Введение к работе
Актуальность темы: Появление в аграрном секторе России специализированных по производству зерна хозяйств обусловило внедрение з них зерновой системы земледелия с освоением насыщенных зерновыми культурами севооборотов, в которых возникает острая проблема вос-іроизводства органического вещества и плодородия почвы в целом. В <лассических системах земледелия основная роль в восполнении гуму-за принадлежит плодосменным севооборотам с многолетними травами, органическим удобрениям и сидератам. В зерновой системе земледелия эти важные источники практически отсутствуют, что может привести к сравнительно быстрому и заметному снижению плодородия почв. Высокий уровень выноса питательных веществ с основной и побочной проекцией зерновых культур усилит процесс минерализации гумуса, а з связи с этим ухудшение агрохимических и агрофизических свойств "гачвы, снижение экологической устойчивости агрофитоценозов.
Для недопущения этих негативных последствий предлагается комплекс мер по мульчированию почвы соломой и активизации целлюло-золитической микрофлоры в пахотном слое почвы применительно к лесостепи Нечерноземной зоны. С этой целью рекомендуется безотваль-гая обработка почвы под стерневые зерновые культуры и мелкая от-зальная - под зерновые бобовые. За этот период в верхнем слое поч-зы происходит концентрация и активизация комплекса целлюлозоразла-г'ающей микрофлоры, быстрее протекают гумификационные процессы.
Применение соломы в качестве мульчирующего материала имеет таложительное значение в стабилизации экологического равновесия згроценоза. Многочисленными исследованиями (Комаревцева Л.Г., L986; Ломакин М.М., 1988; Силин М.И., 1988; Зезюков Н.И., 1989; {артамышев Н.И., 1989) установлено, что солома, внесенная в качестве мульчи на поверхность почвы, способствует снижению проявле--шя водной и ветровой эрозии, предохраняет почву от иссушения, /лучшает внутрипочвенное впитывание излишней влаги, ускоряет про-десс физического поспевания почвы.
Важное место в предлагаемой зерновой мульчирующей системе земледелия занимает вопрос воспроизводства плодородия почвы. По этой системе в специализированном зерновом севообороте с поля убирается только зерно, а солома одновременно с обмолотом измельчается комбайном с помощью измельчителя ПУН-5 и разбрасывается по по-
- г -
верхности поля. В мульчированный соломой верхний слой почвы с помощью агрегата АША-2 вносятся жидкие минеральные удобрения КАС-28, ККУ-10-34 и суспендированный раствор хлористого калия.
Цель и задачи: Целью исследований является разработка технологии применения удобрений 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 зашиті растений в севообороте. Для достижения этой цели были поставлен} следующие задачи:
-
Изучить влияние различных доз жидких минеральных удобренні и средств защиты на урожайность, качество зерна и продуктивності севооборота по зерновой части урожая.
-
Установить рациональную систему обработки почвы и задели соломы в севообороте.
-
Исследовать динамику агрохимических свойств почвы и балан са питательных веществ в ней при различных уровнях применени: средств химизации в севообороте.
-
Определить влияние способов мульчирования почвы соломой жидких минеральных удобрений и средств защиты на содержание и ба ланс гумуса, активность почвенной биоты и фитосанитарное состояни посевов.
-
Установить роль систематического применения соломы и спо собов ее заделки в изменении агрофизических факторов плодороди почвы.
-
Сравнить действие жидких и твердых минеральных удобрени на урожайность сельскохозяйственных культур.
-
Определить степень взаимодействия изучаемых агроприемов.
-
Дать биоэнергетическую и агроэкологическую оценку рекомен дуемым элементам зерновой системы земледелия.
Научная новизна: Работа выполнялась как самостоятельный раз дел Межвузовской научно-технической программы "Агрокомплекс" Ми нистерства общего и профессионального образования РФ.
Впервые для специализированных по производству зерна хозяйст разработан комплекс мер для повышения продуктивности зернового се вооборота и улучшения плодородия выщелоченного чернозема и в част ности:
- доказана реальная возможность воспроизводства плодороди
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.
В результате проведенных исследований разработаны и выносятся на защиту следующие положения:
-
Возможность и целесообразность освоения зерновой системы земледелия в хозяйствах, специализирующихся на производстве продовольственного и фуражного зерна.
-
Закономерности воспроизводства плодородия выщелоченного чернозема при освоении зернового севооборота лесостепи Нечерноземья России.
-
Агрономическое, биоэнергетическое и экологическое обоснование оптимального уровня внесения жидких минеральных удобрений, средств защиты и мульчирования почвы соломой.
-
Закономерности баланса питательных веществ при разных уровнях интенсивности локального применения жидких минеральных удобрений, средств защиты растений и соломы при возделывании зерновых и зерновых бобовых культур.
-
Нормативные показатели баланса гумуса в выщелоченном черноземе при возделывании культур зернового севооборота в зависимости от применения жидких минеральных удобрений и средств защиты растений.
-
Особенность и специфичность дифференцированной системы обработки почвы и заделки соломы в качестве мульчирующего материала и органического удобрения в зерновом севообороте.
-
Оценка и обоснование роли взаимодействия жидких минеральных удобрений, средств защиты растений и мульчирования почвы соломой в формировании продуктивности зернового севооборота.
Практическое значение работы: Для хозяйств зерновой спецпали-
зации разработана низкозатратная технология воспроизводства плодородия почвы в зерновой 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 агроценоз обусловят предпочтительные условия для быстрого внедрения предлагаемых нами элементов зерновой системы земледелия.
Диссертационная работа выполнена в 1987 - 1997 годах 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 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 диссертации доложены на Всесоюзной научно-практической конференции "Эколого-социаль-но-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, 1996г.), 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, в том числе монография "Мульчирование почвы в зерновой системе земледелия" (Саранск, изд-во Мордов. ун-та, 1997).
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.
- 5 -2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Краткая характеристика почвы метеорологических условий
Почва опытного поля - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание физической глины в пахотном слое - 57 %. Агрохимические свойства почвы приведены в табл. 1. Приведенные данные характеризуют ее как ереднеокультуренную.
Таблица 1 Агрохимические показатели почвы
Глубина, см
Содержание гумуса, %
водной вытяжки
солевой вытяжки
Степень насыщенности основаниями, %
Плотность почвы в пахотном слое равна 0,93 г/см3. С увеличением глубины она возрастает до 1,1 г/см3, плотность твердой фазы -2,4 г/см3. Почва отличается относительно высокой порозностью -62,0 %.
Погодные условия в годы проведения исследований были разнообразными. Территория лесостепи юга Нечерноземной полосы России относится к зоне неустойчивого (по годам) увлажнения, где основным лимитирующим фактором считается влага.. За годы опыта наблюдались годы как острозасушливые (1991, 1992), так и с избыточным увлажнением (1990, 1995).
2.2. Методика исследований
Стационарный опыт. Исследования выполнены в 1987-1995 гг. в трехфакторном полевом опыте, заложенном методом расщепленных делянок. Общий размер делянки третьего порядка - 7.3 х 19 м. учетная площадь - 100 м2. Опыт был развернут тремя полями с последовательным вхождением по годам, повторность - трехкратная.
На делянках первого порядка изучались способы размещения (мульчирования) в почве соломы: 0 - ежегодная вспашка плугом на 2С - 22 см (контроль); 1 - ежегодная вспашка плугом без предплужников на 22 см (перемешивание соломы по всему пахотному слою - вертикальная мульча); 2 - плоскорезное рыхление на 14 - 16 см (укрытие почвы соломой - поверхностная мульча); 3 - дискование на 8 - 10 cn (перемешивание верхнего слоя почвы с соломой - горизонтальна* мульча). На вариантах с мульчированием с поля убирали только зерно, солому разбрасывали по полю при уборке с помощью установленного на комбайне измельчителя ПУН-5.
На делянках второго порядка испытывали минеральные удобрения: ЖКУ (азот - 10, фосфор - 34 %). КАС (азот - 28 %) и водный (1:10) раствор хлористого калия (60 %). Жидкие удобрения вносили осеньк локально на глубину 12 - 14 см агрегатом АША-2 с шириной захватг 7,3 м, равной ширине делянки третьего порядка.- ЖКУ и хлористый калий вносили вслед за основной обработкой почвы. КАС - под весеннюв культивацию. Схема применения удобрений и их дозы под культуры севооборота представлены в табл. 2.
Таблица 2 Система применения жидких минеральных удобрений в севообороте
Сумма за ротацию 280 360 320 560 720 640
Делянки третьего порядка включали варианты с применением средств защиты растений: 1 - контроль (без пестицидов), 2-е применением комплекса защитных мероприятий.
Система химических средств защиты в севообороте представлена в табл. 3.
Таблица 3 Система применения пестицидов в севообороте
Примечание. Дозы средств защиты даны по препарату.
Посевы опрыскивали пестицидами и регуляторами роста растений с помощью штангового опрыскивателя ОПШ-15 с шириной захвата 15 м, равной учетной длине делянки третьего порядка. Рабочий раствор готовили из расчета 300 литров воды на 1 га.
Краткосрочный опыт. С целью сравнительного изучения жидких и твердых форм минеральных удобрений в стационарный опыт на двух первых культурах севооборота - яровой пшенице и горохе вводили дополнительные варианты с внесением твердых минеральных туков в количествах, эквивалентных умеренной и высокой дозам жидких удобрений. Твердые минеральные удобрения разбрасывали по поверхности
почвы вручную в те же сроки, что и жидкие.
Лизиметрический опыт. Исследования проводились в лизиметрическом опыте, заложенном в 1987 году. На опытном поле учхоза Мордовского университета построена лизиметрическая лаборатория, состоящая из восемнадцати лизиметров, сделанных из бетона. Размер лизиметров: длина и ширина 2 м. глубина 1 м.
На лизиметрах заложен двухфакторный опыт в трехкратной повторное. Первый фактор (минеральные удобрения) изучался в трех вариантах: О - контроль (без удобрений), 1 - умеренная доза, 2 - высокая доза. Вторым изучаемым фактором было комплексное применение химических средств защиты растений. Сравнивался контрольный вариант с комплексом защитных мероприятий. В 1995 году в лизиметрах выращивали просо. Дозы удобрений под него были следующие: умеренная - ИбоРвоКбо. высокая - NiZOPi2oKi2o- Система защиты состояла из трех обработок: гербицидом ковбоем в дозе 150 мл/га. инсектицидом сумицидином (300 мл/га) и фунгицидом тилтом (250 мл/га)
Исследования, наблюдения и анализы проводили в соответствии с принятыми методиками. Количество пожнивных остатков, засоренность и поражение посевов болезнями и вредителями определяли количественными методами по рекомендациям ВИЗР и ВИУА.
Содержание в почве азота определяли ионометрическим экспресс-методом (ГОСТ 26951 - 86), влажность почвы - весовым методом. Количество фосфора выявляли колориметрическим методом, калий - на пламенном фотометре из одной вытяжки по Кирсанову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207 - 84) (метод принят в качестве стандарта в агрохимслужбе Республики Мордовия). Кислотность (рН) солевой и водной вытяжек находили ионометрическим методом (ГОСТ 26483 - 85 и ГОСТ 26423 - 85). гумус - по Тюрину (ГОСТ 26213 - 84). гидролитическую кислотность - по Каппену (ГОСТ 26212 - 84), сумму поглощенных оснований - по Каппену - Гильковицу. Сложение и порозность почвы определяли методом насыщения в цилиндрах, плотность твердой фазы почвы - пикнометрическим методом, макроагрегатный состав - пс методу Н.И. Саввинова. Содержание белка определяли на анализаторе "Инфрапид-31", откалиброванном классическим методом (ГОСТ 10846 -74). Тяжелые металлы определяли рентгено-флоуресцентным методом.
Учитывали различные показатели биологической активности почвы: количество микроорганизмов, относящихся к разным трофически»* группам, определяли методом посева на общепринятые питательные
среды, разложение целлюлозы - весовым (аппликационным) методом.
