Влияние сидератов на плодородие черноземных почв и продуктивность севооборота в степном Заволжье тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.01, кандидат сельскохозяйственных наук Пронина, Ольга Викторовна

• Пронина, Ольга Викторовна
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Пронина, Ольга Викторовна

Введение.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА СИДЕРАЦИИ, КАК АЛЬТЕРНАТИВНОГО ИСТОЧНИКА ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ В БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

1.1. Необходимость перехода на биологически ориентированную систему удобрения.

1.2. Влияние зеленого удобрения на урожайность сельскохозяйственных культур.

1.3. Регулирование процессов гумусообразования в зависимости от способов заделки сидератов.

2. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ И РАЙОНА ИССЛЕДОВВАНИЙ

2.1. Природно-климатические условия Самарской области.

2.2. Почвы Самарской области и характеристика опытного участка.

2.3. Агрометеорологические условия в годы исследований.

3. МЕТОДИКА И АГРОТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методика проведения опыта, наблюдений и анализов.

3.2. Агротехника опыта.

4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ СИДЕРАЛЬНЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ СТЕПНОГО ЗАВОЛЖЬЯ.

5. ВЛИЯНИЕ СИДЕРАЛЬНЫХ КУЛЬТУР, СПОСОБОВ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И ЗАДЕЛКИ НА ЭЛЕМЕНТЫ ЭФФЕКТИВНОГО ПЛОДОРОДИЯ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

5.1. Структурно-агрегатный состав почвы.

5.2. Объемная масса пахотного слоя почвы.

5.3. Динамика влажности почвы.

-35.4. Баланс гумуса.

5.5. Биологическая активность почвы.

5.6. Питательный режим почвы.

5.7. Засоренность посевов.

5.8. Урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции.

5.9. Структура урожая яровой пшеницы.

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В СЕВООБОРОТЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СИДЕРАТА И СПОСОБА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И ЗАДЕЛКИ ЕГО В ПОЧВУ

6.1. Экономическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур.

6.2. Биоэнергетическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур.

Выводы.

Рекомендации производству.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние сидератов на плодородие черноземных почв и продуктивность севооборота в степном Заволжье»

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ. Интенсификация сельскохозяйственного производства, выражающаяся в росте технической оснащенности, необоснованно широком использовании минеральных удобрений и пестицидов, не только позволила значительно увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, но и ускорила проявление отрицательных последствий. Все это привело к нежелательным изменениям в агроэкосистемах и, в конечном итоге, разрушило структуру природных биоценозов, ухудшило экологическую обстановку из-за загрязнения почвы, окружающей среды и биосферы.

Экономические трудности переходного периода обострили другую проблему. Высокие цены на минеральные удобрения и большие топливно-энергетические затраты, связанные с внесением органики, при незначительном росте цен на сельскохозяйственную продукцию привели к резкому снижению объема внесения удобрений. Так, в 1990 году в Самарской области на 1 га посева сельскохозяйственных культур было внесено 51,2 кг действующего вещества минеральных удобрений и 2,4 т навоза. В 1995 году эти показатели снизились до 6,0 кг/га и 0,3 т/га соответственно, а под урожай 2000 года органику практически не вносили - 0,08 т/га.

Несмотря на наметившуюся в настоящее время тенденцию увеличения объемов внесения (в 2004 году было внесено 16,4 кг/га д.в. минеральных удобрений и 0,4 т/га органических) и рационального использования удобрений этого количества явно недостаточно для ослабления темпов падения почвенного плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур.

В связи с дефицитом традиционных видов удобрений особенно актуальным становится использование в качестве ресурсов органики не только навоза, но и сидератов, растительных остатков возделываемых культур, расширение посевов многолетних трав и запашка соломы.

Введение в севообороты сидеральных культур является одним из важных приемов возмещения потерь органического вещества в почве. Д.Н. Прянишников писал: «И там, где для улучшения почв особенно необходимо обогащение их органическим веществом, а навоза по той или иной причине не хватает, зеленое удобрение приобретает исключительно большое значение» (242). Запашка зеленой массы сидератов позволяет обогатить почву органикой, эквивалентной внесению 20-30 т навоза на 1 га, при меньших, в 2-3 раза затратах (72,149, 326).

Согласно, разработанной для Самарской области, системы ведения агропромышленного производства для обеспечения бездефицитного баланса гумуса необходимо довести площадь сидеральных паров до 100-150 тыс. га или 25% паровых полей (277).

Однако следует заметить, что сидерацию нельзя рассматривать односторонне, то есть только как источник азотного удобрения или органического вещества, она оказывает комплексное воздействие. Зеленое удобрение способствует улучшению физико-химических свойств почвы -понижает кислотность, повышает содержание поглощенных оснований, поглотительную способность и буферность, влагоемкость, скважность и водопроницаемость, обогащает почву микрофлорой, усиливает ее биологическую активность и выделение углекислоты, уменьшает сопротивление почвы при механической обработке, создает оптимальные условия для минерального питания растений.

В целях повышения эффективности использования сидерации в земледелии прежде всего необходим подбор наиболее продуктивных сидеральных культур и рациональное размещение их посевов в полевых севооборотах. Не менее важное значение имеет также выбор наиболее оптимальных способов измельчения и заделки зеленой массы сидератов, так как научнообоснованное их сочетание приведет к усилению положительного влияния сидерации на водный, воздушный, пищевой режимы почв, ее фитосанитарное состояние, что в конечном итоге будет способствовать сохранению плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИИ. Изучить влияние сидератов, способов их измельчения и заделки на элементы эффективного плодородия почвы и урожайность сельскохозяйственных культур в короткоротационном зернопаровом севообороте Степного Заволжья.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ:

- определить наиболее эффективные однолетние сидеральные культуры и их смеси, а также установить рациональный способ измельчения и заделки их в почву;

- изучить влияние биогенных факторов на агрофизические, агрохимические и биологические показатели плодородия почвы;

- установить влияние изучаемых агроприемов на продуктивность сельскохозяйственных культур в зернопаровом севообороте;

- рассчитать экономическую и биоэнергетическую эффективность возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте в зависимости от сидерата, способа его измельчения и заделки в почву.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые в условиях степной части Среднего Поволжья проведены исследования по использованию сидеральных паров под яровые зерновые культуры в короткоротационном севообороте. Проведена сравнительная оценка продуктивности однолетних культур и их смесей для применения в качестве сидератов, разработаны способы подготовки их к заделке в почву, рекомендованы приемы основной обработки почвы в севообороте. Установлено влияние агротехнических приемов на элементы эффективного плодородия почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка сидерации в зернопаровом севообороте.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Наиболее эффективными сидеральными культурами являются смесь подсолнечник+горох+овес и фацелия, обеспечивающие наибольшее поступление в почву биофильных элементов питания.

2. Глубокая заделка сидеральных культур на фоне предварительного измельчения или дискования способствует улучшению основных показателей плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

3. С учетом изменения энергии гумуса энергетически целесообразнее применять в севообороте глубокую заделку сидератов в сочетании с предварительным измельчением или дискованием биомассы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Сидеральные пары в условиях Среднего Поволжья рекомендуются для посева по ним озимых культур. Однако применение сидеральных паров под озимые в степных районах Среднего Поволжья в большинстве случаев не оправданно и может носить только факультативный характер. В связи с этим, внедрение разработанных приемов подбора однолетних культур, способов подготовки и % заделки в почву дает возможность товаропроизводителям использовать их для выращивания сильных сортов яровой мягкой пшеницы с высоким качеством продукции, сохраняя при этом плодородие черноземных почв.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Экспериментальные данные прошли производственную проверку в опытно-производственном хозяйстве «Центральное» Самарского НИИСХ и внедрены на площади 350 га.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ. Основные вопросы диссертации докладывались на ученом совете Самарского НИИСХ (1996, 1997, V 1998, 1999 гг.), на научной конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных работников Самарской ГСХА в 1997 году, на

Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ТатНИИСХ в 2000 году.

По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.

Исследования являются составной частью проблемы «Влияние биологических факторов и обработки почвы на плодородие черноземных почв в полевых севооборотах» и выполнены в соответствии с тематическим планом научных исследований лаборатории обработки почвы Самарского НИИСХ. Номер государственной регистрации 01.96.0010527.

Материалы диссертации использовались в научной разработке «Научные основы современных систем земледелия и ресурсо-энергосберегающих технологических комплексов возделывания сельскохозяйственных культур в Среднем Поволжье», которая была награждена дипломом РАСХН за лучшую завершенную научную разработку по отделению растениеводство по итогам 2001 года.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 141 странице машинописного текста, включает 39 таблиц, иллюстрирована 5 рисунками, содержит 37 приложений. Библиографический список включает 354 источника, в т.ч. 8 зарубежных авторов.

Заключение диссертации по теме «Общее земледелие», Пронина, Ольга Викторовна

ВЫВОДЫ

Сидеральные культуры в Степном Заволжье являются важным дополнительным источником органических удобрений, обеспечивающим поступление 4,74-6,54 т/га органики, и способствующим сохранению плодородия черноземных почв.

1. Наиболее продуктивными сидератами являются трехкомпонентная смесь подсолнечника с горохом и овсом и фацелия, накапливающие 6,06-6,54 т/га сухой биомассы с суммарным количеством биофильных элементов 245,7255,1 кг/га.

2. Введение в севооборот сидерального пара позволило увеличить содержание агрономически ценных агрегатов почвы перед посевом яровой пшеницы на 1,5-5,8%, с наибольшим количеством макроагрегатов при локальном внесении зеленой массы в нижнюю или верхнюю часть пахотного слоя почвы.

Отмечается тенденция снижения плотности 0-30 см слоя почвы на вариантах глубокой заделки биомассы, не выходящая за пределы оптимальных значений для роста и развития культур.

3. В засушливых условиях Степного Заволжья весенние влагозапасы играют решающую роль в формировании продуктивности культуры. Лучшие условия влагообеспеченности к посеву яровой пшеницы складываются при использовании трехкомпонентной смеси подсолнечник+горох+ овес.

Более эффективное накопление и сохранение осеннее-зимних осадков, как на яровой пшенице, так и на ячмене обеспечивают варианты глубокой заделки органической массы, с преимуществом двухъярусной, после предварительного измельчения или дискования сидератов. На третьей культуре севооборотного звена достоверное увеличение весенних запасов доступной влаги в 0-100 см слое почвы отмечается только при двухъярусной вспашке.

Мелкая заделка в сидеральном пару способствует накоплению влаги на яровой пшенице и ячмене на уровне с контролем (занятый пар).

Введение сидерального пара обеспечивает более экономное расходование влаги на создание единицы продукции, коэффициент водопотребления яровой пшеницы уменьшился на 7,1-20,5% по сравнению с занятым паром.

4. Применение зеленого удобрения способствует стабилизации почвенного плодородия в севообороте, с наибольшим воспроизводством органического вещества (+195,0 кг/га) при использовании в качестве сидерата фацелии. Баланс гумуса в зависимости от способов измельчения и заделки сидератов выявил тенденцию увеличения содержания гумуса на вариантах глубокой заделки в сочетании с прикатыванием сидератов и при мелкой заделке с предварительным дискованием биомассы.

5. Сидеральные культуры способствуют мобилизации доступных питательных веществ в пахотном слое почвы. Обеспеченность доступными формами азота и калия в начальный период развития яровой пшеницы была выше по варианту подсолнечник+горох+овес. Дискование и измельчение сидератов, с последующей глубокой заделкой создало лучшие условия для накопления нитратов под посевами яровых культур севооборота. Закономерности изменения содержания доступных форм фосфора и калия в зависимости от способов измельчения и заделки сидератов выявлено не было.

6. Зеленое удобрение является энергетическим субстратом, стимулирующим размножение почвенных микроорганизмов, что повышает интенсивность микробиологических процессов. Глубокая заделка биомассы двухъярусным плугом усиливает целлюлозоразлагаюшую и нитрификационную способность почвы в посевах яровой пшеницы. Эта же тенденция сохраняется и в посевах ячменя, но напряженность процессов ослабевает.

7. Основным фактором, регулирующим засоренность посевов сельскохозяйственных культур, является способ заделки биомассы сидератов. На всех культурах севооборотного звена прослеживается положительная тенденция в подавлении сорного компонента агрофитоценоза на вариантах с глубокой заделкой зеленой массы. Уменьшение глубины заделки способствует росту засоренности посевов сельскохозяйственных культур.

8. Использование в качестве сидерата трехкомпонентной смеси — подсолнечник+горох+овес обеспечило получение максимального уровня урожайности сельскохозяйственных культур.

Наибольшая урожайность яровой пшеницы отмечалась на вариантах глубокой заделки зеленой массы в сочетании с предварительным измельчением (1,81-1,92 т/га) или дискованием (1,94 т/га) сидератов. Аналогичная зависимость наблюдалась и в звене севооборота, при этом более высокий суммарный выход зерна обеспечила глубокая двухъярусная заделка сидератов. Продуктивность культур на вариантах с мелкой заделкой находилась на уровне с контролем (занятый пар).

Заделка сидератов в верхнюю и нижнюю часть пахотного слоя выявила тенденцию улучшения физико-химических показателей качества зерна яровой пшеницы, однако, преимущество какого-либо сидерата не наблюдалось.

9. Экономически эффективнее использовать в качестве парозанимающей и сидеральной культуры смесь подсолнечника с горохом и овсом. Экономический эффект при прямом действии выше по занятому пару (75,9%), тогда как в севообороте рентабельность производства по занятому пару одинакова с сидеральным, где сочетаются варианты глубокой заделки с предварительным измельчением или дискованием сидератов (35,3-41,6%).

10. С учетом баланса гумуса в почве энергетически целесообразнее возделывать сельскохозяйственные культуры по сидеральному пару подсолнечник+горох+овес. Наибольший коэффициент энергетической эффективности 1,60 и 1,61, с превышением контроля на 19,4 и 20,1%, был достигнут при сочетании предварительного измельчения или дискования сидератов, с последующей глубокой заделкой двухъярусным плугом.

-141

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для сохранения плодородия черноземных почв степной зоны Среднего Поволжья и повышения продуктивности пашни рекомендуется применять короткоротационные севообороты с сидеральным паром под яровые зерновые культуры, используя в качестве сидерата смесь подсолнечника с горохом и овсом или фацелию.

2. Зеленую массу сидератов перед заделкой в почву необходимо предварительно измельчать или дисковать тяжелой дисковой бороной. Рекомендуется, преимущественно, глубокая заделка биомассы двухъярусным плугом, создающая прослойку из органики в нижней части пахотного слоя, или заделка обычными плугами на глубину 25-27см. В последующие годы проводить минимальную по глубине обработку почвы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Пронина, Ольга Викторовна, 2005 год

1. Абрамов Н.В., Еслюкова Г.П. Оптимизация структуры посевных площадей на биоэнергетической основе. — Екатеринбург: Изд-во Ур.ГСХА, 2001.-143 с.

2. Авраменко Р.В. Динамика влажности почвы в севооборотах с разными видами паров и системами основной обработки под культуры // Тез.докл. 44 науч.конф. проф.-препод.состава, сотр. и аспир. / Самарская ГСХА. -Самара, 1997.-С. 155.

3. Агарков Л.Н. Изменение водно-физических свойств дерново-подзолистых песчаных почв при различных способах заделки органических удобрений // Приемы повышения плодородия почв в центральном районе Нечерноземной зоны. М., 1989. - С. 149-159.

4. Агроклиматические ресурсы Куйбышевской области. — Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 207 с.

5. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. - 287 с.

6. Алексеев Г.К. Влияние сидератов на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур // Интенсивное земледелие в условиях рыночной экономики: Материалы науч.-произв.конф. Чебоксары, 1997. - С.42-45.

7. Алексеев Е.К. Зеленое удобрение в СССР. М.: Сельхозгиз, 1948. - 120 с.

8. Алексеев Е.К. Сидеральные удобрения в БАССР. Минск: Госиздат, 1951.-205 с.

9. Алексеев Е.К. Теория и практика зеленого удобрения. М.: Сельхозгиз, 1936.-336 с.

10. Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования. Л.: Наука, 1980.- 187 с.

11. Бабаков В.П. Приемы использования бесподстилочного навоза на удобрение // Интенсивные технологии возделывания зерновых культур в Нечерноземной зоне: Сб.науч.тр./ НИИСХ ЦРНЗ. М., 1987. - С. 165-172.12.