Совершенствование севооборотов как биологического фактора устойчивости продукционного и средообразующего процессов в земледелии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.01, доктор сельскохозяйственных наук Акулов, Алексей Алексеевич

• Акулов, Алексей Алексеевич
• доктор сельскохозяйственных наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Акулов, Алексей Алексеевич

Введение.

Глава 1. Природный потенциал и система севооборотов.

Глава 2. Агротехническое обоснование формирования севооборотов биологического земледелия.

Глава 3. Условия и методика проведения исследований.

Глава 4. Использование целевых технологических приемов для получения экологически чистой продукции.

4.1. Приемы мобилизации потенциальнных ресурсов растений для использования их в севооборотах.

4.2. Агрономическое и технологическое обоснование предшественников.

4.3. Агроэкологическое значение биологических препаратов.

4.4. Энерго- и ресурсосберегающие факторы экологической и экономической устойчивости сельскохозяйственного производства.

Глава 5. Биологическая значимость органического вещества растений в повышении урожайности сельскохозяйственных культур и плодородия почвы.

5.1. Почвозащитная роль пожнивно-корневых остатков и их влияние на плодородие почвы и продуктивность агроценозов.

5.2. Солома - важный фактор биологического земледелия.

5.3. Эффективность выращивания промежуточных культур.

5.3.1. Характеристика природных условий для промежуточных посевов.

5.3.2 Агробиологическая характеристика культур промежуточных посевов.

5.3.3 Промежуточные посевы в структуре севооборотов.

5.3.4. Влияние зеленого удобрения на плодородие почвы.

5.3.5. Экспериментальные и производственные результаты использования промежуточных посевов.

5.4. Баланс гумуса, органического вещества и основных элементов питания растений.

Глава 6. Биолого-экономическое и экологическое обоснование комплексного применения агрохимических средств в севооборотах биологического земледелия.

6.1. Интегрированная система мер борьбы с вредными объектами в растениеводстве с минимальным применением пестицидов и максимальной биозащитой.

6.2. Экологически безопасное применение удобрений в севообороте.

6.3. Комплексное применение агрохимических средств в земледелии, обеспечивающее безопасность окружающей среды.

Глава 7. Роль бобовых растений в стабилизации и повышении плодородия почвы и увеличении количества и качества продукции растениеводства.

7.1. Биологическая фиксация азота бобовыми растениями: факторы эффективности.

7.2. Агробиологическое значение однолетних бобовых культур.

7.3. Агроэкологическое действие многолетних бобовых растений.

Глава 8. Организация севооборотов биологического земледелия.

Глава 9. Эколого-экономические основы севооборотов биологического земледелия.

9.1. Влияние адаптивных технологий на агроэкосистему и агроландшафт.

9.2. Комплексная оценка экологической эффективности культур в севообороте.

9.3. Экономическое обоснование использования севооборотов биологического земледелия.

Выводы.

Предложения производству.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование севооборотов как биологического фактора устойчивости продукционного и средообразующего процессов в земледелии»

Современные условия сельскохозяйственного производства (снижение в десятки раз вносимых органических, минеральных и микроудобрений; низкие закупочные цены на продукцию села и так далее) не позволяют в полной мере проводить весь комплекс приемов восстановления плодородия почвы.

Поэтому, являясь одним из главных звеньев в системе земледелия, биологизированные севообороты должны решать многие вопросы связанные с качеством почвы и продуктивностью культур. Агрономическая, экономическая и экологическая роль правильно сформированного севооборота подтверждается на каждом историческом этапе развития земледелия (711, 103, 124, 126, 643, 355).

Современные принципы формирования севооборотов строятся на агроэкологических требованиях, которые предусматривают одновременно с получением высокой продуктивности культур, воспроизводство почвенного плодородия, экологическую чистоту и экономическую эффективность производимой продукции. Освоение севооборотов, разработанных на основе биологизации продукционного и средоулучшающего процессов, позволяет реализовать систему мероприятий по эффективному использованию неравномерно распределенных во времени и пространстве природных ресурсов (влагообеспеченность, плодородие почвы, температурные и радиационные условия, рельеф местности и так далее).

Актуальность проблемы. Снижение применения органических, минеральных и микроудобрений сопровождается истощением почвы при отрицательном балансе питательных веществ практически по всем показателям. Сложившееся положение дел в земледелии вызывает настоятельную необходимость совершенствования севооборотов с учетом требований биологического земледелия.

Исследования по севооборотам, как на ранней стадии развития отечественного сельского хозяйства (21, 103, 412, 711, 125, 127), так и современные (203, 205, 237, 118, 342, 111, 72), показывают, что основным связующим звеном систем земледелия являются севообороты с оптимальными предшественниками под основные (рыночные) культуры. Основными принципами совершенствования севооборотов, которые способны обеспечить высокий урожай и качество экологически чистой продукции, без нарушения экологического равновесия природы, являются: принцип многообразия и биологизации за счет использования однолетних и многолетних бобовых и других видов культур; введение промежуточных посевов; обеспечение благоприятной фитосанитарной ситуации в посевах за счет соблюдения интервала необходимой длительности возврата культур; максимального использования нетоварной части урожая (ботвы, соломы, пожнивно - корневых остатков и так далее) для возврата элементов питания и обеспечения жизни микроорганизмов; оптимального использования органических, минеральных и микроудобрений; применение минимума пестицидов - максимума биозащиты; энерго- и ресурсосбережение и так далее.

В соответствии с этим возникала необходимость обоснования совершенствования научных основ формирования севооборотов биологического земледелия, что явилось темой диссертационной работы.

В диссертационной работе обобщены результаты исследований, выполненные автором и под его научным руководством в 1978.2003 гг. в Кустанайском НИИСХ и Калужском НИШИ АПК в соответствии с планом НИР указанных научно-исследовательских учреждений в рамках программ ВО ВАСХНИЛ и РАСХН: по Государственному заданию О.Ц.041 «Разработать научные основы улучшения разных типов кормовых угодий», тема 03.04 «Разработать и внедрить в производство технологию ускоренного улучшения разных типов природных кормовых угодий», раздел «Эффективность кормовых севооборотов на землях коренного улучшения». Номер Государственной регистрации 81076226. Государственное задание Р.0.51.03.01., по теме РМСХ 0.12 «Разработать и внедрить рациональные приемы улучшения и использования естественных кормовых угодий», раздел 01 «На лиманах и пойменных землях». Номер Государственной регистрации 76055635. Задание Р.0.11.003 «Зерно», раздел 01.03 «Провести экологическое испытание гибридов и гибридных популяций кукурузы зернового и силосного направления на поливных и неполивных землях». Номер Государственной регистрации

81076222. Задание РАСХН 1.Р.01., тема 03.01, раздел 03.01.01. «Провести экологическое испытание нетрадиционных пряно-ароматических и лекарственных культур и разработать технологические приемы их возделывания на семена». Номер Государственной регистрации 01.9.80008223. Задание РАСХН 1.Р.01. Программа 03. «Совершенствовать научные основы и нормативную базу для разработки ресурсосберегающих технологий (севооборот, обработка почвы, удобрения, система машин) в адаптивно-ландшафтных системах земледелия основных природно-сельскохозяйственных зон России», тема 03.03.02, раздел 02.02 «Разработать схемы короткоротационных севооборотов, обеспечивающих максимально возможное получение продукции с единицы севооборотной площади, технологии возделывания сельскохозяйственных культур и нетрадиционных растений, направленных на стабилизацию и повышение почвенного плодородия». Номер Государственной регистрации 0.1.980008226. По договору №17.035.94 с МСХ «Разработать и внедрить технологию выращивания кукурузы на кормовые цели с использование углеаммонийных солей, обеспечивающую повышение сухих веществ на 10 и протеина на 12 процентов по сравнению с другими формами азотных удобрений». Задание Р.051.01. «Корма». Приоритетная тема: «Разработать и внедрить технологический процесс производства, приготовления и использования высококачественных сбалансированных кормов на основе возделывания кукурузы с початками восковой и полной спелости зерна и в смеси с другими кормовыми культурами в условиях Северного Казахстана».

Цель и задачи исследований. Целью исследований является теоретическое и экспериментальное обоснование и практическое совершенствование продукционного и средообразующего процессов биологизированных севооборотов адаптивно-ландшафтной системы земледелия.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

-обосновать основные принципы подбора культур, сортов и гибридов при их экологическом испытании;

-определить влияние на продуктивность бобово-злаковой многолетней травосмеси в лугопастбищном севообороте: предшественников, покровной культуры, полевого периода; -дать оценку выращивания культур в прифермском севообороте; -определить влияние долевого участия азотонакопителей на продуктивность культур севооборота и плодородие почвы;

-дать комплексную средообразующую оценку выращивания культур и севооборотов;

-изучить эффективность использования промежуточных посевов; -провести оценку возделывания культур с использованием ядохимикатов, агротехнических и биологических приемов;

-изучить влияние биопрепаратов на продуктивность культур; -определить эффективность различных способов применения удобрений; -разработать энерго- и ресурсосберегающие факторы экологической и экономической устойчивости сельскохозяйственного производства;

-разработать принципы совершенствования севооборотов биологического земледелия;

-дать агротехническую, экономическую и биоэнергетическую оценку эффективности совершенствования севооборотов биологического земледелия.

Научная новизна результатов исследований. В результате анализа многолетних исследований, в том числе с участием автора, определены основные агрономические, технологические, экологические, энергетические и экономические параметры совершенствования севооборотов биологического земледелия. По результатам 169 полевых опытов в двух почвенно-климатических условиях впервые разработаны теоретические положения и экспериментально подтверждены приемы формирования биологизированных севооборотов. В работе изложены научно обоснованные агрономические, технологические, экологические и экономические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в достижения научно-технического прогресса.

Впервые доказана высокая эффективность углеаммонийных солей (положительное решение НДЦПЭ Украины на заявку № 95052569) (прил. 23).

Новизна научных исследований подтверждается положительным решением Ученого совета Кустанайского НИИСХ от 30 ноября 1988 года, протокол №10 об авторстве гибрида кукурузы Целинный 160 (прил. 50).

На защиту выносятся следующие основные положения:

1 .Агрономическая оценка природного потенциала на примере двух регионов.

2.Теоретическое и практическое обоснование подбора культур, сортов и гибридов в структуре севооборотов.

3.Использование целевых технологических приемов для получения экологически чистой продукции.

4.Агробиологическая характеристика севооборотов с различным уровнем долевого участия азотонакопителей.

5.Энерго-ресурсосберегающие основы биологизированных севооборотов. б.Эффективность промежуточных посевов.

7.Новые научные решения по продукционной и средообразующей оценке культур и севооборотов.

8.Энерго-экономическая оценка севооборотов биологического земледелия.

9.Совершенствование севооборотов, как биологического фактора продукционного и средообразующего процессов земледелия.

Практическая ценность работы. Разработанные новые теоретические положения и экспериментально выявленные закономерности позволяют на научной основе совершенствовать (формировать) севообороты биологического земледелия.

На основании анализа результатов многолетних исследований установлены закономерности, апробированные производством, и рекомендуется для практического использования комплекс технологических и биологических приемов возделывания культур в севооборотах.

Совершенствование биологизированных севооборотов с оптимальными агробиологическими параметрами обеспечивает их продуктивность 30.40 ц/га зерновых единиц без применения агрохимикатов.

ВО ВАСХНИЛ в 1986 г. рекомендовано для внедрения в производство завершенных в XI пятилетке важнейших НИР под №149 «Эффективность кормовых севооборотов на малопродуктивных землях». Материалы, полученные в иссле-дованиях, легли в основу «Комплексной программы по укреплению кормовой базы животноводства и увеличения производства кормового белка на 1986. 1990 гг.», и программы «Корма» на 1991. 1995гг. и в рекомендации по законченным научно-исследовательским работам за XI пятилетку (Алма-Ата 1987). Результаты иссле-дований внедрены на площади свыше 200 тыс.га в каждом регионе (прил. 51. .53).

Реализация результатов исследований. Основные научные положения, сформулированные автором, использованы при подготовке рекомендаций: «Рекомендации по использованию лиманного орошения в Кустанайской области» (1980); «Практическое руководство по освоению интенсивной (зерновой) технологии возделывания кукурузы на силос» (Кустанай 1988); «Особенности агротехники весеннего сева 1988г.» (Кустанай 1988); «Приемы возделывания кукурузы на фуражное зерно в Северном Казахстане» (1991); «Козлятник - ценная кормовая культура» (1991); «Памятка по возделыванию зерновых культур на продовольственные цели в условиях Калужской области» (1995); «Рекомендации по проведению весеннего сева и полевых работ» (1991); «Наука и передовой опыт - агропромышленному производству» (1997); «Резервы повышения эффективности полеводства и животноводства» (2000); «Технологии производства и использования сельскохозяйственной продукции в Юго-Западной части Центрального Нечерноземья России» (2000). Изданы книги: «Лекарственные растения, их значение и способы применения» (2003), «Сидеральные культуры как элемент биологизированной системы земледелия» (2004), «Система ведения агропромышленного производства Калужской области» (2003).Технико-пропагандистский фильм, 2 части по 20 минут каждая, цветной «Кукуруза на севере Казахстана» (Алма-Ата 1988).

Освоение указанных разработок, программ и рекомендаций позволяет эффективно использовать при совершенствовании (формировании) севооборотов продукционные и средообразующие возможности новых перспективных культур и сортов, малопродуктивные земли, безпестицидную технологию выращивания культур, агрохимикаты, бобовые культуры, промежуточные посевы, низкозатратные источники энергии в хозяйствах Центрального района Нечерноземной зоны России.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на Ученых советах Кустанайского НИИСХ, Северного НИИ животноводства (1978. 1992 гг.) и Калужского НИПТИ АПК (1993.2003 гг.). Республиканской научно-практической конференции «Итоги и перспективы выполнения научно-технических программ «Корма», «Сенокосы и пастбища»» (Алма-Ата 1990).

Региональной научно-практической конференции (НПК) (Целиноград 1986, 1990, Петропавловск 1986, 1987, Кустанай 1988, 1991, 1992, Алма-Ата 1988, 1992, Кинель 1996, Калуга 1999, 2000, 2001, 2002, 2003). Всесоюзном семинаре (Киев 1990), Всесоюзном совещании (Зерноград 1990), Российской конференции (Волгоград 1992), Международном симпозиуме (Пущино 1997, 1999), Всероссийской НПК (Калуга 2001), Областной НПК (Калуга 2002). Учебе специалистов главного и среднего звена Кустанайской (1983. 1992 гг.), Калужской (1995.2003 гг.), Северо-Казахстанской (1991 г.) областей.

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 40 научных работах, в т.ч. 9 рекомендаций, 3 книги, 1 фильм. Общий объем публикаций - 45,4 п.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 357 страницах компьютерного текста, содержит 92 таблицы, 7 рисунков, 13 фотографий, 55 приложений.