Влияние средств химизации и мульчирования почвы соломой на продуктивность зернового севооборота и плодородие выщелоченного чернозема лесостепной зоны Нечерноземья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.01, доктор сельскохозяйственных наук Смолин, Николай Васильевич

• Смолин, Николай Васильевич
• доктор сельскохозяйственных наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Смолин, Николай Васильевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ . И 1.1. Мировой и отечественный опыт применения соломы в качестве органических удобрений и мульчирующего материала.- И

1.2. Влияние локального внесения жидких минеральных удобрений на свойства почвы и урожайность зерновых культур

1.3. Роль, различных агроприемов в воспроизводстве органического вещества почвы.

1.4. Фитосанитарное состояние посевов зерновых культур в зависимости от комплексного применения средств химизации

1.5. Влияние способов обработки почвы и заделки соломы на свойства почвы

2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Схема опыта и методика исследований

2.2. Характеристика почвы опытного участка

2.3. Метеорологические условия

3. ВЛИЯНИЕ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ И ПРИМЕНЕНИЯ СОЛОМЫ

НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР ЗЕРНОВОГО СЕВООБОРОТА

3.1. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы

3.2. Урожайность и качество зерна гороха

3.3. Урожайность и качество зерна озимой пшеницы

3.4. Урожайность и качество зерна ячменя

3.5. Урожайность и качество зерна сои.

3.6. Урожайность и качество зерна овса.

3.7. Продуктивность севооборота

4. АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ И БАЛАНС ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В СЕВООБОРОТЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ

4.1. Роль жидких минеральных удобрений и средств защиты растений в улучшении пищевого режима почвы

4.1.1.Влияние средств химизации на содержание питательных веществ в растениях яровой пшеницы

4.1.2.Содержание элементов питания в почве по фазам развития растений яровой пшеницы

4.1.3.Зависимость между уровнем питательных веществ в почве и их содержанием в растениях.

4.1.4.Изменение агрохимических свойств почвы от применения соломы и жидких минеральных удобрений

4.2. Баланс азота в системе почва - растение.

4.3. Баланс фосфора в системе почва - растение.

4.4. Баланс калия в системе почва - растение.

5. РОЛЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ПОДДЕРЖАНИИ

ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ.

5.1. Содержание и баланс гумуса при возделывании зернового севооборота

5.2. Фитосанитарное состояние зернового севооборота в зависимости от средств химизации и способов заделки соломы f 5.3. Активность почвенной биоты

• 6. ИЗМЕНЕНИЕ АГРОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ПЛОДОРОДИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОСОБОВ МУЛЬЧИРОВАНИЯ ПОЧВЫ СОЛОМОЙ.

6.1. Плотность ПОЧВЫ.

6.2. Строение пахотного слоя почвы

6.3. Влагонакопительное значение почвозащитных систем обработки почвы

7. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДЕЙСТВИЯ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР.

8. ВЛИЯНИЕ ЖИДКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И СПОСОБОВ

МУЛЬЧИРОВАНИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ АГР0ЦЕН03А

8.1. Влияние средств химизации на содержание тяжелых металлов в почве, растениях и лизиметрической воде.

9. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ,

СОЛОМЫ И СПОСОБОВ ЕЕ ЗАДЕЛКИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние средств химизации и мульчирования почвы соломой на продуктивность зернового севооборота и плодородие выщелоченного чернозема лесостепной зоны Нечерноземья»

Актуальность темы: Появление в аграрном секторе России специализированных по производству зерна коллективных и фермерских хозяйств обусловило внедрение в них зерновой системы земледелия с освоением насыщенных зерновыми культурами севооборотов, в которых возникает острая проблема воспроизводства органического вещества и плодородия в целом. Если в классических системах земледелия основная роль в восполнении гумуса принадлежит навозу, торфокомпостам, сидератам и многолетним травам, то в зерновой системе земледелия эти важные звенья практически исключены.

В хозяйствах зернового направления органо-минеральную систему удобрения невозможно применить по следующим причинам: во-первых, при отсутствии в них сельскохозяйственных животных невозможно внести навоз; во-вторых, из-за их неплатежеспособности они не смогут приобрести необходимое количество минеральных удобрений.

Освоение зерновой системы неизбежно приведет к сравнительно быстрому и заметному снижению плодородия почвы. Высокий уровень выноса питательных веществ с основной и побочной продукцией зерновых культур обусловит усиление процесса минерализации гумуса, ухудшение агрохимических и агрофизических свойств почвы, снижение экологической устойчивости агрофитоце-нозов.

Для устранения этих негативных последствий впервые предлагается комплекс мер по мульчированию почвы соломой и активизации целлюлозолитической микрофлоры в пахотном слое почвы. С этой целью рекомендуется в течение 5-10 лет возделывать стерневые зерновые и бобовые культуры без оборота пласта. За этот период в верхнем слое почвы происходит концентрация и активизация комплекса целлюлозоразлагающей микрофлоры, быстрее протекают гумификационные процессы.

Зерновую мульчирующую систему земледелия целесообразно применять и в хозяйствах с животноводческой инфраструктурой, в которых при бесподстилочном содержании сельскохозяйственных животных образуются излишки соломы. С экономической точки зрения вывоз навоза ограничен радиусом в 3 - 5 км, поэтому на территориях, отдаленных от животноводческих комплексов, основную роль в воспроизводстве гумуса должны играть солома и растительные остатки культурных растений.

Увеличение цен на энергоносители привели к тому, что в ряде хозяйств навоз вообще перестали вывозить на поля. По России в среднем за год в 1992 - 1995 гг. было внесено всего 39 % органических удобрений к их среднегодовому объему в 1986 -1990 гг. (Державин Л.М., 1997).

Применение соломы в качестве мульчирующего материала имеет неоспоримые преимущества в экологической стабилизации агро-ценоза. Многочисленными исследованиями установлено, что солома, внесенная в качестве мульчи на поверхность почвы, способствует снижению проявления водной и ветровой эрозии, предохраняет почву от иссушения, улучшает внутрипочвенное впитывание излишней влаги, ускоряет процесс физического поспевания почвы.

Наметившаяся тенценция дробления крупных сельскохозяйственных коллективов, образование небольших по размерам фермерских хозяйств и их ассоциаций по мнению В.М. Пенчукова и

К.И. Саранина (1995) повлекут за собой совершенствование и освоение новых севооборотов и в целом систем земледелия.

Научно-технические параметры: Важное место в предлагаемой зерновой мульчирующей системе земледелия занимает вопрос воспроизводства плодородия почвы. При этой технологии в специализированном зерновом севообороте с поля убирается только продуктивная часть урожая, а солома одновременно с обмолотом измельчается комбайном с помощью измельчителя ПУН-5 и разбрасывается на поверхность почвы. В качестве основной обработки почвы применяется безотвальное плоскорезное рыхление. Солома внесенная на поверхность почвы разлагается под действием почвенной целлюлозолитической микрофлоры. Под мульчированный соломой верхний слой почвы с помощью агрегата АША-2 вносятся жидкие минеральные удобрения КАС-28, ЖКУ-10-34 и суспендированный раствор хлористого калия.

Цель и задачи: Целью исследований является разработка технологии возделывания культур в зерновой системе земледелия интенсивного типа с локальным способом внесения оптимальных доз жидких минеральных удобрений под периодически мульчированный соломой верхний слой почвы на фоне экологически безопасного комплекса защитных мероприятий в севообороте. Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние различных доз жидких минеральных удобрений и средств защиты на урожайность, качественные показатели зерновых и бобовых культур и продуктивность севооборота.

2. Установить оптимальную систему обработки почвы и заделки соломы в зерновом севообороте. Определить степень взаимодействия изучаемых агроприемов.

3. Исследовать динамику агрохимических свойств и баланса питательных веществ в почве при различных уровнях применения средств химизации в севообороте.

4. Определить влияние способов мульчирования почвы соломой, жидких минеральных удобрений и средств защиты на содержание и баланс гумуса, активность почвенной биоты и фитосанитар-ное состояние посевов.

5. Установить роль систематического применения соломы и способов ее заделки в изменении агрофизических факторов плодородия почвы.

6. Сравнить действие жидких и твердых минеральных удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур. Определить влияние средств химизации на экологическое состояние агроцено-за.

7. Дать биоэнергетическую и агроэкологическую оценку рекомендуемым элементам зерновой мульчирующей системы земледелия.

Научная новизна: Работа выполнялась как самостоятельный раздел Межвузовской научно-технической программы "Агроком-плекс" Министерства общего и профессионального образования Российской Федерации.

В работе впервые для специализированных по производству зерна хозяйств разработаны элементы зерновой мульчирующей системы земледелия и в частности:

- доказана реальная возможность воспроизводства плодородия почвы в насыщенном зерновыми культурами севообороте;

- всесторонне обоснован способ создания верхнего мульчированного соломой микробиологически активного слоя почвы;

- установлены закономерности динамики питательных веществ в системе почва-удобрение-растение при разных уровнях интенсивности локального применения жидких минеральных удобрений, средств защиты растений и соломы на выщелоченном черноземе лесостепи юга Нечерноземного региона России;

- обоснована экологическая безопасность рекомендуемых систем удобрения и химической защиты растений в зерновом севообороте;

- предложены теоретические и практические основы процесса послойного активного окультуривания почвы.

Практическое значение работы: Для коллективных и фермерских хозяйств зерновой специализации разработана низкозатратная технология воспроизводства плодородия почвы в зерновой мульчирующей системе земледелия. Применение соломы в качестве ценного и дешевого органического удобрения и мульчирующего материала, локального внесения умеренной дозы жидких минеральных удобрений, сравнительно невысокой пестицидной нагрузки на аг-роценоз обусловят предпочтительные условия для быстрого внедрения предлагаемой нами зерновой системы земледелия.

Диссертационная работа выполнялась в 1987 - 1997 гг. на кафедре почвоведения, агрохимии и земледелия Мордовского госуниверситета.

Реализация результатов исследований. Научные разработки нашли применение в учебно-опытном хозяйстве Мордовского госуниверситета имени Н.П. Огарева; в рекомендациях по разработке и освоению зерновой мульчирующей системы земледелия в фермерских хозяйствах Мордовии, а также в информационных листках ЦНТИ "Применение средств защиты в посевах яровой пшеницы", "Применение мульчирования почвы в специализированных хозяйствах зернового направления"; "Роль зерновых бобовых культур в улучшении азотного фонда пахотных почв".

Апробация работы. Основные положения научных исследований представлены на Всесоюзной научно-практической конференции "Зколого-социально-экономические аспекты агропромышленного комплекса" (Саранск, 1991 г.), Международной конференции Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами по проблеме "Повышение плодородия почв в современном земледелии с использованием удобрений и ресурсосберегащих технологий возделывания сельскохозяйственных культур" (Москва, 1996 г.), научной конференции "Системы земледелия Нечерноземной зоны Российской Федерации и пути их совершенствования" (Н. Новгород, 1997 г.), Огаревских научных конференциях (Саранск, 1990 - 1997 гг.), научно-производственных совещаниях специалистов сельского хозяйства районов Мордовии.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ.

Объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 315 страницах машинописного текста и состоит из введения, 9 глав, выводов и рекомендаций производству, содержит 124 таблицы, 13 рисунков, 30 приложений. Список использованной литературы включает 414 источников, из них 90 иностранных авторов.