Повышение продуктивности дерново-подзолистых почв в Среднем Предуралье тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.01, доктор сельскохозяйственных наук Холзаков, Владимир Михайлович

• Холзаков, Владимир Михайлович
• доктор сельскохозяйственных наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Холзаков, Владимир Михайлович

Предисловие

Общая характеристика работы

Глава 1. Состояние изучаемых вопросов

1.1. Введение

1.2. Теоретические основы воспроизводства плодородия почвы

1.2.1. Понятия - «плодородие почвы» и «окультуривание почвы»

1.2.2. Органическое вещество почвы и его воспроизводство

1.2.2.1. Растительные остатки и солома как источники ОВ почвы

1.2.2.2. Бактерии, грибы, водоросли, почвенные животные

1.2.2.3. Выделения корневых систем растений

1.2.2.4. Воспроизводство гумусовых соединений

1.2.3. Воспроизводство агрофизических и водно-физических свойств почвы

1.2.3.1. Структура почвы

• 1.2.3.2. Плотность почвы

1.2.3.3. Общая пористость

1.2.3.4. Водный режим

1.3. Агротехнические мероприятия по воспроизводству плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур

1.3.1. Применение навоза (компоста)

1.3.2. Использование соломы

1.3.3. Известкование почв

1.3.4. Регулирование минерального питания растений

1.3.4.1. Роль азота почвы и его источники

1.3.4.2. Роль подвижного фосфора почвы

1.3.4.3. Роль обменного калия почвы

1.3.4.5. Комплексное воздействие удобрений на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур

1.4. Роль обработки дерново-подзолистой суглинистой почвы в регулировании ее плодородных свойств и в формировании урожайности сельскохозяйственных культур

1.4.1. Системы обработки почвы и их роль в регулировании плодородия почвы

1.4.2. Противоэрозионная обработка дерново-подзолистых почв

1.4.3. Дифференциация пахотного слоя по плодородию

1.5. Комплексный подход к воспроизводству плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур 92 Заключение ц

Глава 2. Объекты, условия и методика исследований

2.1. Место исследований

2.2. Почвенно-климатические условия

2.3. Методика и схемы закладки опытов

2.4. Методика исследований

2.5. Метеоусловия в годы проведения исследований

Глава 3. Изменения плодородных свойств дерново-подзолистой суглинистой почвы под влиянием культур севооборота, удобрений и ее обработки

3.1. Агрофизические свойства почвы

3.1.1. Мощность пахотного слоя

3.1.2. Структура почвы

3.1.3. Пористость почвы

3.1.4. Плотность почвы

3.2. Агрохимические свойства почвы

3.2.1. Обменная и гидролитическая кислотность почвы

3.2.2. Сумма поглощенных оснований и степень насыщенности почвы основаниями

3.2.3. Изменения содержания подвижного фосфора в почве

3.2.4. Влияние обработки и удобрений на содержание обменного калия в почве

3.3. Биологические свойства почвы

3.3.1. Поступление органического вещества (ОВ) в почву

3.3.2. Биологический круговорот азота и зольных элементов в севообороте

3.3.3. Гумусное состояние почвы при разных системах ее обработки и фонах удобрений

Глава 4. Урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от удобрений и разных систем обработки почвы

4.1. Влияние разных систем обработки почвы и фонов удобрений на урожайность озимой ржи

4.2. Влияние разных систем обработки почвы и фонов удобрений на урожайность ячменя

4.3. Влияние разных систем обработки почвы и фонов удобрений на урожайность картофеля

4.4. Влияние разных систем обработки почвы и фонов удобрений на урожайность горохо-овсяной смеси

4.5. Влияние последействия минеральных удобрений на урожайность культур севооборота

4.6. Влияние систем обработки почвы и удобрений на формирование урожая клевера лугового

Глава 5. Факторы, способствующие дифференциации пахотного слоя по плодородию, и ее влияние на урожайность культур севооборота

Глава 6. Влияние разных систем обработки почвы и удобрений на фи-% тосанитарное состояние посевов

Глава 7. Качество растениеводческой продукции в зависимости от систем обработки почвы и удобрений

Глава 8. Агроэкологическая, экономическая и энергетическая оценка результатов исследований

8.1. Агроэкологическая оценка

8.2. Экономическая оценка

8.3. Энергетическая оценка систем обработки почвы и удобрений 283 Выводы 288 Рекомендации производству 291 Библиографический список литературы 293 Приложения

ПРЕДИСЛОВИЕ

Диссертационная работа выполнена на кафедре земледелия и сельскохозяйственной мелиорации (в настоящее время кафедра земледелия и защиты растений) ФГОУ ВПО Ижевской ГСХА в период с 1968 по 2001 гг.

Полевые исследования проводились в учебно-опытном хозяйстве (УОХ) «Июльское» Ижевской ГСХА Боткинского района Удмуртской Республики.

В ледованиях по теме дертации принимали учие члены итрудники кафедры земледелия илохозявенной мелиорации. преподаватель А.И. Куклина, ент JI.A. Демин, доцент J1.A. Мерзляков,. преподаватель Т.В. Кадошникова, доцент JI.A. Ленточкина,. преподаватель, кх.н. Н.В. Шмакова, доцент С.М. Концевая (бывший ирант ТСХА), зав. межкафедральной агрохимичой лабораторией Л.Ф. Одинцова,. лаборант Е.Л. Семенова иуденты-дипломники агрономичого факультета. Автор дертации м им выражает глубокую признательнь и благодарнь.

За большую практическую помощь в проведении исследований и внедрение их результатов в производство автор диссертации благодарит гл. агронома УОХ «Июльское» Л.П. Смоленцева, начальника опытного поля Л.В. Мохначева, агрономическую службу министерства сельского хозяйства Удмуртской Республики.

За поддержку и консультационную работу автор диссертации сердечно благодарит профессоров В.П. Ковриго, A.C. Башкова, И.Ш. Фатыхова, A.M. Ленточкина, профессора МСХА И.П. Дерюгина.

За предоставленную возможность работы над диссертацией благодарю ректора Ижевской ГСХА профессора А.И. Любимова и проректора академии профессора П.Б. Акмарова.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение продуктивности дерново-подзолистых почв в Среднем Предуралье»

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось изыскание путей расширенного воспроизводства потенциального и эффективного плодородия дерново-подзолистой суглинистой почвы и формирование агро-фитоценозов на основе комплексного применения таких агротехнических мероприятий как одновременное использование известкования, органических и минеральных удобрений на фоне разных систем обработки почвы в севообороте (отвальной, безотвальной, минимальной) с оставлением измельченной соломы в качестве органического удобрения и мульчирующего материала, а также возделывание клевера лугового. В исследованиях решались следующие задачи: установить влияние отвальной, безотвальной и минимальной систем обработки дерново-подзолистой суглинистой почвы в севообороте при разных фонах удобрений на основные показатели плодородия (агрофизические, агрохимические, биологические), на фитосанитарное состояние аг-рофитоценозов, на смыв почвы на эрозионно-опасных полях, на урожайность культур и качество урожая; создать мощность пахотного и корнеобитаемого слоев дерново-подзолистой суглинистой почвы, соответствующую модели ее оптимального плодородия; изучить вопросы дифференциации пахотного слоя почвы по плодородию и влияние ее на урожайность сельскохозяйственных культур; выявить соотношение между отчуждаемой биомассой и поступающей в почву в виде корневых остатков у всех культур, участвующих в севообороте, и определить роль культур в формировании плодородия почвы; определить агротехническую и агроэкологическую эффективность доз удобрений при разных системах обработки почвы в севооборотах (отвальной, отвальной с рыхлением подпахотного слоя, с мульчированием соломой, безотвальной, минимальной) и установить при этом долю влияния отдельных элементов питания (Ы, Р, К) на формирование урожая сельскохозяйственных культур; выявить зависимость баланса органического вещества (ОВ) почвы в севообороте от комплекса агротехнических мероприятий; проследить эффективность последействия применяемых доз и соотношения элементов питания при изучаемых системах обработки почвы в севообороте во времени; определить влияние обработки почвы, удобрений и культур севооборота на фитосанитарное состояние создающихся в опытах агрофитоценозов; выявить влияние применяемых в опытах агротехнических мероприятий на качество урожая; дать агроэкологическую, экономическую и энергетическую оценку результатам исследований; разработать по результатам исследований рекомендации производству.

Личный вклад автора. Диссертант принимал непосредственное участие в разработке программ исследований, схем опытов, методики их закладки и проведения полевых исследований, в организации проведения наблюдений и анализов, в уборке урожая сельскохозяйственных культур и доведения его до стандартных показателей, в проведении статистической обработки экспериментальных данных, в составлении ежегодных научных отчетов и в представлении их в научную часть. Номер государственной регистрации темы - 01.200310579.

Научная новизна

1. Изучена и научно обоснована роль комплекса агротехнических мероприятий в расширенном воспроизводстве плодородия дерново-подзолистой суглинистой почвы, позволяющего в условиях Среднего Предуралья повысить урожайность сельскохозяйственных культур в 2,0 - 2,5 раза.

2. Проведено сравнение расчетного (возможного) содержания гумуса в почве с фактическим за 20 лет исследований.

3. Выявлена возможность применения в условиях Среднего Предуралья системы минимальной обработки почвы без снижения урожайности сельскохозяйственных культур.

4. Изучены факторы, способствующие дифференциации пахотного слоя по плодородию дерново-подзолистых суглинистых почв, и ее влияние на плодородные свойства почвы и урожайность культур севооборота.

5. Установлена роль отдельных элементов питания (ТМ, Р, К), их сочетаний и кратно возрастающих доз в формировании урожая изучаемых культур и его качества при разных системах обработки почвы (отвальной, безотвальной и минимальной). Впервые в условиях региона изучено последействие минеральных удобрений в течение 8 лет и установлено, что за счет последействия повышается их окупаемость.

6. Энергетическая оценка результатов исследований проведена не только по выходу совокупной энергии основной и побочной продукции, но и по выходу с 1 га сухого вещества всей биомассы растений (основной, побочной продукции и растительных остатков).

Апробация. Результаты исследований был доложены на внутривузов-ских научных конференциях (Ижевск - 1976 - 2003 гг.), межвузовских (Уфа - 1974, Саранск - 1982, Волгоград - 1988, Екатеринбург - 1990, 1994), на всесоюзных и всероссийских научных конференциях (Ижевск - 1981, 2003, Рязань — 1998, Екатеринбург - 2001), на международной конференции «Земледелие на рубеже XXI века», Москва - 2002.

Публикации. По результатам исследований всего опубликовано 67 научных работ, в том числе по теме диссертации — 54, общим объемом более 21 условных печатных листов.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Многолетними исследованиями научно обоснованы и показаны пути расширенного воспроизводства плодородия дерново-подзолистой суглинистой почвы и доведения его показателей (агрофизических, агрохимических, биологических) до оптимального состояния. Применение в Среднем Преду-ралье предлагаемой технологии минимализации обработки дерново-подзолистой суглинистой почвы позволяет до минимума (2-3 т/га) снизить потери почвы от водной эрозии, сократить производственные затраты на гектар посевов культур севооборота без снижения урожайности и ухудшения их фитосанитарного состояния. Предлагаемые низкие и умеренные дозы минеральных удобрений на фоне минимализации обработки почвы обеспечивают их высокую окупаемость и экологичность. Комплексное применение биологических средств производства (навоз, сидерат, клевер, растительные остатки, солома, ботва) в сочетании с небольшими дозами минеральных удобрений позволяет получить урожайность сельскохозяйственных культур, соответствующую влагообеспеченности посевов. Результаты исследований положены в основу рекомендаций производству, изложенных в кн. «Научные основы системы земледелия Удмуртской АССР» (1982 - 1984 гг.), «Интенсивные технологии на полях Удмуртии» (1986 г.), «Агроэкологические основы воспроизводства плодородия почв» (1999 г.), «Почвозащитная ресурсо- и энергосберегающая технология возделывания зерновых культур в Удмуртской Республике» (2002 г.), серия «Научные основы системы ведения сельского хозяйства в Удмуртской Республике», кн. 3 «Адаптивно-ландшафтная система земледелия (2002 г.). Результаты научных исследований внедрены в хозяйствах Удмуртской Республики на площади 123,6 тыс га.

Защищаемые положения

1.Пути комплексного применения агротехнических мероприятий (навоз, известь, минеральные удобрения, сидерат, клевер луговой, растительные остатки, солома, минимализация обработки почвы) по воспроизводству плодородия почвы и созданию оптимальных агрофизических, агрохимических и биологических показателей свойств дерново-подзолистых суглинистых почв.

2. Минимализация обработки почвы как фактор энергосбережения, сохранения плодородия почвы и улучшения экономических и энергетических показателей производства растениеводческой продукции.

3. Факторы, способствующие дифференциации пахотного слоя по плодородию и ее влияние на урожайность сельскохозяйственных культур.

4. Необходимость учета сухого вещества всей биомассы растений в целях более объективной оценки роли растительных остатков в воспроизводстве плодородия почвы и окупаемости удобрений.

Объем и структура диссертации Диссертация изложена на 292 с. компьютерного текста, состоит из введения, 8 глав, содержит 7% таблиц, 60 рисунков, 94 приложения. Список использованных источников - 665, в т.ч 35 на иностранных языках.

Заключение диссертации по теме «Общее земледелие», Холзаков, Владимир Михайлович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Исследования, проведенные с 1968 г. по 2001 г., позволяют сделать следующие выводы.

1. Комплексное применение агротехнических мероприятий, включающих внесение навоза по 15 т/га пашни, известкование, использование соломы и сидерата, посев клевера лугового, применение умеренных и небольших доз минеральных удобрений и минимализация обработки почвы позволяет обеспечить расширенное воспроизводство плодородия дерново-подзолистой суглинистой почвы.

2. За счет рыхления подпахотного слоя и его окультуривания создан мощный пахотный слой (30 — 32 см) и профиль почвы с агрофизическими показателями, отвечающими модели оптимального плодородия дерново-подзолистой почвы.

3. Внесение одинарных доз минеральных удобрений (111 - N48P44K48 кг д.в./га) на фоне 15 т/га навоза позволяет создать положительный баланс элементов питания в севообороте: по азоту - 30,5 - 33,0 кг/га (136,1 -140,2 %); по фосфору - 46,0 - 48,5 кг/га (243,7 - 264,4 %); по калию - 47,3 - 49,5 кг/га (162,5 - 163,7 %). При двойных (222) и тройных (333) дозах минеральных удобрений неоправданно повышаются затраты и нарушается экологическое равновесие агрофитоценоза.

4. По количеству поступающего в почву СВ изучаемые культуры распоч лагались в следующем порядке: клевер луговой (3,54 — 8,27 т/га), ячмень (2,67 - 3,69), озимая рожь (2,29 - 3,65), картофель (1,79 - 3,64). Рыхление почвы до 30 — 32 см увеличивало поступление СВ в почву на 6,4 - 18,4 %, а при внесении минеральных удобрений - на 24,0 -87,7 %.

5. За 20 лет исследований (1982 - 2001 гг.) содержание гумуса в почве (по Тюрину) увеличилось на 0,55 — 1,00 %, что позволило довести его до оптимальных показателей для дерново-подзолистой суглинистой почвы (2,35 -2,80 %). Фактическое содержание гумуса в почве к расчетному (возможному) в период прямого действия минеральных удобрений при минимальной обработке почвы составило 103,1 %, при отвальной - 87,8%; в период последействия их, соответственно 97,7 и 92,1 %.

6. Дифференциация пахотного слоя дерново-подзолистой почвы по плодородию с верхним расположением более плодородного слоя при системе минимальной обработки почвы не приводила к снижению урожайности культур севооборота по сравнению с ежегодной отвальной обработкой почвы на глубину 20 - 22 см.

7. Во все годы исследований наибольшее влияние на повышение урожайности культур севооборота оказывал азот, на втором месте - фосфор и на третьем месте - калий минеральных удобрений.

8. Плодородие почвы, созданное комплексом агротехнических мероприятий, обеспечило получение урожая в соответствии с влагообеспеченно-стью посевов во время вегетации.

9. При изучении последействия минеральных удобрений в течение 8 лет (1994 - 2001 гг.) установлено, что последействие ранее внесенного азота проявляется в течение 3-х последующих лет, а фосфора и калия — в течение всех 8 лет, что подтверждается регрессионным анализом.

Ю.На склонах до 3° глубокое безотвальное рыхление на глубину до 30 — 32 см 1 раз в 4 года при минимальной системе обработки сокращает смыв почвы в 2 — 3 раза и не превышает 3 т/га.

11.По засоренности посевов существенной разницы между отвальной, безотвальной и минимальной системами обработки почвы в севообороте не наблюдалось, и по доле СВ в общей биомассе агрофитоценоза засоренность не превышала 2-х баллов.

12.Более высокие дозы азота повышали устойчивость растений к корневым гнилям, но снижали - к болезням листьев (бурая ржавчина, мучнистая роса). Фосфорные и калийные удобрения повышали устойчивость растений к болезням, особенно в соотношении №Р:К как 1:3:3 и 1:3:1.

Изучаемые системы обработки почвы на развитие и пораженность растений болезнями не влияли.

13.Системы обработки почвы на качество продукции изучаемых культур влияют незначительно. Внесение минеральных удобрений в почву повышает содержание азота, фосфора, калия и белка как в основной, так и в побочной продукции. При кратном возрастании доз азота содержание нитратов в зерне не повышалось, но увеличивалось в побочной продукции, в зеленой массе горохо-овсяной смеси и в клубнях картофеля, превышая иногда ПДК. Содержание крахмала в клубнях картофеля при одинарной дозе минеральных удобрений (111) повысилось на 0,3 — 0,9 %, а при тройной (333) - снизилось на 1,1 - 1,5 %.

14. Наиболее высокая окупаемость 1 кг удобрений продукцией (з.ед.), получена при внесении одного азота (вариант - 200), где она составила при отвальной обработке почвы - 5,26; безотвальной — 5,26; минимальной - 6,10 з. ед. На втором месте по окупаемости 1 кг NPK является вариант одинарных доз (в сумме 138,7 кг/га), где она равнялась при отвальной обработке почвы - 4,04, безотвальной — 4,61 и минимальной — 4,75. С учетом последействия минеральных удобрений (в среднем за 8 лет) окупаемость в варианте внесения азота (200) возросла до 6,0 - 7,68 з. ед., в варианте 111 - до 4,04 - 5,69 з.ед.

15.Более высокая окупаемость 1 кг NPK сухим веществом всей биомассы растений получена при наименьшей дозе минеральных удобрений (111-N48P44K48), где она составила при отвальной обработке почвы - 11,0, безотвальной - 13,4 и минимальной - 12,7 кг. Уровень рентабельности возделывания культур в данном варианте составил при отвальной обработке почвы — 109,0, безотвальной — 114,6 и минимальной — 122,3 %.

16.3а 11 лет исследований прямого действия минеральных удобрений наибольшая продуктивность 1 га пашни севооборота была при системе минимальной обработки почвы в варианте 222 и составила 3,21 т з. ед. В среднем по 16 вариантам опыта различных доз и сочетаний удобрений она также выше была при минимальной обработке — 2,93 т з. ед. В последействии минеральных удобрений в среднем за 8 лет продуктивность 1 га пашни также наиболее высокой была при минимальной обработке почвы.

17.Наименыпие энергозатраты на возделывание изучаемых культур в опыте наблюдались при системе минимальной обработки почвы при всех фонах удобрений. Коэффициент энергетической эффективности при этом был самым высоким и при расчете на всю сухую биомассу растений составил 3,67 - 4,76, в зависимости от доз удобрений. По фонам удобрений самые низкие энергозатраты были в варианте одинарных доз.

18.Более высокий прирост энергосодержания вновь образованного гумуса за годы исследований (1982 - 2001 гг.) получен при системе минимальной обработки почвы как на фоне без минеральных удобрений (692 ГДж/га), так и на фоне с удобрениями при их прямом действии и последействии (484 ГДж/га), что, соответственно, на 15,0 и на 27,0 % больше, чем при отвальной обработке почвы.

19.Комплекс агротехнических мероприятий, включающий систему минимальной обработки почвы, известкование, внесение навоза, измельченной соломы и другой побочной продукции, сидерацию, посев бобовых многолетних трав, внесение низких (Ы48Р44К48) и умеренных (Ъ^Р^Крз) доз минеральных удобрений с учетом биологии культур севооборота дает самый высокий агроэкологический, экономический и энергетический эффект, полностью отвечает условиям адаптивно-ландшафтных систем земледелия Среднего Предуралья и позволяет на основе расширенного воспроизводства плодородия почвы повысить урожайность сельскохозяйственных культур не менее, чем в 2 раза.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

В целях реализации в производственных условиях принципов энерго- и ресурсосбережения, защиты почв от эрозии, биологизации и экологизации в системе земледелия Среднего Предуралья необходим комплексный подход к применению агротехнических мероприятий:

- для воспроизводства органического вещества (ОВ) почвы как основы ее потенциального и эффективного плодородия использовать все его источники: навоз, солому, сидерат, клевер луговой, растительные остатки;

- сочетание источников ОВ с известкованием и с небольшими (138 — 140 кг/га д.в.) и умеренными (270 - 280 кг/га д.в.) дозами минеральных удобрений обеспечивает расширенное воспроизводство плодородия дерново-подзолистой почвы, позволяющего получать урожайность зерновых культур порядка 2,5 - 3,5 т/га, картофеля - 25,0 - 30,0 т/га, сена однолетних и многолетних трав - 4,0 - 6,0 т/га;

- периодическое рыхление подпахотного горизонта до 30 - 32 см безотвальными орудиями или плугом с вырезными отвалами позволяет создать мощность пахотного слоя, отвечающую модели оптимального плодородия дерново-подзолистой почвы, увеличить запасы продуктивной влаги, уменьшить до минимума смыв почвы на склонах, улучшить экологическую и фитосанитар-ную обстановку в агрофитоценозах, повысить поступление ОВ в почву;

- минимализация обработки почвы должна заключаться в мелкой обработке ее до 10 - 12 см с периодическим глубоким рыхлением до 30 - 32 см (через 3

- 4 года) с учетом биологии возделываемых культур в севообороте;

- навоз вносить лучше под сидеральные культуры и ближе по времени к посеву клевера лугового в севообороте;

- для улучшения фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур проведение лущения надо считать обязательным агротехническим приемом при любой системе обработки почвы.

Заключение

Таким образом, анализ состояния изучаемых нами вопросов, освещенных в научной литературе, показывает, что производительность дерново-подзолистых почв Нечерноземной зоны, в том числе и Среднего Предуралья, можно резко повысить только в результате комплексного и системного подхода к окультуриванию их и расширенному воспроизводству плодородия. Однако, разнообразие почвенно-климатических условий требует для этого дифференцированного подхода с учетом конкретных условий каждого региона. А сложившиеся условия в сельском хозяйстве после 90-х годов прошлого столетия требуют нового подхода в земледелии к работе с плодородием почвы. Из-за уменьшения в 8 - 10 раз внесения на поля навоза и минеральных удобрений за эти годы надо искать частичную замену им путем рационального использования побочной продукции растениеводства (соломы, ботвы и растительных пожнивно-корневых остатков), выращивания сиде-ральных культур, расширения площади посевов многолетних бобовых и бо-бово-злаковых трав. Это говорит о необходимости большей биологизации земледелия. Большое значение приобретают в земледелии такие вопросы как защита почв от эрозии, которая пока еще приносит огромный ущерб сельскому хозяйству. Ресурсосбережение остается одной из важных задач в земледелии, поэтому научно обоснованное применение минимализации обработки почв требует творческого подхода и в этом вопросе. Окупаемость применяемых удобрений в России остается низкой. Это тоже одна из важных проблем, которые нужно решать за счет повышения культуры земледелия. Актуальной проблемой земледелия как в теоретическом, так и в практическом отношении остается правильное, научно обоснованное решение вопроса дифференциации пахотного слоя по плодородию, от чего зависит выбор технологии обработки почв в севообороте и рациональное использование как органических, так и минеральных удобрений. При этом, четкое представление роли собственно гумуса и лабильных органических веществ поможет правильно решать все эти проблемы и вопросы обеспечения растений питательными веществами.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Место исследований

Исследования по теме диссертации проводились на территории учебно-опытного хозяйства (УОХ) «Июльское» ФГОУ ВПО Ижевской ГСХА, расположенного в Боткинском районе Удмуртской Республики, относящейся к восточной части Европейской территории России - Среднему Предуралью, куда относится и Пермская область. Среднее Предуралье входит в состав Среднерусской провинции Южно-таежно-лесной зоны. Территория его составляет 232,4 тыс. кв. километров (Природно — сельскохозяйственное районирование ., 1983).

2.2. Почвенно-климатические условия

По данным Н.Я. Коротаева (1962), В.П. Ковриго и А.И. Безносова (2002) почвенный покров Среднего Предуралья отличается большой пестротой как по типам, так и по гранулометрическому составу. Однако, как в Пермской области, так и в Удмуртской Республике среди пахотных земель преобладают дерново-подзолистые почвы. В Удмуртии их 76,1 % от площади пашни, в Пермской области - 79,5 %. Кроме этого, имеются дерново-карбонатные, серые и светло-серые лесные почвы. В Пермской области встречаются оподзоленные и выщелоченные черноземы (2 %).

По гранулометрическому составу преобладают в Пермской области глинистые и тяжелосуглинистые, в Удмуртии — легко и среднесуглинистые. Супесчаных и песчаных почв в Пермской области 5 %, в Удмуртской Республике — около 9 %.

Необходимо отметить, что дерново-подзолистые почвы Уральского региона отличаются от подобных почв Центральных районов Нечерноземной зоны более низким содержанием подвижного алюминия, в результате чего внесенный в почву фосфор в виде удобрений остается в почве в доступной форме более длительное время (В.П. Ковриго, 1961, A.C. Башков, 2000).

Ввиду увалисто-холмистого рельефа Среднего Предуралья на большей части пахотных земель наблюдается водная эрозия почв (Ф.И. Пермяков, 1940, 1972; В.П. Ковриго 1961, 1974; Е.Г. Вараксина и др., 1970, 1975). По последним данным (Адаптивно-ландшафтная система ., 2002) в Удмуртии водной эрозией подвержено 78 % (1,1 млн. га) пашни, что вызывает необходимость всю систему земледелия разрабатывать на почвозащитной основе. Характерной особенностью данного региона, в отличие от центральных и западных областей Нечерноземной зоны, является повышенная континентальность.

Климат Удмуртской Республики и Пермской области отличается холодной многоснежной зимой и довольно жарким коротким летом, поэтому амплитуда колебания температур и осадков в течение года большая. Разница между средними температурами июля и января составляет в столице Удмуртии Ижевске — 32,9° С, а в Перми - 33,2° С. Морозы в зимний период иногда достигают 40° С и больше, а летом максимальная температура может достигать 35 - 38° С (Агроклиматический справочник по Удмуртской АССР, 1961).

Условия температурного режима и увлажнения в Пермской области изменяются с продвижением с северо-востока на юго-запад. Среднегодовая температура здесь изменяется в пределах - 0,1.2,0° С. Соответственно, сумма активных температур в северо-восточной части составляет 1300° С, в центральных районах — 1500. 1700° С, в юго-западной части достигает 1900° С. Среднегодовая сумма осадков в этом же направлении изменяется от 564 до 493 мм, а ГТК - от 1,8 до 1,4.

На территории Удмуртской Республики агроклиматические условия изменяются с севера на юг, что связано с большой протяженностью ее в этом направлении — более 300 км. В связи с этим на территории республики выделяются 3 агроклиматических района: северный, центральный и южный.

В северном агроклиматическом районе среднегодовая температура составляет 1,2. 1,4° С, в южном - до 2,3° С. Сумма активных температур (> 10° С) в северном районе находится в пределах 1600. 1800° С, в южном — 1900.2100° С. Гидротермический коэффициент соответственно в пределах

1,2.1,4 и 1,1. 1,2. В центральном агроклиматическом районе все эти показатели занимают промежуточное значение.

В среднем за год по республике выпадает около 500 мм осадков, а за вегетационный период (май — июнь - июль - август) - 250.300 мм. На холодное время приходится 30.35 % осадков, на теплое (с 1 > 5° С) - 65.70 %. По характеру увлажнения территория республики относится к зоне с неустойчивым увлажнением. Засушливые периоды или явления чаще всего наблюдаются со второй половины мая до середины июня, а иногда и в июле. Вероятность засушливых явлений составляет 25 %.

Средняя высота снежного покрова составляет 50 - 60 см, а запас воды в снеге - 130. 150 мм. Сход снежного покрова с полей отмечается в конце второй - начале третьей декады апреля, а в отдельные годы до 10 апреля, или в перовой декаде мая. Снеготаяние происходит с формированием сильного стока воды по склонам полей, что вызывает развитие эрозионных процессов.

В Среднем Предуралье весенние заморозки заканчиваются в конце мая, но в отдельные годы они бывают и в первой половине июня. Осенние заморозки начинаются со второй и третьей декадах сентября, а иногда и в третьей декаде августа. Это соответствующим образом сказывается на продолжительности безморозного периода. В северном агроклиматическом районе Удмуртской Республики он составляет 104. 112 дней, в центральном -114. 122, в южном - 130. 137 дней. В северной части Пермской области безморозный период длится 90.110 дней, в южной - 119. 132 дня.

Исходя из характера складывающихся агроклиматических условий, первостепенными задачами в земледелии Среднего Предуралья необходимо считать:

- выращивание скороспелых и раннесреднеспелых сортов сельскохозяйственных культур;

- регулирование водного режима почв с целью повышения влагоемкости и рационального использования влаги в вегетационный период, так как вла-гообеспеченность во многих случаях является лимитирующим фактором;

- предупреждение формирования большого стока воды по склонам полей во время снеготаяния и ливневых дождей в летний период в целях уменьшения эрозионных процессов;

- сокращение сроков полевых работ в весенний и осенний периоды, поскольку затягивание их приводит к резкому снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

2.3. Методика и схемы закладки опытов

По теме диссертации было проведено 3 полевых опыта, один стационарный многолетний полевой опыт, 5 закладок микрополевого опыта, а также проводились необходимые исследования в производственных условиях.

Опыты проводились в Учебно-опытном хозяйстве «Июльское» ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА» в течение 1968 - 2001 гг.

Полевой опыт 1 -Эффективность удобрений и обработки почвы при выращивании озимой ржи в условиях Удмуртской АССР. Опыт проводился в 1968 - 1970 гг. Озимая рожь Вятка 2 высевалась после клевера I г.п. в плодосменном севообороте (ячмень + клевер - клевер I г.п. - озимая рожь — картофель). В опыте изучалось 2 фактора.

1-й фактор - удобрения, которые вносились после уборки клевера I г.п. по схеме: 1) без удобрений (контроль); 2) навоз 30 т/га; 3) ЫбоРбоКбо; 4) навоз + Ы60РбоКбо

2-й фактор - обработка почвы, при которой проводилась вспашка пласта клевера I г.п. на глубину пахотного слоя (18 — 20 см) плугом с предплужниками и мелкая обработка на глубину 10 - 12 см при помощи дисковой бороны БДН - 2.

Почва в опыте дерново-подзолистая среднесуглинистая со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса (по Тюрину) - 1,9 %; рНкс1 - 6,4; содержание подвижного фосфора (по Кирсанову) - 3,7 и обменного калия (по Масловой) - 14,0 мг на 100 г почвы.

Размер учетной делянки - 90 м . повторность — 4-х кратная, метод уборки сплошной.

Полевой опыт 2 — Влияние предшественников на урожайность озимой ржи. Опыт проводился в те же годы и в тех же условиях, что и полевой опыт 1. В качестве предшественников озимой ржи изучались пар черный (контроль), клевер I г.п., картофель ранний, озимая рожь повторно. Удобрения вносились по той же схеме, что и в опыте 1. Повторность в опыте 4-х кратная.

Полевой опыт 3 - Эффективность расчетных доз удобрений на планируемую урожайность при разных системах обработки дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы. Опыт проводился в течение 5 лет (1974 -1978 гг.). В опыте изучалось 2 фактора.

Фактор 1 - дозы удобрений, рассчитанные на планируемую урожайность культур 4-х польного севооборота (ячмень + клевер — клевер I г.п. — озимая рожь - картофель) в сравнении с рекомендуемыми в республике и абсолютным контролем (без удобрений). В опыте было взято 2 градации (уровня) планируемого урожая: зерновые культуры (озимая рожь, ячмень) с планируемой урожайностью 2,5 и 4,0 т/га, картофеля - 15,0 и 25,0 т/га. Под клевер удобрения не вносились.

Дозы удобрений на планируемую урожайность культур севооборота рассчитывались балансовым методом с учетом содержания элементов питания в почве перед посевом зерновых и посадкой картофеля, а также коэффициентов усвоения их растениями из почвы и удобрений. Агрохимический анализ почв и расчет доз удобрений проводились ежегодно перед посевом, поэтому они каждый год были разными и, как правило, с годами уменьшались за счет повышения содержания питательных веществ в почве (табл. 1).

В опыте фосфорные и калийные удобрения вносились перед основной обработкой почвы или перед посевом, фосфор - дополнительно в рядки при посеве, азотные удобрения - перед предпосевной обработкой почвы и при подкормке.

Список литературы диссертационного исследования доктор сельскохозяйственных наук Холзаков, Владимир Михайлович, 2004 год

1. Абрамов Н.В. Структура энергозатрат при возделывании яровой пшеницы /Н.В. Абрамов, Г.П. Селюкова //Земледелие. 1998. - № 3. - С. 28.

2. Абросимова А.Н. Исследования процессов дифференциации пахотного слоя по биологической активности в регулируемых условиях //Теоретические вопросы обработки почв. — Л.: Гидрометеоиздат, 1968. -С. 233-239.

3. Авакян И.О. О питании растений калием и применение калийных удобрений //Агрохимия. 1981. - № 7. - С. 37 - 43.

4. Авдонин Н.С. Научные основы применения удобрений. М.: Колос, 1972.-32 с.

5. Авдонин Н.С. Повышение плодородия кислых почв /2-е изд., исп. и доп. М.: Колос, 1969. - 304 с.6. " Авдонин Н.С. Свойства почвы и урожай. 1965. - 260 с.

6. Авров O.E. Использование соломы в сельском хозяйстве /O.E. Авров, З.М. Мороз. Л.: Колос, 1979. - 199 с.

7. Агесс П. Ключи к экологии. Л.: Гидрометоиздат, 1982. - 96 с.

8. Агроклиматические ресурсы Удмуртской АССР. — Л.: Гидрометоиздат, 1974.- 115 с.

9. Агроклиматический справочник по Удмуртской АССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. - 116 с.

10. И. Агропочвоведение /В.Д. Муха, Н.И. Картамышев, И.С. Кочетов, Д.В. Муха; Под ред. В.Д. Мухи. М.: Колос, 1994. - 528 с.

11. Агроэкологические основы воспроизводства плодородия почв: Учебное пособие. Ижевск: Удмуртия, 1969. - 176 с.

12. Азот в земледелии Нечерноземной полосы /Под ред. д-ра с.-х. наук H.A. Сапожникова. Л.: Колос, 1973. - 332 с.

13. Александрова И.В. Микроорганизмы и азотное питание растений /Почвоведение. 1966. - № 8. - С. 33 - 39.

14. Александрова JI.H. О механизме образования гумусовых веществ и процессах превращения их в почве /Гумус и биологическая аккумуляция элементов в почве.-Т. 105, вып. 1.-Л., 1966. — С. 3 18.

15. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. — Л.: Наук, 1980. 287 с.

16. Александрова Л.Н.Особенности формирования гумусового горизонта в пахотных дерново-подзолистых почвах и оптимизация содержания гумуса в них //Гумус и азот в почвообразовании и земледелии Нечерноземной зоны РСФСР. Л., 1983. - С. 3 - 10.

17. Алексеев Е.К. Зеленое удобрение в Нечерноземной полосе. М.: Сель-хозгиз, 1959.-278 с.

18. Алиева E.H. Итоги восьмилетнего использования соломы как удобрения на дерново-подзолистых почвах //Использование соломы как органического удобрения. М., 1980. - С. 178 - 186.

19. Алиева Е.И., Корневые и пожнивные остатки сельскохозяйственных культур как источник органических удобрений //Тр. ВИУА, вып. 43. -1964.-С. 49-56.

20. Алиева Е.И. Накопление и разложение растительных остатков полевых культур и их влияние на баланс органического вещества и питательных элементов в дерново-подзолистой почве //Агрохимия. 1978. - № 4. — С. 57-63.

21. Алферов A.A. Водопрочность структуры и плотность почвы /A.A. Алферов, А.Ф. Сафонов //Длительному полевому опыту ТСХА 90 лет: итоги научных исследований. М.: Изд-во МСХА, 2002. - С. 109-125.

22. Алферов A.A. Содержание подвижных форм фосфора и обменного калия в почве // Длительному полевому опыту ТСХА 90 лет: итоги научных исследований. М.: Изд-во МСХА, 2002. - С. 126 - 128.

23. Андреева Е.А. Использование растениями азота почвы и азота удобрений /Е.А. Андреева, Г.М. Щеглова //Агрохимия. 1996. - № 10. - С. 6 - 19.

24. Арнт В.А. Обработка почвы в интенсивном земледелии Среднего Урала. Монография. Екатеринбург. - Изд-во Уральская ГСХА, 1998. - 192 с.

25. Арнт В.А. Производственное использование почвенно-климатических ресурсов в интенсивном земледелии Среднего Урала: Автореф. дис. .чд-ра с.-х. наук. Омск, 1993. - 31 с.

26. Артюшин A.M. Краткий справочник по удобрениям /A.M. Артюшин, Л.М. Державин. М.: Колос, 1984. - 208 с.

27. Афендулов К.П. Удобрений под планируемый урожай /К.П. АфеНд^лов, А.И. Лантухова. -М.: Колос, 1973. 240 с.

28. Аюпов 3.3. Продуктивность полевых севооборотов в зависимости от систем земледелия /Земледелие на рубеже XXI века //Сб. докл. Международной научн. конф. М.: Изд-во МСХА, 2003. - С. 256 - 260.

29. Базаров Е.И. Методические рекомендации по оценкам топливно-энергетических затрат на выполнение механизированных процессов в растениеводстве. М.: ВАСХНИЛ, 1985. - 33 с.

30. Баздырев Г.И. Борьба с сорными растениями в почвозащитном земледелии /Земледелие на рубеже XXI века //Сб. докл. Международной научной конференции. М.: Изд-во МСХА, 2003. С. 44 - 52.

31. Баздырев Г.И. Система обработки почвы и засоренность посевов /Г.И. Баздырев, С.Л. Дорджиев //Земледелие. 1991. - № 2. - С. 61 - 63.

32. Баздырев Г.И. Сорные растения и борьба с ними /Г.И. Баздырев, Б.А. Смирнов //М.: Московский рабочий, 1986. — 189 с.

33. Баздырев Г.И. Сорные растения и меры борьбы с ними в современном земледелии. -М.: Изд-во МСХА. 1995. - 283 с.

34. Базилевич Н.И. Географические закономерности структуры и функционирования экосистемы /Н.И. Базилевич, О.С. Гребенщиков, A.A. Титков. М.: Наука, 1986. - 296 с.

35. Байкин Ю.Л. Биологическая продуктивность и круговорот питательных веществ в посевах картофеля на почвах Среднего Урала /Повышение эффективности применения удобрений //Межвуз. сб. научн. тр. — Пермь, 1983.-С. 10-22.

36. Бакина Л.Г. Лабильность гумусовых веществ дерново-подзолистой почвы Северо-Запада России при известковании /Л.Г. Балакина, Т.А. Плотникова, О.Ж. Митина //Агрохимия. 1997. - № 6. - С. 27 - 31.

37. Балтян К.И. Повышение эффективности удобрений в Нечерноземной зоне. -М.: Россельхозиздат, 1971. 157 с.

38. Банкин М.П. Состояние и пути воспроизводства плодородия дерново-подзолистых почв /М.П. Банкин, Т.А. Банкина, Н.Э. Земесзиркс // Тез. докл. 2-го съезда общ-ва почвоведов. Кн. 1. - С.-П., 1996. - С. 319 - 320.

39. Бараев А.И. Избр. труды. Почвозащитное земледелие. — М.: Агропром-издат, 1988.-383 с.

40. Бараев А.И. Теоретические основы почвозащитного земледелия //Проблемы земледелия. М.: Колос, 1978. — С. 22 - 35.

41. Барсуков Л.Н. Изменение условий плодородия в зависимости от обработки /Барсуков Л.Н., Забавская K.M. //Почвоведение. 1953. - № 12. -С. 18-27.

42. Бахтизин Н. Исследования по биологии, агротехнике, селекции и семеноводству озимой ржи в Башкирии //Биология, агротехника, селекция и семеноводство озимой ржи. — Уфа, 1974. — С. 4 26.

43. Бахтин П.У. Проблемы обработки почвы. М.: Знание, 1969. - 61 с.

44. Бацулла А.И. и др. Органические удобрения. Киев: Урожай, 1981. -158 с.

45. Башков A.C. Агрохимические основы повышения эффективности систем удобрений полевых культур на дерново-подзолистых почвах Среднего Предуралья: Автореф. дис. . д-ра с.-х. наук. Пермь. 2000. - 66 с.

46. Башков A.C. Влияние систематического известкования дерново-подзолистых суглинистых почв Удмуртии на их агрофизические свойства /Тез. докл. 2-го съезда общ-ва почвоведов. — Кн. 1. — С.-П., 1996. — С. 322.

47. Башков A.C. Сравнительная эффективность систем удобрений озимой ржи /A.C. Башков, Г.П. Дзюин, A.A. Долгих, JI.A. Белоусова // Химизация земледелия: сб. научн. тр., вып. 5. — Ижевск: Изд-во «Удмуртия», 1976.-С. 37-44.

48. Безносов А.И. Вынос основных элементов питания и их баланс в различных видах полевых севооборотов /А.И. Безносов, М.И. Силин // Химизация земледелия: сб. научн. тр., вып. 5. Ижевск: Изд-во «Удмуртия», 1976. - С. 117 - 120.

49. Безносов А.И. Научные основы химизации земледелия Удмуртии /А.И. Безносов, И.П. Дерюгин, A.C. Башков, Г.П. Дзюин //Химизация земледелия: сб. научн. тр., вып. 5. Ижевск: Изд-во «Удмуртия», 1976. - С. 3 - 36.

50. Белов JI. Мульчирование почв. Свердловск: Уралгиз, 1935. - 66 с.56,57,58,59,6061,6265,66

51. Беляков И.И. Ячмень в интенсивном земледелии. — М.: Росагропромиз-дат, 1990.-176 с.

52. Берестецкий O.A. Летучие органические соединения прорастающих семян как источник энергии для почвенных микроорганизмов / O.A. Берестецкий, Л.В. Кравченко //Сельскохозяйственная биология. — 1980 -№ 6.-С. 878-881.

53. Бешанов A.B. Борьба с сорняками на полях Нечерноземья /A.B. Беша-нов, Г.Е. Шилов, О.С. Выдрина//Л.: Колос, 1983. 166 с. Бигон М. Экология /М.Бигон, Дж. Харкер, К. Таунсенд. - М.: Мир, 1989.-Т.1.-667 с.

54. Бояров А.И. Приемы рационального использования навоза и его эффективность в условиях Удмуртской АССР //Кн. Наука — производству. -Ижевск, 1968.-С. 152-172.

55. Браун А. Жизнь в почве //Экологические очерки о природе и человеке. -М.: прогресс, 1988.-С. 181-194.

56. Булаткин Г.А. Эколого-энергетические аспекты продуктивности агро-ценозов. Пущино, 1986. - С. 96 - 156.

57. Булгаков Д.С. Влияние земледелия на экосистемы /Д.С. Булгаков, И.И. Карманов // Земледелие на рубеже XXI века. Сб. докл. Международной науч. конф. -М.: Изд-во МСХА, 2003. С. 164 - 172.

58. Буров Д.И. Обработка почвы как фактор улучшения структурных качеств и строения пахотного слоя черноземных почв Заволжья //Теоретические вопросы обработки почвы. Л.: Гидрометеоиздат, 1968.-С. 19-24.

59. Буров Д.И. Рационально использовать многолетние бобовые травы в севооборотах /Д.И. Буров, И.А. Чуданов //Земледелие, 1961. С. 22 — 27.

60. Вавуло Ф.Л. Микрофлора основных типов почв БССР и их плодородие. Минск: Урожай, 1972. - 232 с.

61. Вальдгауз Э.Г. Использование соломы как органического удобрения на дерново-подзолистых почвах // В кн. Использование соломы как органического удобрения. -М.: 1980. С. 171 — 178.

62. Вараксина Е.Г. Беречь и приумножать плодородие наших почв. — Ижевск, 1987.-26 с.

63. Вараксина Е.Г. Борьба с эрозией почв /Е.Г. Вараксина, В.Ф. Невостру-ев, Ф.И. Пермяков. Ижевск: Изд-во «Удмуртия», 1970. - 67 с.

64. Вараксина Е.Г. Цена гектара /Е.Г. Вараксина, И.к. Чирков. Ижевск: Изд-во «Удмуртия», 1975. - 91 с.

65. Варвксина Е.Г. Эффективность комплекса противоэрозионных мероприятий в Удмуртии //Тр. научно-практ. конф. «Современному земледелию адаптивные технологии». — Ижевск: Изд-во Ижевской ГСХА, 2001.-С. 34-39.

66. Васильев В. А. Органические удобрения и плодородие почвы //Земледелие. 1982 . - № 3. - С. 41 - 45.

67. Васильев В.А. Справочник по органическим удобрениям /A.B. Васильев, Н.В. Филиппова. — М.: Россельхозиздат, 1984. — 253 с.

68. Васильев И.П. Конденсация и испарение влаги в зависимости от интенсивности крошения почвы при обработке /И.П. Васильев, A.M. Чигаев //Земледелие на рубеже XXI века. Сб. докладов Международной научн. конф. М.: Изд-во МСХА, 2003. - С. 282 - 287.

69. Васильев И.С. Водный режим подзолистых почв //Тр. поев, ин-та им. Докучаева. 1950, т. 32.

70. Венчиков А.И. Влияние разных приемов зяблевой обработки почвы и подсева бобовых трав на засоренность посевов ячменя //Тр. регион, научно-практ. конф. «Аграрная наука состояние и проблемы». - Т. 2. -Ижевск: Изд-во Ижевской ГСХА, 2002. - С. 39 - 40.

71. Венчиков А.И. Плоскорезная обработка дерново-подзолистых почв в Удмуртии /А.И. Венчиков, И.П. Макаров //Сб. научн. тр., Уральский НИИСХ. Свердловск, 1986. - Т.46. - С. 21 - 26.

72. Веретенников В.П. Бездефицитный баланс гумуса и плодородие эродированных почв //Земледелие . — 1996. — № 1. С. 12.88