемии и ЗАО «Племзавод Юбилейный» Ишимского района Тюменской области.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 27 работ, в том числе 9 работ в изданиях рекомендованных ВАК.

Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 375 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, 10 глав, выводов и предложений производству. Содержит 68 таблиц, 26 рисунков и 26 приложений. Список литературы включает 395 источников, из них 28 иностранных авторов.