Продукционный процесс сельскохозяйственных культур в зависимости от агрофона в горных агроландшафтах: На примере РСО-Алания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.09, кандидат сельскохозяйственных наук Томаева, Ильмира Ильинична

• Томаева, Ильмира Ильинична
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Томаева, Ильмира Ильинична

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Экологические условия горных территорий.

1.2. Вред, причиняемый эрозией и меры борьбы с ней.

1.3. Влияние способов обработки почвы и удобрений на продуктивность культур.

1.4. Качество сельскохозяйственных культур и содержание тяжелых металлов в зависимости от способов обработки почвы и удобрений в горных условиях.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Продукционный процесс сельскохозяйственных культур в зависимости от агрофона в горных агроландшафтах: На примере РСО-Алания»

Актуальность работы. Растениеводство является важнейшей отраслью практической деятельности, направленной на обеспечение населения продуктами питания.

Постоянный рост объемов сельскохозяйственного производства представляет собой выражение всей аграрной стратегии и составляет конечную цель любого научного поиска в аграрной сфере. Одним из основных резервов для решения указанной задачи в РСО-Алания является освоение горных территорий под нужды сельскохозяйственного производства.

Вместе с тем развитие растениеводства, в частности полеводства, в горной зоне сдерживается в силу отсутствия высокоэффективных технологий возделывания полевых культур. Существующие рекомендации недостаточно учитывают природно-климатические условия и материально-техническую оснащенность производства в горных регионах.

Разработка технологии выращивания полевых культур в первую очередь предполагает оптимизацию всех факторов жизни растений в целях создания благоприятных условий функционирования культурных посевов.

В совокупности решение указанной задачи основано на целенаправленном воздействии на почвенный покров. Как свидетельствует практика сельскохозяйственного производства, в первую очередь, необходимо оптимизировать водно-воздушный и пищевой режимы почвы.

В этой связи важнейшее значение имеет обработка почвы и внесение удобрений. Учитывая специфику горных почв, связанную с особенностями материнской породы и отличительными свойствами генезиса, одной из первоочередных задач следует считать выбор оптимального сочетания органических и минеральных форм удобрений. С другой стороны важным условием воздействия на водно-воздушный режим и эффективность внесения удобрений является обработка почв.

Изучение продукционного процесса культурных растений, установление факторов и их оптимальных параметров, позволяющих целенаправленно влиять на рост, развитие, продуктивность и качество урожая, представляют важнейшую задачу современной сельскохозяйственной науки. В этой связи очевидна актуальность предполагаемого круга вопросов. Разработка эффективных технологических приемов возделывания различных по агротехнике и биологии культур позволит существенно повысит эффективность сельскохозяйственного производства в горных районах РСО-Алания, будет являться базисной моделью для совершенствования всей системы земледелия горных регионов Северного Кавказа, а вместе с тем обеспечит развитие теоретических основ повышения продуктивности аграрного производства горных регионов в целом.

Цель и задачи исследований. Изучить влияние удобрений и различных способов обработки почвы на показатели плодородия почвы, рост, развитие, и фотосинтетическую деятельность сельскохозяйственных культур в стационарном полевом севообороте в условиях субальпийского пояса на склонах 5-8° крутизны.

Задачи экспериментальной работы:

- выявить влияние способов обработки почвы на динамику пищевого режима и содержание тяжелых металлов в почве;

- выявить влияние удобрений на динамику пищевого режима и содержание тяжелых металлов в горно-луговых почвах;

- изучить влияние способов обработки почвы и удобрений на рост и развитие сельскохозяйственных культур;

- установить особенности формирования площади листьев, фотосинтетического потенциала и чистой продуктивности фотосинтеза различными культурами в зависимости от способов обработки почвы и удобрений;

- определить урожайность и качество продукции изучаемых культур;

- определить влияние способов обработки почвы и удобрений на содержание тяжелых металлов в урожае;

- рассчитать экономическую и энергетическую целесообразность возделывания культур в горной зоне.

Научная новизна заключается в том, что впервые в условиях субальпийского пояса Северной Осетии разработаны агроприемы, обеспечивающие повышение плодородия почвы и урожайность сельскохозяйственных культур.

Исследования являются составной частью тематического плана НИР Горского ГАУ, государственный регистрационный № 01.09.80003166.

На защиту выносится:

1. Результаты исследований пищевого режима и содержание тяжелых металлов в почве;

2. Рост, развитие и фотосинтетическая деятельность посевов сельскохозяйственных культур, усвоение ими солнечной энергии при применении удобрений с различной обработкой почвы;

3. Урожайность и качество продукции в зависимости от удобрений и способов обработки почвы;

4. Содержание тяжелых металлов в продукции в зависимости от изучаемых агроприемов;

5. Экономическая и энергетическая оценки возделываемых сельскохозяйственных культур.

Практическая значимость и реализация результатов. Разработанные рекомендации прошли производственную проверку на горном опорном пункте СКНИИГПСХ в с. Даргавс на площади 8 га (2 га - в 2002г., 3 га - в 2003г. и Зга — в 2004г.) с экономической эффективностью — при возделывании вико-овсяной травосмеси - 3926-6532 руб./га, озимой рожи - 4640-7762 руб./га, и картофеля - 38862-44182 руб./га.

Апробация работы и публикации/Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались на кафедре общего и мелиоративного земледелия ГГАУ в 2002-2005гг., межвузовской конференции «2002 год гор» (Владикавказ, 2002), III Северо-Кавказской региональной конференции

Студенческая наука экологии России» (Владикавказ, 2003), IV СевероКавказской региональной конференции «Студенческая наука экологии России» (Владикавказ, 2004),V Северо-Кавказской региональной конференции «Студенческая наука экологии России» (Владикавказ, 2005), а также в сборнике «Труды молодых ученых»ВНЦ РАН (Владикавказ, 2004-2005гг.) №3 и №1, «Труды молодых ученых» Горского ГАУ (Владикавказ, 2004) вып. 2, I Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки», (Владикавказ, 2005), Материалы международной научно-производственной конференции зооинженерного факультета «Актуальные вопросы зоотехнической науки и практики как основа повышения продуктивности и производства экологически чистой продукции животноводства» (Владикавказ, 2005). По результатам исследований опубликовано 9 научных работ.

Место и годы проведения опытов. Работа выполнялась в 2002-2004гг. на кафедре общего и мелиоративного земледелия Горского государственного аграрного университета. Полевые опыты закладывались в стационарном полевом севообороте ОПХ «Горное» СКНИИ ГПСХ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация изложена на 173 страницах машинописного текста. Состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций производству, списка использованной литературы, включающего 208 наименований, в том числе 15 иностранных авторов.

Заключение диссертации по теме «Растениеводство», Томаева, Ильмира Ильинична

1. Максимальным содержанием аммиачного азота (NH4) в ночве от личались носевы картофеля - 2,51-3,30мг (начало вегетации) и 2,54-3,20мг

(конец вегетации). Наибольшее содержание NH4 установлено нри внесении

органо-минеральных удобрений на фоне безотвальной обработки почвы. 2. Различные снособы обработки ночвы и удобрения оказывали не значительное влияние на сезонную динамику нитратов, влияя лишь на разме ры их накопления. Удобрения увеличивали их содержание под вико-овсяной

травосмесью — на 0,42-0,96 (в начале), 0,14-0,40 (в середине) и 0,21-0,66 (в

конце вегетации), озимой рожью — на 0,43-0,65, 0,65-0,88 и 0,33-0,66, карто фелем - на 0,34-0,19, 0,13-0,18 и 0,04-0,05 мг/ЮОг почвы. 3. Безотвальная обработка (чизелевание) приводила к большему

накоплению подвижного фосфора в почве, чем вспашка. Количество Р2О5 по

сравнению с контролем (без удобрений) увеличивалось при внесении органо минеральных удобрений по срокам вегетации на носевах: вико-овсяной

травосмеси - на 1,45-1,18, 0,92-0,77 и 1,33-1,42, озимой ржи - на 1,08-0,81,

0,94-0,75 и 0,71-1,05 и картофеля - на 1,1-0,89, 0,49-0,18 и 1,04-0,9 мг/ЮОг

почвы. 4. Внесение органо-минеральных удобрений улучшало калийный

режим горно-луговых почв, которое по сравнению с контролем повысило его

содержание в посевах: вико-овсяной травосмеси — на 2,38-2,44, 3,1-2,97 и

2,61-2,25, озимой ржи - на 2,11-0,48, 1,71-1,39, и 1,3-0,46 и картофеля - на

2,26-2,65, 2,67-2,59 и 1,84-2,67мг/100г почвы на фоне отвальной обработки

почвы. 5. Различные способы обработки почвы и применение удобрений не

влияли на накопление в почве тяжелых металлов, а в некоторых случаях спо собствовали даже их снижению (Zn - на 2,7%, Си - 3,3%). 6. Применение минеральных, органических удобрений и их смеси

на фоне отвальной обработки почвы способствовало лучшему росту растений

(у вико-овсяной травосмеси - на 7,6-21,5%, озимой ржи — на 11,8-20,4% и

картофеля на 12,0-34,80%) и увеличению листовой поверхности растения. Внесение минеральных удобрений приводило к росту листовой поверхности

по сравнению с контролем соответственно по культурам: на 38,1-38,9%, 28,8-

28,6% и 50,5-48,9%. При внесении одного навоза площадь листьев возрастала

соответственно на 23,3-18,9% (вико-овсяная травосмесь), 12,4-12,6% (озимая

рожь) и 19,0-22,9% (картофель). Совместное применение органо-минеральных удобрений превышало

контроль на 30,9-30,7% (вико-овсяная травосмесь), 21,6-20,8% (озимая рожь)

и 37,8-36,5% (картофель). При этом относительно низкие показатели фото синтетической деятельности были отмечены у картофеля. 7. Наивысший суммарный фотосинтетический потенциал (ЕФП)

отмечен в посевах озимой ржи: на минеральном фоне (в зависимости от спо собов обработки почвы) он составил 1,848-1,798, а нри внесении навоза и его

смеси с минеральными удобрениями соответственно 1,586-1,530 и 1,749-

1,663 млн.м /га X дни. Отвальная обработка почвы по сравнению с чизелева нием повышала ИФП на 5,3-8,5% на носевах вико-овсяной травосмеси, на

3,3-5,2% у озимой ржи и на 9,7-12,1% у картофеля. 8. Органического вещества в растениях накапливалось при вспашке

больше, чем при чизелевании. При этом наибольшее его количество установ лено в посевах озимой ржи при внесении минеральных удобрений (123,05-

128,0 ц/га), несколько меньше при внесении навоза (119,47-108,20 ц/га) и его

смеси с минеральными удобрениями (124,92-113,12 ц/га). В посевах вико овсяной травосмеси и картофеля отмечена аналогичная последовательность. 9. Показатели ЧПФ в посевах вико-овсяной травосмеси, озимой

ржи и картофеля при внесении удобрений были значительно выше по срав нению с контролем соответственно на 20,7, 9,1 и 17,1% (на вспашке) и 18,1,

8,0 и 14,9% (при чизелевании). Вико-овсяная травосмесь и картофель (согласно классификации А.А.

Пичипоровича, 1961) имели хороший КПД ФАР (1,5-3,0%), а посевы озимой

ржи - высокие показатели (3,78-3,61%). 10. Из различных снособов обработки ночвы наибольшее влияние

на продуктивность возделываемых культур оказывала вспашка. Урожай кормосмеси (в ср. за 3 г.) на вспашке повышался по сравне нию с чизелеванием на 22,5ц - без внесения удобрений, 33,2ц — на фоне

N80P70K40, 38,4ц - при внесении 30т навоза и на 42,3ц - при совместном вне сении N40P35K20 + навоз 15т/га. Высокой продуктивностью отличались посе вы при внесении одних минеральных удобрений. Средний урожай за Зг здесь

составил 386,7-419,9ц и был выше контроля на 121,9-132,6ц/га. Внесение од ного навоза в дозе 30 т/га обеспечило получение дополнительного урожая

кормосмеси на 67,8-83,7 ц/га, а совместное внесение навоза и минеральных

удобрений - на 99,5-119,3 ц/га. Отвальная вспашка (по сравнению с чизелеванием) повышала продук тивность озимой ржи на 3,0 ц/га (8,0%) без внесения удобрений. Внесение же

минеральных и органо-минеральных удобрений сопровождалось дальней шим ростом урожая зерна на 7,5-12,5ц/га (20,1-31,0%), а навоза (40т/га) - на

8,4 ц/га (20,8%). Урожайность картофеля на неудобренном фоне (в ср. за 3 г.) составила

167,2 ц/га, а при их внесении была выше на 67,3-86,6 ц/га. 11. Внесение удобрений снособствовало улучшению качества про дукции. - Наиболее высокие показатели N (0,56-0,54%), РоОз (0,17-0,14%)

и КоО (0,11-0,09%) установлены у вико-овсяной травосмеси при внесении

минеральных удобрений (N8oP7oK4o)-

- Озимой ржи - при внесении органических и минеральных удоб рений - навоз 20т/га + N50P40K30 (N - 2,30-2,38%, РоОз - 0,93-0,93 и К.О -

- Наибольшее содержание сухого вешества (19,85 и 24,55%) и

крахмала (14,12-18,75%) отмечалось в клубнях картофеля при внесении наво за (50т/га), что было выше контроля на 3,3-4,1% и 3,41-4,10%. 12. Минеральные удобрения повышали содержание в вико-овсяной

травосмеси Си на - 36,6%, Zn - 2,7%, Со - 41,7% но сравнению с контролем. Отвальная обработка ночвы приводила к незначительному повышению со держания тяжелых металлов в корме (Zn - на 0,7%, Си - на 9,8%, Со - на

5,5%) по сравнению с чизелеванием. Содержание Zn в вико-овсяной травосмеси было ниже ПДК в 17-39, Си

- в 4,5-6,0 и Со - в 25-40 раз, в зерне озимой ржи Zn - в 19-30, Си - в 5,7-4,3

и Со — в 15-25 раз, а в клубнях картофеля Zn — Ъ,^-1,1, Си - 1,9-2,7 и Со - 17-

25 раз было ниже ПДК.

Способы обработки почвы и удобрения не оказывали влияния на со держание свинца (РЬ) в продукции возделываемых культур. 13. Отвальная обработка почвы (по сравнению с чизелеванием) нри водила к снижению себестоимости продукции на 5,1-7,5% у вико-овсяной

травосмеси, на 5,9-7,2% - у озимой ржи и на 11,2-15,1% у картофеля. При

этом условно чистый доход повышался соответственно на: 891-1341; 754-

1033 и 9099-17948 руб./га. - Внесение удобрений повышало обшие затраты на 2381-2606

руб./га при возделывании вико-овсяной травосмеси, на 3122-2460 руб./га — у

озимой ржи и на 5320-5047 руб./га у картофеля. - Наибольший условно чистый доход с 1 га был получен при воз делывании картофеля (82792-78641 и 68911-62942 руб.) на вариантах с мине ральными и органическими удобрениями и оказался выше контроля на

38021-33870 и 33239-27270руб. при рентабельности 186,7-177,5 и 157,6-

14. Паилучшие показатели энергетической эффективности установ лены при возделывании вико-овсяной травосмеси и озимой ржи на контроль ных вариантах (8,6-8,34 и 17,7-16,7), а у картофеля - нри внесении органиче ских удобрений (3,5-3,0). - Самые низкие затраты энергии на производство единицы про дукции выявлены при возделывании вико-овсяной травосмеси (от 37,6-39,2

без внесения удобрений до 40,3-54,0 МДж/ц при их внесении), а самые высо кие у озимой ржи (от 262,0-276,3 до 374,8-473,2 МДж/ц). - Удобрения повышали энергоемкость продукции (Э) на 6,0-

19,3% (вспашка) и 9,4-18,9% (чизелевание), что связано с возрастанием ан тропогенной энергии (Еднэ) в 1,5-2,0 раза. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для повышения плодородия горно-луговых почв и получения урожая

вико-овсяной травосмеси порядка 80ц/га сена, озимой ржи - 60 ц/га зерна и

клубней картофеля - 300 ц/га необходимо:

v^ размешать культуры по полосам в следующей последовательности:

вико-овсяная травосмесь —^ озимая рожь —> картофель;

^ проводить вспашку для повышения урожайности вико-овсяной тра восмеси на 8,4, озимой ржи на 8,0 и картофеля - на 12,9 ц/га;

^ вносить удобрения под:

вико-овсяную травосмесь - N80P70K40 или навоз 15т/га +

N40P35K20 (урожай 406,6-419,9 ц/га);

озимую рожь - NiooP8oK6o или навоз 20 т/га + N5oP4oK^ 3o (урожай

51,4-52,8 ц/га);

картофель - N120P100K120 или навоз 25 т/га + N60P50K60 (урожай

245,5-253,8 ц/га).