Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ЦЕНТРАЛЬНОМ НЕЧЕРНОЗЕМЬЕ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ЦЕНТРАЛЬНОМ НЕЧЕРНОЗЕМЬЕ"

На правах рукописи

Сутягнн Виктор Павлович

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ЦЕНТРАЛЬНОМ НЕЧЕРНОЗЕМЬЕ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

МОСКВА 2005

Диссертационная работа выполнена на кафедре агрохимии и почвоведения Тверской государственной сельскохозяйственной академии

Официальные оппоненты д б н , проф , академик РАСХН

Ладонин Вадим Феопентович

д с -х н, проф , член-корр РАСХН Захаренко Андрей Владимирович

д с -х н , с н с

Саранин Евгений Константинович

Ведущая организация Всероссийский научно-исстедовательский институт фитопатологии

Защита состоится « Ч » 2005 г в / £ час на заседании

диссертационного совета Д 220 043 05 при Московской государственной сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Адрес 127550, Москва И-550, ул Тимирязевская, 49 Ученый совет МСХАим К А Тимирязева

С диссертацией можно познакомиться в ЦНБ МСХА им К А Тимирязева Автореферат разослан » ^р(^2005 г_

Ученый секретарь диссертационного совета ( / / Р Р Усманов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Основной задачей сельскохозяйственного производства является снабжение населения отечественными дешёвыми, экологически чистыми, конкурентоспособными продуктами питания и перерабатывающую промышленность сырьём. В современных условиях решение этой задачи связано с внедрением ресурсосберегающих технологий, базисом которых является устойчивое функционирование агроэкосистемы на основе сложившихся природных потоков веществ и энергии при нормативной антропогенной трансформации природных экосистем.

Устойчивость адаптивных систем земледелия обеспечивается в результате более полного использования принципов саморегуляции, характерных для естественных биоценозов. Для внедрения систем земледелия, работающих на биологической основе, необходимо решить вопросы оптимальной структуры посевных площадей, стабильности работы севооборотов с короткой ротацией, изучить их влияние на различные показатели плодородия почвы, определить продолжительность использования многолетних трав, периодичность их возделывания в севообороте, их роль в изменении фитосанитарного состояния посевов, выявить закономерности формирования агрофитоценоза на различных фонах питания, обосновать необходимость минеральных удобрений и оценить их эффективность.

Анализ энергетических потоков в сельскохозяйственном производстве позволит оценить функционирование различных севооборотов, оптимизировать биологическую и продуктивную функцию агрофитоценозов. Освоение систем земледелия на биологической основе весьма актуально в соответствии с требованиями улучшения экологической обстановки, поскольку Центральный район Нечернозёмной зоны занимает особое географическое положение.

Всестороннее и системное изучение влияния агроэкологических факторов на формирование агрофитоценозов приобретает большое научное и практическое значение для разработки современного адаптивно-ландшафтного земледелия Центрального Нечерноземья.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научных исследований кафедры земледелия МСХА им. К.А. Тимирязева и кафедры агрохимии и почвоведения Тверской ГСХА.

Цель и задачи исследований: теоретически и экспериментально обосновать агроэкологические принципы формирования устойчивости агрофитоценозов в условиях Центрального Нечерноземья, которые позволят оптимизировать функционирование агроэкосистемы на основе рационального использования

иологических и антропогенных факторов. Дать

теоретическое и экспериментальное обоснование адаптации полевых севооборотов, функционирующих на основе максимального использования всех энергетических потоков сельскохозяйственного производства, биологических ресурсов многолетних бобово-злаковых трав и других полевых культур

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- выявить фазы наибольшей чувствительности культур к сорнякам (критические фазы) и разработать математическую модель зависимости урожайности ячменя, кукурузы и льна от времени совместного произрастания сорняков в посевах полевых культур,

- определить критический порог вредоносности сорняков в посевах ячменя, льна и кукурузы на различных фонах питания и установить математическую модеть зависимости урожайности полевых кутьтур от уровня засорения их посевов,

- определить степень влияния глубины и способа заделки минеральных удобрений на засоренность посевов и урожайность культур,

- разработать методологию составления севооборотов с короткой ротацией при различной насыщенности посевов многолетними бобово—злаковыми травами,

- изучить влияние севооборотов с многолетними травами различного возраста на засоренность посевов, содержание гумуса, фосфора и калия в почве, продуктивность пашни,

- исследовать энергетические потоки севооборотов с различной структурой посевных площадей и энергетику возделывания отдельных культур,

- разработать и научно обосновать агроэкологические принципы формирования устойчивости агрофитоценозов, их индикаторы (показатечи) и количественные характеристики,

- разработать практические предложения для АПК Центрального Нечерноземья по совершенствованию технологических приемов воздечывания сечь-скохозяйственных культур,

Научная новизна результатов исследований В результате многолетних исследований в условиях Центрального Нечерноземья разработано теоретическое и экспериментальное обоснование принципов формирования устойчивости агрофитоценозов биологического земледелия Установлен и теоретически обоснован ряд новых положений и закономерностей

- определены критические фазы по отношению к сорнякам для ячменя, льна и кукурузы и установлена математическая модель формирования агроце-нозов в зависимости от временного фактора совместного произрастания сорных и культурных растений,

' >

- вычислены прогнозируемые потери урожайности в зависимости от количества дней совместного произрастания компонентов агрофитоценоза;

' - определены критические уровни засорения посевов ячменя, льна и кукурузы и установлены математические модели взаимоотношений культурного и сорного компонентов агрофитоценоза;

- выявлена оптимальная глубина размещения минеральных удобрений для дерново-подзолистых среднесуглинистых и супесчаных почв на слабовсхолмленной морене, что позволило повысить эффективность удобрений и целенаправленно регулировать уровень засорения посевов, изменяя позиционную доступность их для сорняков и культурных растений;

- найдена связь глубины размещения минеральных удобрений в пахотном горизонте со скоростью их поступления в растения, коэффициентом их использования и урожайностью полевых культур;

- выявлено, что включение многолетних бобовых и бобово-злаковых трав в структуру посевных площадей обеспечивает бездефицитный баланс органического вещества в почве при применении ограниченного количества органических и минеральных удобрений, повышает устойчивость агрофитоценозов;

- разработаны методологические подходы к составлению севооборотов с короткой ротацией, способных работать в режиме относительной саморегуляции фитосанитарного состояния посевов и поддерживать плодородие почвы на оптимальном для культурных растений уровней определена насыщенность их многолетними травами и периодичность посева клевера и многолетних трав;

- выявлено влияние севооборотов с различной структурой посевных площадей и фона питания на поступление растительных остатков в почву, баланс органического вещества, фосфора и калия в почве;

- разработаны методические подходы определения баланса энергетических потоков в севооборотах;

- установлено влияние энергетических потоков и соотношение приходной и расходной части энергии в различных севооборотах на баланс органического вещества в почве;

- сформулированы основные принципы формирования устойчивого функционирования агрофитоценозов в Центральном районе Нечернозёмной зоны.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Методология моделирования агрофитоценозов оптимального соотношения культурных и сорных растений на основании организационно-фитоценотического принципа устойчивого функционирования.

2. Агроэкологическое обоснование позиционной доступности элементов питания удобрений как одного из факторов технологического принципа фор-

мирования устойчивости агрофитаденозов

3 Теоретическое и экспериментальное обоснование рационального использования природных, климатических, биологических и антропогенных факторов в севооборотах биологического земледелия и их агроэкологическая оценка.

4 Биологический принцип формирования устойчивости агрофитоценозов в севооборотах адаптивного земледелия и роль многолетних бобовых и бобо-во-злаковых трав в его реализации

5 Агроэнергетический анализ энергетических потоков возделывания се пьскохозяйственных культур и севооборотов и формулирование агроэнерге-тического принципа формирования устойчивости агрофитоценозов

Реализация результатов исследований Внедрение результатов экспериментальной работы осуществлялось при непосредственном участии автора на основании хоздоговоров и договоров о творческом содружестве в Шаховском районе Московской области, Калязинском, Краснохолмском, Бежецком, Конаковском, Лихославльском и других районах Тверской области на площади свыше 50 тыс га

Апробация работы Результаты исследований и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях и собраниях различного статуса внутривузовских научных конференциях (1980 . 2004), Всероссийских и международных конференциях по программе Координационного совета по проблеме борьбы с сорной растительностью (1986, 1988, 1989, 1992, 1995гг), международной конференции Баренц Евро-Арктического региона, (1996 г), Международной научной конференции «Земледелие на рубеже XXI века», (2002 г), Международной научной конференции «Севооборот в современном земледелии», посвященной 100-тетию со дня рождения С А Воробьева (2004)

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству Список титературы включает 506 наименований, в том чисте 46 на иностранных языках Работа изложена на 375 страницах машинописного текста, включает 90 таблиц, 20 рисунков и 64 при-тожения

Автор выражает глубокую благодарность за помощь в написании работы профессору Александру Михайловичу Туликову

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 Условия и методика проведения исследований

Исследования проводились в Московской и Тверской областях с 1976 по 2002 гг на экспериментальной базе МСХА им К А Тимирязева и опытном по-

ле Тверской ГСХА. При организации закладки и проведения опытов руководствовались методикой полевого опыта и методическими указаниями по проведению полевых опытов и научных исследований.

Опыты в Московской области выполнялись с 1976 по 1979 гг. в учхозе «Михайловское» Подольского района на Почвенно - агрономической станции им. В.Р. Вильямса кафедры земледелия и методики опытного дела Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева. Почвы опытных участков были представлены дерново-слабоподзолистыми легко- и среднесуглини-стыми почвами с содержанием в слое почвы 0 - 20 см гумуса (по Тюрину) -1,4... 1,8 %, доступного фосфора (по Кирсанову) - 86...99 мг/кг почвы, калия (по Масловой) — 90...120 мг/кг почвы, рНка — 4,9...5,3 (потенциометрический метод). Полевые производственные опыты проводились в совхозе им. М.И. Калинина Шаховского района Московской области.

Закладка опытов в Тверской области проводилась с 1983 по 2002 гг. на опытном поле Тверской сельскохозяйственной академии, производственная проверка которых выполнялась в одиннадцати районах, местоположение которых характеризует условия всей области. Опыты располагались на равнинных ландшафтах автоморфных почв и были представлены дерново - среднеподзо-листыми супесчаными почвами на морене с содержанием гумуса 2,0...2,8 %, фосфора - 150...220 мг/кг, калия — 90... 120 мг/кг почвы.

Методической основой работы является полевой факториальный эксперимент, результаты которого проверялись в производственных условиях. Всего было проведено 4 стационарных многофакторных полевых опыта и 3 серии мелкоделяночных краткосрочных полевых опытов.

— Два двухфакторных полевых опыта «Совершенствование эффективности способов заделки минеральных удобрений в севообороте», заложенных в 1987г, где изучалось 7 способов заделки минеральных удобрений и 3 культуры. Программой предусматривалось изучение следующих способов заделки минеральных удобрений: 1)осенью под зяблевую вспашку (№К зябь), 2) под предпосевную культивацию (ОТК культов.), 3) внесение удобрений перед посевом сеялкой на глубину 10 см (ЫРК 10 см), 4) внесение удобрений перед посевом сеялкой на глубину 5 см (ЫРК 5 см.), 5) внесение удобрений под весновспашку (ОТК вспашка) (1987-1988 гг), 6) с 1989 г вариант 5 без удобрений вместо заделки под весновспашку (ИРК-О), 7) поверхностное внесение удобрений перед посевом (ЫРК поверх.).

— Два однофакторных полевых производственных опыта «Способы заделки минеральных удобрений», один из которых был заложен в Московской области Шаховского района, другой — в Тверской области Краснохолмского района. Изучали следующие варианты: 1) контроль - без удобрений (О), 2) по-

верхностное внесение минеральных удобрений перед посевом агрегатом НРУ-0,5 (МРК-П), 3) внесение МРК под обработку дисковым лущильником в слой почвы 0 - 10 см (ОТК-Ю), 4) внесение МРК под весновспашку, (МРК-20) Норма внесения минеральных удобрений составляла по 90 кг/га д в N. Р, К.

- Один двухфакторный полевой опыт, заложенный в 1992г «Агроэколо-гическая оценка факторов устойчивости севооборотов при биологизации зем-ледетия», заложенный в 1992 году, где изучалось четыре севооборота на трех фонах минерального питания. Программой предусматривалось изучить следующие чередования культур (севообороты) (фактор А) 1) 1-клевер, 2- картофель, 3- ячмень с подсевом многолетних трав, 4— 6 многолетние травы, 7- озимая рожь с подсевом клевера (С 1), 2) 1-4 многолетние травы, 5- ячмень с подсевом многолетних трав (С 2); 3) 1-клевер, 2- ячмень с подсевом клевера (С 3), 4) картофель бессменно (С 4) Исследования проводились на трех фонах питания (фактор В) 1) без удобрений (0), 2) внесение минеральных удобрений при норме по 25 кг/га д в Гч, Р, К (№К), 3) применение навоза по 5 т/га на севооборотную площадь (навоз)

- Один двухфакторный полевой опыт, который был заложен в 1997г «Севообороты с короткой ротацией в биологическом земледелии», где изучалось шесть севооборотов на трех фонах минерального питания В работе представлены следующие севообороты 1)1-2 клевер, 3- озимая рожь, 4- ячмень с подсевом клевера (С5), 2) 1-занятой пар «вико-овес», 2- озимая рожь с подсевом клевера, 3- клевер, 4— ячмень (Сб)

- Частные задачи по определению влияния временного фактора на взаимоотношения культурных и сорных растений в агроценозах решались в серии краткосрочных мелкоделяночных опытах Программой опыта предусматривалось следующее количество дней совместного произрастания сорняков в посевах ячменя, кукурузы и льна-долгунца с момента посева, после чего они удалялись ручной прополкой 1)0 — чистые в течение всей вегетации, 2) 7. 9 дней, 3)20 25 дней. 4) 30 35 дней, 5) 40 45 дней, 6) 50 55 дней, 7) 70 75 дней, 8) 90 95 дней (не удалялись до полного созревания культур) Удобрения и гербициды не применялись

- Количественные взаимоотношения культурных и сорных растений в агроценозах изучались в серии мелкоделяночных опытов и в производственных посевах с 1976 по 1982 год Уровни засорения посевов культур формировались ручной прополкой естественного фона засорения, создавая уровни засорения, требуемые программой исследований (КУЗ-2) Опыт закладывали методом расщепленных делянок на основании татинского прямоугольника в четырех кратной повторности с размером дечянок первого порядка (культура) - 45 м", второго порядка (фон) - 18 м;, третьего (уровни засорения) - 3,75 ч2, учетной

делянки — 1 м2. При создании уровней засорения в опытах прополкой естественного фона засорения (КУЗ-2) программой предусматривалось формирование следующих градаций по обилию сорняков в посевах ячменя, кукурузы и льна-долгунца: 1) без сорняков (0), 2) сорняков оставлено в посевах 5% (5%), 3) сорняков оставлено 25 % (25 %), 4) сорняков оставлено 50 % (50%), 5) сорняков оставлено 100 % естественного обилия без прополки (100 %). Изучение велось на трёх фонах минерального питания: 1) без удобрений (0), 2) внесение по 60 кг/га д.в. (ЫРК 60), 3) внесение по 120 кг/га д.в.( НРК 120).

- Выявление позиционной доступности минеральных удобрений и их влияния на культурные и сорные растения по ранее обозначенной тематике проводилось в серии мелкоделяночных опытов с 1976 по 1991 гг., где изучалось 8 вариантов глубины и способов размещения минеральных удобрений по профилю почвы: 1) без внесения удобрений — контроль - (0), 2) поверхностное применение удобрений перед посевом (Г-0), 3) заделка удобрений экраном на глубину 5 см (Г-5), 4) заделка удобрений экраном на глубину 10 см (Г-10), 5) заделка удобрений экраном на глубину 20 см (Г-20), 6) перемешивание минеральных удобрений со слоем почвы 5 см (П - 0-5), 7) перемешивание удобрений со слоем почвы 10 см (П - 0-10), 8) перемешивание удобрений со слоем почвы 20 см (П-0-20).

Все исследования проводили в соответствии с требованиями методики наблюдений и исследований полевого опыта, а также согласно методическим указаниям и рекомендациям. Результаты исследований обрабатывались методом дисперсионного анализа в компьютерной программе "БТАТКИСА — 6.0".

2. Агроэкологические основы формирования устойчивости агрофитоце-

нозов

2.1. Агроэкологическая роль севооборотов устойчивого функционирования агрофитоценозов

Глобальное понятие «устойчивое развитие» сформулировано как центральная направляющая идея в качестве программы действия для перехода в 21 век на конференции ООН в 1992 г., которое понимается как развитие, удовлетворяющее потребностям настоящего времени и не представляющее опасности для удовлетворения потребностей будущих поколений.

В сельскохозяйственном производстве под устойчивым развитием понимают «экологически допустимый, экономически эффективный, социально ответственный и ресурсосберегающий способ хозяйствования на земле» (Защита растений..., 2003, стр. 152).

Понятие устойчивости относится к системам, которые бывают разных типов и уровней К агроэкосистемам можно причислить отдельные поля, сенокосы, пастбища, группы полей, севообороты В сетьскохозяйственной научной литературе мало сведений об индикаторах и критериях устойчивости агрофи-тоценозов биологического земледелия

Основной идеей биологического земледелия является создание устовий дтя саморегуляции функционирования агроэкосистем на основе хозяйственного круговорота Сопоставляя «целевой треугольник» устойчивого развития с функционированием агрофитоценозов биологического земледелия, можно предположить, что основными индикаторами его являются изменения показателей плодородия почвы и продуктивности пашни на фоне собчюдения экологических параметров землепользования (рис 1)

экология

Рис 1 Цетевой треугольник устойчивого функционирования агрофитоценозов

Сорный компонент агрофитоценоза в земледетаи имеет противоречивый характер воздействия на экологию и экономику возделывания полевых культур С одной стороны, сорные растения оказывают отрицательное влияние на продуктивность агрофитоценоза и подлежат уничтожению агротехническими, химическими и биологическими методами

С другой стороны, сорные растения оставляют растительные остатки в почве, расширяют видовой состав агрофитоценоза и повышают устойчивость экосистемы Стратегическое направление в борьбе с сорной растительностью в

поддержании обилия сорняков на экономически безопасном уровне имеет и экологическую направленность.

Формирование агрофитоценоза определяется видами культур, которые выступают в роли растений доминантов-эдификаторов и играют ведущую роль в создании его внутренних условий. Вид культуры устанавливается структурой посевных площадей и видом севооборотов. В качестве примера использованы данные по ячменю, посевы которого присутствуют в трёх севооборотах и располагаются в первом севообороте по картофелю (С1), во втором севообороте по многолетним травам 4 г.п. (С2) и в третьем севообороте по клеверу одного года пользования (СЗ).

Наши наблюдения показывают, что наибольшая масса сорняков в посевах ячменя наблюдается при размещении его по многолетним травам 4 г.п. Многолетние травы как предшественник увеличивают массу многолетних видов сорняков, в основном осота полевого и пырея ползучего. Характерно, что во время кущения ячменя масса сорняков в его посевах по многолетним травам несколько ниже, чем по картофелю и клеверу. То есть, интенсивность нарастания сырой массы сорняков в посевах ячменя по многолетним травам выше, чем по другим предшественникам. Внесение минеральных удобрений увеличивает массу сорняков, особенно это заметно к фазе кущения ячменя. Масса сорняков в посевах ячменя по клеверам к фазе цветения снижается, что связано с увеличением надземной массы ячменя на данном варианте как сдерживающего фактора (таб. 1).

Таблица 1

Влияние предшественников и удобрений на нарастание сырой массы яч-

меня (г/м2) и сорняков (%), (среднее 1993-1999гт)

Предшественники фон Фаза развития ячменя

кущение | цветение кущение | цветение

Масса ячменя, г/м' Сорняков, %•

Картофель О 265,4 857,2 39,4 17,4

ЫРК 447,4 1150,5 34,3 13,8

НАВОЗ 381,7 1125,8 26,8 11,9

Многолетние травы 4 г.п. О 386,0 897,6 26,6 26,9

№>К 407,7 908,5 25,1 29,3

НАВОЗ 386,9 974,1 27,9 22,6

Клевер О 336,4 1004,3 34,0 13,6

дак 496,7 1277,5 35,1 12,6

НАВОЗ 495,1 1015,2 26,5 17,3

Примечание: 'сырая масса ячменя принята за 100 %.

В севообороте создаётся определённый тип засорения, изучение которого позволяет эффективнее осуществлять контроль, как за видовым составом, так и

за обилием сорных растений в посевах полевых культур Корреляционный ана-чиз позволил установить, что связь между урожайностью ячменя и сырой массой сорняков несущественна, что говорит о слабом влиянии данного обилия сорняков в начале вегетации на урожайность ячменя и определяет критический порог вредоносности в пределах 100 с/и2 сырой массы сорняков

Структура посевных площадей с использованием бобово-злаковых трав, особенно одного года пользования, дает возможность поддерживать обилие сорняков ниже критического уровня вредоносности, что может быть одним из индикаторов устойчивости агрофитоценозов

2 2 Влияние времени совместного произрастания сорных растений в посевах культур и уровня их засорения на формирование агрофитоценозов

Миркин ЕМ и Розенберг Г С. (1978) сообщают, что взаимовлияние компонентов фитоценоза является основным признаком, который позволяет отличать его от растительных группировок Растительным сообществом стедует считать участки, если растения смыкаются своими надземными или подземными частями, т е, по аналогии с физическими явлениями, где есть понятие интерференции масс, сообществом следует считать участки, на которых наблюдается интерференция компонентов фитоценоза

В агрофитоценозе существует период от момента посева до времени, когда отсутствует интерферентность культурных и сорных растений Одной из задач наших исследований было установление периода совместного произрастания культуры и сорняков, при котором начинается отрицатетьное действие сорняков, т е момент оформления агрофитоценоза как растительного сообщества Программой было предусмотрено изучение в качестве контрольных культур ячменя, кукурузы и льна-долгунца

Анализ урожайности ячменя свидетельствует, что удаление сорняков в начале вегетационного периода до фазы кущения не оказывает существенного влияния на урожайность зерна ячменя (таб 2) Совместное произрастание сорняков в посевах ячменя 20-30 дней сопровождается снижением его урожайности Установлено, что характер формирования агрофитоценоза на легкосуглинистой и супесчаной почве не имеет существенных отличий Обработка данных взаимоотношений сорняков и культуры в зависимости от периода их совместного произрастания позволила установить, что в большинстве стучаев они носят криволинейный характер и представляют собой четверть синусоидального периода Уравнение регрессии для ячменя имеет вид v-a+c*cos(Ы*x/Ь2), (1)

где у - урожайность культуры в зависимости от периода совместного ее

произрастания с сорняками, ц/га, %; а - свободный коэффициент, показывающий ось симметрии; с — коэффициент при переменной; Ы, Ь2 — угловые коэффициенты при переменной; х - количество дней произрастания сорняков в посевах культуры.

Корреляционный анализ тригонометрической зависимости показал, что коэффициент детерминации находится в пределах 0,93 - 0,97.

Таблица 2

Влияние периода совместного произрастания сорняков в посевах на урожайность зерна ячменя, зелёной массы кукурузы и соломки льна-долгунца, ц/га

(сред. 1977-1988 гг)

Период, дни ячмень кукуруза лён-долгунец

0 32,4 358,4 20,2

7-9 29,7 396,4 19,1

20-25 25,5 363,3 15,6

30-35 23 Д 323,2 13,8

40-45 22,8 220,2 11,2

50-55 20,2 195,7 8,2

70-75 17,8 162,8 9,0

уборка 17,8 110,7 6,4

дов. интервал ±7,2 ±54,4 ±2,5

Растения кукурузы иначе реагируют на сорные растения. Отрицательное влияние сорняков на урожайность зелёной массы кукурузы проявляется только на 35 - 45 день после их совместного произрастания и слабо зависит от погодных условий, что связано с более интенсивным ростом и развитием в этот период корневой системы кукурузы по сравнению с надземной массой. Кукуруза в этот период имеет 5-7 листьев.

Формирование агрофитоценоза льна-долгунца аналогично ячменю, достоверное снижение урожайности которого отмечено при совместном произрастании с сорняками 20.. .30 дней и наличие криволинейной формы зависимости.

Для практического применения, ограничения плоскости графика и универсального использования математической модели урожайность культур была выражена в процентах, где за 100 % были взяты данные на чистых от сорняков вариантах (контроль). Предварительно было проведено выравнивание шага графика по оси X (время совместного произрастания сорняков в посевах культур — дни), где вегетационный период был разбит по 10 дней. Значения по оси У (урожайность ячменя), которых не было в вариантах опыта, восстановлены общепринятыми методами. Обработка результатов на основании формулы (1) позволила получить универсальное уравнение для прогнозирования потерь урожая в зависимости от времени произрастания сорняков в посевах.

Для ячменя оно имеет вид у (74 72)^(21 10)соь(0 1б9х/4) приЯ"*0 9 Для кукурузы у-(70,69)^(36 50)соз(0 137х/4) при К 0 96 Для льна у-(60,93)~ (29,19)соз(0 143х/4), при Я' 0 91 где у — урожайность культур, (%), х — количество дней совместного произрастания сорняков в посевах культур

По данному уравнению были установлены потери урожайности изучаемых культур в зависимости от времени (дней после посева) удаления сорняков с момента посева с условием их полного уничтожения (таб 3) Таким образом, можно констатировать, что наибольшую чувствительность к сорнякам ячмень имеет в фазу кущения - начало выхода в трубку, кукуруза - в фазу 5-7 листьев, лен - в фазу «елочки» при высоте 10 - 15 см

Таблица 3

Прогнозируемые потери урожайности полевых культур в зависимости от количества дней совместного с сорняками роста в посевах, %

Варианты (дни) Ячмень зерно Кукуруза зеленая масса Лен-дошунец 1

0 00 00 00

5 05 05 05 1

10 1 9 2 1 19

15 4 1 47 41

20 7,1 83 72

25 10 7 12 7 10 9

30 14 8 17 7 15 3

35 19 1 23 4 20 1

! 40 23 6 29 4 25 2

45 | 72 9 30 4

Выше изложенное позволяет констатировать, что время совместного произрастания культурных и сорных растений является индикатором устойчивости агрофитоценозов, критерием которого служат критические (гербокритические) периоды по отношению к сорнякам

Взаимные влияния растений очень многообразны, поскольку в растительном сообществе существуют многочисленные каналы обмена информацией В задачу наших исследований входило установление закономерностей взаимоотношений культурных растений с сорняками при разном их обилии, которые проводили в серии опытов, где уровень засорения в посевах создавался подсевом горчицы белой в посевы культур и прополкой естественного видового состава, основными видами которого были малолетние сорняки В данной работе приводятся результаты исследований создания уровней по второму методу

Урожайность культур, представленная в относительных величинах (таб. 4), неуклонно снижается при увеличении обилия сорняков.

Таблица 4

Влияние уровней засорения на сырую надземную массу культур, % __(среднее 1977-1986 гг.)__

Культура Уровни засорения, % ЫРК0 ЫРКбО ЫРК 120

Ячмень 0 100,0 100,0 100,0

5 87,2 87,3 92,9

25 80,7 80,8 80,1

50 79,9 - -

100 73,3 70,3 69,4

ЛЁН 0 100,0 100,0 100,0

5 83,0 84,6 86,1

25 66,9 68,3 71,8

50 60,5 - -

100 43,3 48,5 48,8

Кукуруза 0 100,0 100,0 100,0

5 61,1 64,1 78,3

25 46,5 54,9 56,9

100 32,3 35,6 40,6

Снижение урожая культур в зависимости от уровня засорения в большинстве случаев имеет форму положительной ветви параболы или синусоиды. Корреляционное отношение взаимоотношений урожая культур и сорняков на фоне без удобрений по экспоненциальной зависимости равно для ячменя 0.97, для льна - 0.99, кукурузы - 0,98. Внесение удобрений повышало урожай всех культур и увеличивало относительную потерю урожая. Уравнение регрессии имеет вид:

у=аеЬх+с (в системе «31а1л8иса 6.О»-Модель:_у=£0+£7 *ехр(Ь2*х)) (2) где у - урожайность на засорённом участке, которая может быть представлена сырой или сухой массой культуры, основной и побочной продукцией (ц/га, г/м2, %); а - потеря урожая культур при максимальном засорении, (ц/га, г/м2' %); с - урожай культур при максимальном засорении, (ц/га, г/м2- %); е -основание натурального логарифма; Ъ — относительный коэффициент, показывающий ход кривой, т. е. скорость снижения урожая культур; х — засорённость посевов (шт/м2, г/м2, ц/га, проективное покрытие в %).

Коэффициент детерминации был в пределах 0,96 — 0,99. Использование математической модели зависимости урожая культур от уровня засоренности их посевов позволило рассчитать критический порог вредоносности, т.е. массу сорняков при которой достоверно снижается урожайность культур (таб. 5).

Решив уравнение (2) относительно х и подставив потерю урожая, равную стоимости затраченных средств на проведение мероприятий по борьбе с сорня-

ками (у,), находим экономический порог вредоносности (таб 6) Практика показала его сложную изменчивость не только при экономическом кризисе, но и в стабильных условиях работы хозяйства

Таблица 5

Критический порог вредоносности в посевах кутьтур

I Кудьгура Фон

1 \РК0 МРК 60 МРК 120

Ячмень 1 2,12 088 1 2'12

■ Лён 3 1 '31 1 8/18 2 2'22

| Кукуруза і 1 3/13 2 0/20 1,7/17

Числитечь — ц/га, шаменатечь — г/м*

Таблица 6

Экономические пороги вредоносности сорняков в посевах полевых кутьтур при различном уровне рентабельности, г/м'

Рентабечьность

| кутьтура 0% | 50% 100%

Фон МРК

0 60 120 0 1 60 120 | 0 | 60 120

! Ячмень | 106,5 78 9 165 108,5 89,3 18 7 1 111,4 і 97 1 і 21 0 і

1 Лен і 49 0 49,4 58,4 , 51,2 1 52 6 58 7 , 54,4 ^5,4 , 61,6

I Кукуруза 10,1 16 1 29 5 1 10 3 17 2 I 33 6 | 11,2 1 17,9 | 35 9 !

, Картофель 13,0 | 34,7 36,7 , 13 7 43,9 ' 38 4 1 14,4 | 45 5 , 40 2 '

Анализ полученных данных свидетельствует, что застуживает внимания тригонометрическая форма зависимости (1) для описания количественных взаимоотношений компонентов агрофитоценоза, которая использовалась нами во временном факторе влияния на урожайность кутьтур

Действительно, количественные взаимоотношения между кутьтурными и сорными растениями экспоненциального уравнения показывают достаточно низкий критический порог вредоносности (таб 4), потому что данная форма зависимости (2) предполагает резкое снижение надземной массы культур при наличии в посевах бесконечно малого уровня засорения, что в природе вряд та возможно Опытные данные показывают, что отрицательное действие сорняков проявляется только при достижении определенной их массы

Более того, в отдельные годы невысокое обилие сорняков несколько уве-■тичинает урожайность особенно зерновых культур Следовательно, уравнение регрессии должно обозначать начало формирования агрофитоценоза и его начальную устойчивость Биологически достоверно взаимоотношения в агроце-

нозе отражает тригонометрическая функция (1), где у - урожайность культур, (%, ц/га); а - показывает урожайность культуры при среднем уровне засорения, (°/о, и/га); с - показывает половину потери урожайности культур при максимальном засорении, (%, ц/га); Ы, Ъ2 - угловые коэффициенты, показывающие степень снижения урожайности при увеличении уровня засорения; х — засоренность культур, (шт/м2, г/м2, ц/га, %).

Решив уравнение (1) относительно х, получим уравнение для определения экономического порога засорённости полевых культур, на основании которого вычислены уровни засорения, при которых потери урожайности культур составляют 0,5, 10, 15,20 и 25 % (таб. 7).

Таблица 7

Уровни засорения посевов, при которых обоснованы потери урожайности полевых культур, г/м2 (сырая масса)

культуры Потери урожайности культур

0% 5% 10% 15% 20% 25%

Ячмень 0 36,2 54,2 71,8 97,8 .

Лён-долгунец 0 66,7 95,6 118,8 139,3 158,3

Кукуруза 0 17,5 25,0 31,0 36,4 41,3

В производственных условиях экономически оправдано проведение мероприятий по борьбе с сорняками, если урожайность полевых культур снижается на5...12% .

Обсуждаемые выше материалы, позволяют предложить количественное соотношение между компонентами агрофитоценозов в качестве индикаторов устойчивости агрофитоценозов, а критические и экономические пороги вредоносности в качестве критериев его стабильного функционирования.

Формирование агрофитоценозов под влиянием севооборотов с различной структурой посевных площадей, временного фактора, количественных соотношений компонентов позволило ввести понятие организационно-фитоценотического принципа формирования устойчивости агрофитоценозов, смысл которого состоит в объяснении роли антропогенного фактора, влияющего на критерии устойчивости в организации агрофитоценозов и реализации экологического оптимума вида.

Материалы исследований свидетельствуют о том, что в агрофитоценозе изменением направления взаимоотношений между сорным и культурным компонентами реально влиять на организацию агрофитоценозов и формировать их строение и структуру установленных параметров без применения гербицидов. Однако исключение химических средств защиты растений в современном

земледелии вряд ли возможно Хозяйства, специализлрующиеся на возделывании льна, картофеля и других культур, техно тоги я которых не может в полной мере поддерживать обилие сорняков на безопасном уровне агротехническими приемами, вынуждены применять гербициды Использование организа-ционно-фитоценотического принципа формирования устойчивости агрофито-ценозов повысит эффективность их применения и снизит химическую нагрузку в севообороте.

3 Позиционная доступность элементов питания удобрений как один из факторов технологического принципа устойчивости агрофитоценозов

Конкуренция компонентов агрофитоценоза за элементы питания - важный фактор его организации Интенсивность их использования из минеральных удобрений можно менять, варьируя расположение удобрений относитетьно корня растений, создавая оптимальную их позиционную доступность Под позиционной доступностью элементов питания удобрений в почве мы понимаем отрезок пути в почве «корень-удобрение» и время начала их потребления с момента внесения

Анализируя данные по разноглубинному размещению минеральных удобрений на среднесупинистой и супесчаной почве, установлена идентичность формирования агрофитоценозов Причина в том, что агрохимические показатели почв опытных участков имеют близкие значения, а влияние удобрений проявляется в начале вегетации Уже в период кушения ячменя применение минеральных удобрений повышает накопление сухой массы сорняков в 2 — 4 раза(таб 8)

Таблица 8

Влияние пубины заделки минеральных удобрений на засоренность посевов ячменя и кукурузы, г/м2 (сухая масса) (1976-1983гг)

Варианты

Фазы ячменя

.. Выход в

Кущение ,

Полная спелость

Фазы кукурузы

1 2 чиста

Вымётывание

метелки

12,3

41 4

93 О

21 5

81 1

193 7

ГО

21,4

81,1

1433

180

132 9

402 2

Г-5

37,6

81,5

121 4

36 5

145 1

35« 3

Г-10

19,9

53 8

131 8

42,8

130,4

351 6

Г 20

62 8

110!

32 7

10^0

366 9

П 0-5

29,0

64 0

113 3

35 4

14"\7

439,1

П 0-10

21,7

60 7

109 9

26 8

158,7

439 6

ПО 20

Дов ин терв

17 5

54 8

102 6

32 5

±9 3

±20 1

20,8

±5 3

¿163

3"5 9

±50 3

В эту фазу наблюдается увеличение уровня засоренности посевов ячменя

на вариантах с поверхностным внесением ЫРК (Г-0), при размещении их на глубину 5 см (Г-5) или перемешивании с этим слоем (П-0-5). В фазу выхода в трубку - колошения ячменя повышение уровня засорения наблюдается при поверхностном внесении МРК (Г-0) и размещении их на глубину 5 см (П-0-5).

Подобная тенденция сохраняется до уборки ячменя. В посевах кукурузы уровень засорённости возрастает при внесении удобрений на глубину 10 см (Г-10), что объясняется пересыханием верхнего слоя почвы 0...5 см в междурядьях. К середине вегетационного периода наибольшее обилие сорняков отмечено при перемешивании удобрений со слоем почвы 0...5 см (П-0-5), 0...10 см (П-0-10) и при внесении их на глубину 10 см (Г-10).

Ко времени уборки кукурузы, кроме выше обозначенных вариантов, зарегистрировано увеличение сорняков на вариантах с поверхностным внесением удобрений (Г-0), причиной которого является вертикальная миграция элементов питания удобрений под действием выпавших осадков.

Позиционная доступность минеральных удобрений определила соотношение компонентов агрофитоценоза ячменя и кукурузы. Данные таблицы 9 свидетельствуют, что размещение минеральных удобрений на глубину 10 см (Г-10) имеет преимущество в посевах ячменя. В посевах кукурузы имело преимущество размещение удобрений на глубину 5 см (Г-5).

Таблица 9

Влияние глубины размещения минеральных удобрений на сухую биомас-

су агрофитоценозов, ц/га (1976-1983)

Варианты ячмень в том числе сорняки, % кукуруза в том числе сорняки, %

О 61,4 16,4 35,4 50,9

Г-0 88,1 16,9 71,0 50,9

Г-5 92,3 13,7 79,2 43,7

Г-10 98,8 12,6 69,0 44,9

Г-20 71,7 17,9 54,5 47,9

П-0-5 89,9 13,7 73,9 49,7

П-0-10 96,0 12,1 71,0 47,9

П-0-20 86,6 12,4 58,3 49,7

Дов. интерв. ±15,3 ±20,5

Результаты мелкоделяночных опытов были проверены в стационарных опытах и производственных условиях в звене севооборота, которые подтвердили повышение эффективности минеральных удобрений при их заделки на глубину до 10 см различными способами: культиватором КПС-4, тяжёлой дисковой бороной БДТ-3, поверхностным внесением перед посевом, сеялкой на глубину 5 и 10см.

При этом увеличение засоренности наблюдалось на вариантах, где элементы питания концентрировались в слое 0 5 см, а повышение урожайности культур - при концентрации в слое 5 10 см Химический анализ кутьтурных и сорных растений по фазам роста показал, что преимущество в эффективности минеральных удобрений просаживается на тех вариантах, где элементы питания раньше начинают использоваться растениями, что является одной из причин идентичности формирования агрофитоценоза на разных по грану тометри-ческому составу почвах

Результаты исследований позволяют еде тать заключение о том, что разноглубинное размещение минеральных удобрений по профилю пахотного горизонта существенно влияет на их позиционную доступность, что сказывается на организации агрофитоценоза Учитывая большое влияние технологических процессов, в том числе внесения удобрений и их позиционной доступности на формирование агрофитоценозов, нами предложено понятие технологического принципа формирования устойчивости агрофитоценозов Внесение минеральных удобрений и их позиционная доступность может использоваться в качестве индикатора устойчивости агрофитоценозов, а эффективность их использования в качестве критерия устойчивости

4 Биологический принцип устойчивости функционирования севооборотов и роль многолетних бобовых и бобово-злаковых трав в его реализации

4 1. Агроэкологическая роль пожнивно-корневых остатков

Анализ научных публикаций последнего десятилетия свидетельствует о возросшем внимании к биологическим, или фитоценотическим, особенностям культурных растений в системе земледелия для сохранения плодородия почвы контроля обилия сорной растительности в посевах культур, стабилизации продуктивности пашни в связи с ограниченными возможностями хозяйств использовать органические и минеральные удобрения, химические средства защиты растений В Центральном Нечерноземье такими свойствами обладают много-тетние бобовые травы, в основном клевер, и многолетние бобово-злаковые травы, основная часть которых представлена клеверо-тимофеечной смесью

Параметры биологических источников органического вещества изучались в четырех севооборотах в Тверской ГСХА Результаты исследований свидетельствуют, что структура посевных площадей и виды севооборотов существенно влияют на количество пожнивно-корневых остатков Так, на фоне без применения удобрений севообороты по количеству растительных остатков, по-

ступающих в почву, расположились в следующем убывающем ряду: СЗ (зерно-травяной, 50 % многолетних трав), С1 (плодосменный), С2 (зернотравяной, 80 % мн. трав), С4 (картофель бессменно). Основная доля растительных остатков представлена многолетними травами. В пересчёте на условный навоз в севооборотах, где есть многолетние травы, в почву поступает от 24,0 до 27,5 т/га органических удобрений (таб. 10). Внесение минеральных удобрений способствует сокращению поступления органического вещества растительных остатков на 8...16 %, что объясняется снижением массы корневой системы растений бобовых культур.

Таблица 10

Поступление растительных остатков в почву севооборотов и перевод их

в условный навоз, т/га (1993-1997 гг.)

Севооборот Сухая масса Условный навоз

ФОН

О ЫРК НАВОЗ О №>К НАВОЗ

С1 плодосменный 5,0 4,2 5,1 24,9 21,0 25,4

С2 зернотравяной (80%) 4,8 4,3 6,8 24,0 21,7 33,9

СЗ зернотравяной (50%) 5,5 5,5 7,6 27,5 27,6 38,1

С4 картофель бессменно 1,18 1,18 2,79 5,9 5,9 14,0

В опытах на дерново-подзолистой супесчаной почве исходное содержание гумуса составляло 2,4... 2,6 %. Данные таблицы 11 показывают, что фактический баланс органического вещества в почве отрицательный во всех севооборотах, кроме второго.

Таблица 11

Влияние севооборотов и фона питания на расчётный и фактический баланс ор-

ганического вещества в почве, т/га (1992-1997)

Севообороты ФОН 1* 2* 3* Фактически

С1 О -0.9 -3,1 оа -12,0

ЫРК -1,1 -3,5 -0,2 -8,1

НАВОЗ -0,9 -3,0 -0,2 -12,9

С2 0 -2,2 -2,7 -0,8 -ОД

КРК -2,6 -3,0 -1.0 0,0

Навоз -1,8 -2,1 -1.6 -0,2

СЗ 0 - - - -6,9

Ь'РК - - - -9,6

Навоз - - - -9,6

С4 0 - - - -16,4

ЫРК - - - -3,8

Навоз - - - -7,3

Доверительный интервал фактического баланса - ± 0,46 т/га

1 * - по Тюрину, 2* — по углероду, 3* - по выносу N и минерализации гумуса Обращает на себя внимание расхождение результатов фактического и

вычисленного различными методами баланса органического вещества, что объясняется значительной вариабельностью процессов гумификации и минерализации органического вещества в почве (Лыков А М, 2004, Ганжара Н Ф , 2001) Установлено, что вариабельность содержания органического вещества в почве имеет существенную связь с погодными условиями Так, чем больше осадков в первой половине апреля, тем больше органического вещества в почве на фоне без удобрений в посевах клевера и многолетних трав (Я=0,60 0,89)

Содержание органического вещества в почве на фоне без удобрений в посевах ячменя имеет тесную связь со средней температурой воздуха апреля месяца (11=0,83), а в многолетних травах 3 г п - с температурой воздуха третьей декады мая (11=0,88) Множественный корреляционный анализ подтвердил гипотезу о более высокой степени зависимости содержания органического вещества от погодных условий в слое почвы 0-10 см, чем в слое почвы 10-20 см

Содержание органического вещества в почве зависит от поступления растительных остатков, о чем свидетельствует коэффициент корреляции между этими показателями на фоне без удобрений (К>0,58)

Внесение минеральных удобрений сопровождалось снижением органического вещества в почве и имело слабую отрицательную корреляцию с количеством поступивших растительных остатков (Я< 0,3) На фоне применения навоза прослеживалась средней степени положительная зависимость содержания органического вещества от массы растительных остатков (11-0,4)

Следует отметить, что полученные отрицательные параметры органического вещества в почве незначительны, что позволяет констатировать возможность сохранения органического вещества в почве разработкой структуры посевных площадей с включением многолетних бобово-злаковых трав

Поскольку количество органического вещества, которое поступает в почву с растительными остатками, существенно влияет на показатели плодородия почвы, то пожнивно-корневые остатки можно использовать в качестве индикатора устойчивости агрофитоценозов, а их количество и баланс органического вещества в почве в качестве критерия устойчивости агрофитоценозов

4 2 Баланс доступных форм фосфора и калия в почве при биологизации

земледелия

Содержание в почве подвижных форм фосфора и калия является одним из основных агрохимических показателей плодородия почвы В задачу наших ис следований входило изучение влияния структуры севооборотов и фона питания на содержание в почве доступных форм фосфора и калия и распределение их по пахотному горизонту Исследованиями установлено, что содержание элементов

питания в стое почвы 0 10 см на 10 15 % больше, чем в слое 10 20 см по всем изучаемым севооборотам В среднем по пахотному горизонту в плодосменном севообороте наблюдается баланс доступного фосфора без удобрений и при внесении органических удобрений, а в зернотравяных севооборотах (С2 и СЗ) положительный баланс фосфора прослеживается на всех фонах минерального питания (таб 13)

Таблица 13

Влияние севооборотов и фона питания на баланс фосфора и калия в почве

(1997 ^ к 1992 г)

Фосфор кг/га Калий кг/га

Севооборот Фон

0 1 ЫРК. | навоз 0 1 МРК. навоз

С1 82 1 -5 1 ' 22 5 -51 9 | -50 5 -45 5

С2 125 3 і 70 8 40 8 -55 9 | -44 9 52 5

СЗ 163 8 1 126 3 ' 188 8 -36 5 1 -42 37

С4 -1100 1150 27 5 80 5 ' -71 5 -53 5

Внесение удобрений позволяет поддерживать положительный баланс фосфора при бессменном возделывании картофеля Вариабельность содержания фосфора в почве находилось в пределах 25-30 % Однако во все годы его количество обеспечивало достаточно высокий уровень продуктивности пашни на уроне 30 40 ц/га кормовых единиц Отмечено наличие существенной связи между содержанием доступного фосфора в почве и количеством фосфора, поступающего с растительными остатками (1^=0,45-0,47)

Баланс доступного калия в почве на всех севооборотах и фонах питания отрицательный Установленная закономерность согласуется с сообщением Н Г Ковалева и др (2004) по Тверской области, где отмечается увеличение содержания доступного фосфора в почве с 1973 по 2002 гг , в то время как содержание доступного калия в последние годы неизменно снижается Наиболее вероятной причиной данной тенденции может быть восстановление исходного состояния почвы после ограничения внесения калийных удобрений в девяностых годах прошлого столетия

В биологической системе земледелия баланс элементов питания можно использовать в качестве индикатора устойчивости агрофитоценозов, а величину баланса в качестве критерия устойчивости

5 1 Урожайность полевых культур в севооборотах на различных фонах минерального питания Выполненные исследования позволили установить ряд закономерностей формирования урожайности в севооборотах с разной насыщенностью и про-

должительностью использования многолетних бобовых и бобово-злаковых трав. Из данных таблицы 12 следует, что урожайность сена многолетних трав в севооборотах была достаточно высокой.

Структура посевных площадей в среднем за годы исследований оказала незначительное влияние на урожайность многолетних трав. Отмечается некоторое повышение урожайности сена во втором севообороте.

Таблица 12

Влияние севооборотов, фона питания и продолжительности использования многолетних трав на урожайность сена, ц/га (сред. 1993-1998гг)

севооборот фон культура

Клевер ІГ.П Мн.тр.1г.п Мн.тр.2г.п Мн.тр.3г.п Мн.тр.4г.п

С1 0 82,2 85,7 62,1 41,6 -

№К 84,2 87,4 62,7 55,5

навоз 85,1 88,4 68,0 49,7 -

С2 0 . 90,1 66,0 58,2 34,4

ЫРК 87,3 80,7 62,9 50,6

навоз . 90,8 71,8 57,4 33,8

СЗ 0 87,2 . . -

№К 82,5

навоз 88,2 - - - -

Установлено снижение эффективности внесения минеральных удобрений в травопольных севооборотах С2 и СЗ. Увеличение срока использования многолетних трав приводит к неизменному снижению урожайности сена. Результаты наших исследований и других учёных (Сергеев П.А. и др., 1973; Михалёв С.С. и др. 2003; Каджюлис Л.Ю. 1977), позволили вывести уравнение регрессии для определения урожайности многолетних трав в зависимости от продолжительности срока пользования:

на фоне без удобрений-у "(131,725)+(-34,825)х + (2,875)х\ 112=0.999; на фоне ЫРК- у =(122,175)+(-24,155)х + (2,025)х\ Я2=0.999;

на фоне навоза-у =(119,85)+(-20,16)х + (-, 1)х\ Я2=0.998,

где_у -урожайность многолетних трав, %,х- год пользования (1,2, 3 и т.д.).

Уравнение регрессии позволит прогнозировать урожайность сена многолетних трав в севооборотах при увеличении срока пользования.

Многолетние травы разного года пользования неравнозначны в качестве предшественников. Данные таблицы 14 урожайности ячменя во время освоения севооборота свидетельствуют, что увеличение срока пользования многолетними травами как предшественника неизменно приводит к снижению урожайно-

ети зерна ячменя Повышение урожайности зерна ячменя посте многолетних трав 3 г п объясняется благоприятными погодными условиями вегетационного периода, когда уровень урожайности полевых культур по всему региону превышал средние показатели в 1,2 1,5 раза

Таблица 14

Влияние предшественников и фона питания на урожайность зерна ячменя во время освоения зернотравяного севооборота (С2), ц/га _(1993-1999 гг)_

предшественник

Фон Занятой пар Мн травы . г п Мн травы 2 г п Мн травы 3 г п Мн травы | Мн травы | Мн травы 4гп 4гп 4 г п |

О 24 3 28 2 20 5 30 0 '0 6 15 о] 64 |

МРК 36 5 340| 190 31 8 153 13 3 8 5

НАВОЗ | 28 2 29 7 | 210 34 8 14 6 192 76

Существенное влияние севооборот оказывает на урожайность картофеля (таб 15) Причиной преимущества возделывания картофеля в севообороте по сравнению с бессменным возделыванием заключается в том, что в севообороте в почву под картофель поступало до 40 т/га условного навоза в виде пожнивно-корневых остатков клевера

Установлено, что бессменное возделывание картофеля (С4) сопровождалось устойчивым ежегодным снижением урожайности

Таблица 15

Урожайность клубней картофеля в севообороте и бессменно (1993-1999), __ц/га _

1 севоооорот О МРК 1 НАВОЗ

С1 142 9 179 0 1 169 7

С4 95 4 101 7 1 106 8

Представленные материалы позволили установить, что культуры севооборота являются индикатором, а величина урожайности - критерием устойчивости формирования агрофитоценозов Использование многолетних трав в структуре севооборотов существенно влияет на плодородие почвы и продуктивность пашни Поэтому есть все основания считать многолетние травы одним из основных индикаторов устойчивости функционирования севооборотов Аг-роэкологическая эффективность многолетних трав и других основных и промежуточных культур в севооборотах дает основание ввести понятие биологического принципа формирования устойчивости агрофитоценоза

5. Структура посевных площадей и севообороты как экологический принцип формирования устойчивости агрофитоценозов

Устойчивое функционирование экосистемы зависит от видовой насыщенности фитоценоза. В агрофитоценозах достаточно ограниченный набор видов можно расширить только за счёт структуры посевных площадей, промежуточных культур, совмещённых посевов, сортосмены. Структура посевных площадей через изменение экологических условий в севооборотах оказывает значительное влияние на урожайность культур, продуктивность пашни и другие агроэкологические показатели.

Результаты таблицы 16 свидетельствуют, что увеличение площади под многолетними травами повышает продуктивность севооборотов, ко увеличение срока их пользования снижает продуктивность севооборотов.

Таблица 16

Влияние севооборотов с различной структурой посевных площадей и фона питания на продуктивность пашни, корм. ед. ц/га (сред. 1993-1997гт)

севооборот фон Доверительный интервал

0 ИРК навоз

С1 33,4 37,9 36,6 ±4,2

С2 29,0 33,1 30,1 ±4,7

СЗ 35,8 35,7 36,5 ±5,1

С4 25,4 26,7 27,4 ±6,3

Доверительный интервал ±4,9 ±5,9 ±5,5

Применение минеральных удобрений при норме по 25 кг/га N. Р, К д.в. и органических удобрений 5 т/га в среднем на севооборотную площадь не оказало существенного влияния на продуктивность севооборотов, но повысило её стабильность. Причина в том, что нормы удобрений сравнительно низкие и их эффективность нивелировалась большим количеством поступающих из растительных остатков элементов питания. По продуктивности севообороты расположились в следующем убывающем ряду: плодосменный (С1), зернотравяной 50 % мн. трав (СЗ), зернотравяной 80 % мн. трав (С2), бессменный картофель (С4).

Для определения продуктивности севооборотов (у) разработано уравнение регрессии на основании полинома, где увязаны показатели суммы осадков (хО, поступление энергии в почву в виде растительных остатков, органического

вещества почвы и удобрений (х2), содержания доступного фосфора в почве (х3), содержания доступного калия (х<) Для примера уравнение регрессии плодосменного севооборота на фоне без удобрений имеет вид (у-55 47-0 079хг0 0001х2+0,2Лх3~0,306х4) при Я 0,99

В заключение следует отметить, что на дерново-подзолистых супесчаных почвах имеется возможность внедрения системы земледелия на биологическои основе при продуктивности пашни около 30 ц/га кормовых единиц с условием сохранения плодородия почвы Основой является структура посевных ичоща-дей и севообороты, максимально использующие биологические возможности культур по поддержанию оптимального фитосанитарного состояния посевов и воспроизводства плодородия почв при насыщенности многолетними бобовыми и бобово-злаковыми травами не менее 40-45 %

Антропогенная направленность сукцесий агроэкосистемы севооборотов и их влияние на агроэкологические показатели агрофитоценозов позволило ввести понятие экологического принципа формирования устойчивости агрофитоценозов, который реализуется при изменении структуры посевных площадей, типа и вида севооборотов К индикаторам экологического принципа следует отнести структуру посевных площадей, типы и виды севооборотов, а к критериям устойчивости - продуктивность севооборотов и ее стабильность

6 Агроэнергетический принцип формирования устойчивости агрофитоценозов и экономическая эффективность многолетних трав одного и двух лет

пользования

В трудах Булаткина ГА (1986, 1991), Пупонина А И и Захаренко А В (1998) и других ученых дана методика определения энергетической составляющей всех технологических операций В работах этих и других авторов энергетические затраты подразделяются на прямые и косвенные По нашему мнению, все энергетические затраты необходимо подразделить на три группы по их влиянию на энергетический потенциал почвы

1 Прямые кумулятивные затраты (ПК31 В данную группу следует отнести энергетический эквивалент всех поступающих в почву в процессе возделывания культур минеральных и органических материалов, непосредственно влияющих на питание растений, улучшающих свойства почвы и повышающих ее энергетический уровень минеральные и органические удобрения, семена, растительные остатки, надземная масса промежуточных, сидеральных культур

2 Косвенные кумулятивные затраты (ККЗ) Сюда следует отнести энергетический эквивалент затрат труда, ГСМ, электроэнергии, твердых энергоносителей, пестицидов В эту группу попадают материальные энергоносители, ко-

торые влияют на уровень урожайности культур опосредованно через количество технологических операций, определяют интенсивность техногенной нагрузки на почву, но не изменяют энергетический потенциал почвы.

3. Косвенные технологические затраты ("КТЗУ К данной категории следует отнести энергетические затраты на производство сельскохозяйственных машин и техники, стройматериалов, другой вспомогательной техники, которые характеризуют технический уровень возделывания культур, севооборотов и системы земледелия в целом.

В таблице 17 представлена структура энергетических затрат в севооборотах по предложенной группировке с учётом пожнивно-корневых остатков.

Таблица 17

Структура энергетических затрат в севооборотах _(тыс. МДж/га)_

Показатели Фон Севообороты

С1 С2 СЗ С4

Прямые кумулятивные затраты 0 96,86 91,71 104,68 65,46

ЫРК 87,79 88,97 111,03 77,57

навоз 101,76 133,05 119,81 72,09

Косвенные кумулятивные затраты 0 4,71 2,90 3,94 10,43

1МРК 5,15 3,22 4,17 10,62

навоз 5,36 3,38 4,44 11,32

Косвенны© технологические затраты 0 1,20 0,38 0,52 6,26

№>К 1,24 0,42 0,55 6,27

навоз 1,29 0,46 0,60 • 6,37

Получено с продукцией 0 51,50 31,17 46,45 82,95

№>К 58,59 34,66 46,10 82,39

навоз 56,03 32,48 47,24 94,01

Коэффиц. энергетической эффективности (КЭЭ) 0 0.50 0,33 0,43 1,01

ОТК 0,62 0,37 0,40 0,87

навоз 0,52 0,24 0,38 1,05

Коэффициент использования энергии почвы (КИЭП) 0 0,53 0,34 0,83 1,27

№К 0,67 0,39 0,51 1,06

навоз 0,55 0,24 0,49 1,30

Основную часть составляют прямые кумулятивные затраты, в которые входят органические и минеральные удобрения, семена, растительные остатки. КИЭП показывает сколько энергии органического вещества почвы затрачено на единицу произведённой продукции. Вычислен коэффициент полезного действия (КПД) работы системы севооборотов, т.е. всего энергетического потока,

который определяет эффективность использования энергии при различной структуре посевных площадей (таб 18)

Сопоставив КПД энергии севооборотов (габ 18) и баланс органического вещества в почве (таб 14), можно сделать заключение о том, что положительный баланс органического вещества возможен, если расходная часть энергии составляет 20 - 30 % от ее прихода

Таблица 18

Влияние севооборотов различной структуры посевных площадей на КПД энергии в севооборотах, %

без энергии солнца с учётом энергии со тана

| севооборот фон

0 ЧРК 1 навоз 0 ?чРК навоз

1 С1 30 29 ' 33 21 20 21

С2 19 13 1 14 20 20 20

I сз 23 27 26 20 20 20

С 4 46 28 | 36 21 20

Универсальность энергетической оценки позволят отслеживать энергетические потоки в агроэкосистемах и в перспективе при накоплении достаточной базы данных есть возможность установить критерии КПД энергетической составляющей систем земледелия и энергетической нагрузки на пашню

Индикатором устойчивости агрофитоценозов в данном разлете выступает энергетический эквивалент всей энергетической составляющей, участвовавшей в формировании агрофитоценоза, а критериями устойчивости - КЭЭ, КИЭП и КПД системы

Экономический анализ зернотравяных севооборотов с однолетним (С6) и двухлетним использованием клевера (С5) выявил, что продуктивность культур, себестоимость и рентабельность имели преимущество при использовании клевера один год (С6) Так, уровень рентабельности на вариантах 0, ^К и навоз в севообороте (С6) в 1,4, 2,0 и 1,1 раза больше, чем в севообороте (С5) соответственно, а себестоимость 1 ц кормовых единиц в 1,5-1,8 раза меньше

На основании научных публикаций, наших наблюдений и исследований были разработаны следующие принципы формирования устойчивости агрофитоценозов Центрального Нечерноземья

1 Организационно-фитоценотический принцип формирования устойчивости агрофитоценозов охватывает фитоценологические аспекты организации агрофитоценозов, акцентирует внимание на оптимуме и максимуме вида Сорный компонент агрофитоценоза представляется как нежелательный, но обязатель-

ный элемент посевов сельскохозяйственных культур. Исследования по изучению их экологической приспособленности, биологических особенностей роста и развития, закономерностей взаимоотношений культурных и сорных растений позволят формировать агрофитоценозы заданной продуктивности.

2. Технологический принцип создания устойчивости агрофитоценозов касается различных агроприёмов возделывания культур в севооборотах, что особенно чётко просматривается при применении удобрений, способах и глубине их заделки. Оптимизация глубины заделки удобрений позволит повысить эффективность их использования культурными растениями и снизить уровень засорённости посевов.

3. Биологический принцип формирования устойчивости агрофитоценозов предполагает использовать особенности культур, активно влиять на продуктивность пашни, фитосанитарное состояние посевов, плодородие почвы. Для Центрального Нечерноземья к ним следует отнести многолетние бобовые и бобово-злаковые смеси. Биологический принцип создания устойчивости агрофитоценозов охватывает так же промежуточные культуры, сидеральные удобрения.

4. Экологический принцип формирования устойчивости агрофитоценозов реализуется через структуру посевных площадей, тип и вид севооборотов, способные работать в режиме саморегуляции. Агрофитоценозы, в отличие от естественных фитоценозов, не могут работать в режиме полной саморегуляции. Поэтому необходимо разработать структуру посевных площадей и севообороты, функционирование которых максимально приближено к естественным фитоце-нозам. Они должны обеспечивать видовую насыщенность агрофитоценозов за счёт культур и их чередования, смешанных посевов, сортосмены.

5. Агроэнергетический принцип создания устойчивости агрофитоценозов отражает особенности малого биологического круговорота веществ и энергии в природе. Антропогенное влияние на направленность энергетических потоков при возделывании культур позволит увеличить эффективность использования энергии солнца, ускорить обмен веществ и энергии в системе «атмосфера-растение-почва», стабилизировать работу агрофитоценозов, оптимизировать баланс приходной и расходной части энергетических потоков.

ВЫВОДЫ

1. В Центральных районах Нечернозёмной зоны разработаны ресурсосберегающие элементы системы земледелия на биологической основе, способные формировать устойчивые агрофитоценозы за счёт более полного использования природно-климатических ресурсов, экологического' и биологического потенциала полевых культур. Разработанные принципы формирования устойчивости

агрофитоценозов отвечают стратегии развития адаптивно-ландшафтного земледелия

2 Время совместного произрастания кутьтурных и сорных растений яв-тяется индикатором устойчивости агрофитоценозов, которое определяется фазой культуры и погодными условиями Критической (гербокритической) фазой для ячменя является фаза от 2 3 чистьев до кущения и соответствует совместному произрастанию сорняков в посевах культуры 10 30 дней Критической фазой у кукурузы является фаза 5 7 листьев (начало интенсивного роста надземной массы) и соответствует совместному произрастанию сорняков в посевах культуры 30 40 дней У льна-долгунца отрицательное влияние сорняков проявляется в фазу елочки (10 15 см высотой), что соответствует периоду 15 30 дней

3 Установлены уравнения регрессии зависимости урожайности полевых культур от времени совместного произрастания в их посевах сорняков Наиболее достоверно данную зависимость описывает тригонометрическое уравнение регрессии

Для ячменя имеет вид у (74 72)+(21 10)соз((0 169)х/4) при А'^0,9

Для кукурузы V-(70 69)+(36 50)со$((0 137)х/4) при - 0 96

Для тьна >=(60 93) +(29 19)со*((0 143)х/4), при Я2 0 91

4 Устойчивость агрофитоценозов определяется количественным соотношением их компонентов, математическая модель которого выражается экспоненциальным и тригонометрическим уравнением регрессии Экспоненциальное уравнение имеет вид V" ае-Ьх -с Тригонометрическое уравнение имеет вид V _ Ь0 -с * соь(Ы * х/Ъ2) Тригонометрическая форма зависимости более точно отражает биологическую суть взаимоотношений компонентов агрофитоце-ноза Изменение уровня минерального питания не изменяет формы количественных взаимоотношений между культурными и сорными растениями, но увеличивает отрицательное влияние сорняков

5 Структура посевных плошадей с включением бобово-злаковых трав и разработанные на ее основе севообороты способны поддерживать фитосани-тарное состояние посевов на безопасном дтя культур уровне Критерием устойчивости посевов сельскохозяйственных культур является критический порог вредоносности, который составляет 10-100 г/м: сырой массы или 10-100 шт/м: растений сорняков Для ячменя безопасное соотношение надземной массы культуры и сорняков в фазу кущения составляет 3 1 При насыщенности севооборотов многолетними травами более 45 % картофель, многолетние травы и клевер 1 г п, как предшественники, имеют равнозначное влияние на засоренность посевов ячменя Воздечывание картофеля в севообороте снижает засоренность его посадок в 2 3 раза Увеличение срока пользования многолетни-

ми травами повышает их засорённость многолетними видами сорняков (бодяк розовый, пырей ползучий). Внесение минеральных удобрений увеличивает засорённость клевера и многолетних трав 1 г.п.

6. Видовой состав сорных растений в посевах культур в начале вегетационного периода в большей мере определяется видом полевых культур, чем осадками и температурой воздуха. Погодные условия вегетационного периода больше определяют накопление надземной массы сорняков, а в конечном итоге - соотношение компонентов агрофитоценоза. Распределение осадков и температуры воздуха по фазам роста играет более существенную роль в формировании структуры агрофитоценоза, чем их значения в среднем за месяц или вегетационный период.

7. В условиях Центрального Нечерноземья на элювиальных ландшафтах автоморфных почв формирование агрофитоценоза оптимального состава и структуры на основании индикаторов временного взаимодействия, количественного соотношения компонентов, влияния культур и их предшественников, фона питания, климатических факторов выделяется в единый комплекс, определяющий формирование устойчивости полевого растительного сообщества -организационно-фитоценотический принцип формирования агрофитоценозов.

8. В условиях Центрального Нечерноземья на элювиальных ландшафтах автоморфных почв позиционная доступность минеральных туков в ранние фазы роста и развития растений является определяющим фактором повышения эффективности использования МРК из удобрений. Установлено, что минеральные удобрения играют роль индикатора устойчивости агрофитоценозов. Размещение минеральных удобрений на глубину до 5 см вразброс или экраном повышает уровень засорения посевов на 10 — 40 %. Установлено, что повышение обилия сорняков отмечается на тех вариантах, где концентрация фосфора и калия преобладает в слое почвы 0...5 см. Размещение минеральных удобрений на глубину до 10 см повышает продуктивность пашни на 5... 10 ц/га кормовых единиц.

9. Внесение минеральных удобрений снижает степень зависимости урожая полевых культур от погодных условий. При повышении глубины заделки минеральных удобрений до 20 см или без их внесения наблюдается увеличение чувствительности ячменя к метеоусловиям.

10. Способы заделки минеральных удобрений оказывают существенное влияние на распределение их по профилю пахотного горизонта, определяя позиционную доступность элементов питания для культурных и сорных растений. Установлено, что глубина обработки почвы при заделке удобрений не соответствует глубине их размещения в пахотном горизонте. Культивация культиватором с пружинными лапами на глубину 8... 10 см способствует размещению ми-

неральных удобрений в слое почвы 0 5 см, а при вспашке плугом без предплужника на глубину 18 20 см удобрения размещаются в слое почвы 5 15 см

11 Глубина и способы заделки минеральных удобрений изменяют экологические условия и оказывают существенное влияние на видовой состав сорного компонента агроценозов

12 Значимость факта влияния минеральных и органических удобрений на структуру, состав и продуктивность агрофитоценозов позволяет сформулировать понятие технологического принципа формирования агрофитоценозов, к которому следует отнести и другие технологические приемы, определяющие организацию агрофитоценозов и их продуктивность В данном случае индикаторами технологического принципа являются внесение удобрений, их позиционная доступность, а критериями - соотношение компонентов агрофитоценоза, его состав и эффективность использования удобрений

13 В Центральных районах Нечерноземной зоны многолетние травы и продолжительность их использования является одним из главных факторов влияющих на количество растительных остатков в среднем на севооборотную площадь Внесение минеральных удобрений вызывает сокращение массы растите чьных остатков до 16 % Установлено, что в структуре посевных площадей многолетних трав должно быть не менее 40 % Это обеспечит поступление свыше 20 т/га органических удобрений в переводе на условный навоз в среднем на севооборотную площадь и бездефицитный баланс органического вещества в почве

14 Использование многолетних трав более двух тет способствуют в большинстве случаев не накоплению содержания органического вещества в почве, а его стабилизации Вариабельность органического вещества по годам исследований показывает зависимость его от метеорологических условий года При биологизации земледелия коэффициенты минерализации и гумификации органического вещества в почве не соответствуют коэффициентам интенсивного земледелия

15 Структура посевных площадей и севообороты, в которых поступление растительных остатков в почву находится в пределах 5 т/га сухого вещества, способны поддерживать бездефицитный баланс фосфора в почве Для калия такого количества органических остатков недостаточно для поддержания бездефицитного баланса калия в почве Установлена существенная зависимость содержания доступного фосфора и калия в почве от количества фосфора и калия, поступающих с растительными остатками Выявлена дифференциация пахотного горизонта по содержанию доступных форм фосфора и калия в почве в верхнем слое почвы 0 10 см их больше на 5 15 %, чем в счое 10 20 ьм Ва-

риабелыюсть содержания доступных форм фосфора и калия в почве имеет тесную связь с погодными условиями, особенно верхнего слоя 0...10 см.

16. Длительное использование многолетних трав сопровождается ежегодным снижением их урожайности. Доказано преимущество возделывания многолетних трав и клевера в севооборотах один год. Определено уравнение регрессии вычисления урожайности многолетних трав в зависимости от срока пользования, которое имеет вид:

на фоне без удобрений - у=(151,725)+(-34,825)*х+(2,875)*х**2, Я2=0.999; на фоне ЫРК-у=(122,175)+(-24,155)*х+(2,025)*х**2, Я2=0.999; на фоне навоза-у=(119,85)+(-20,16) **+(- 1) *х**2, 1^=0.998,

Периодичность размещения клевера в севооборотах зависит от технологии его возделывания. Разработана технологическая схема повышения поступления растительных остатков в виде сидератов в посевах клевера и многолетних трав, которая позволяет дополнительно получать 6...8 т/га сидеральных удобрений. Многолетние травы в зависимости от срока пользования в качестве предшественников для ячменя неравнозначны: преимущество имеют клевера и многолетние травы 1 т.п. по сравнению с многолетними травами более длительного срока пользования.

17. Установлено преимущество возделывания картофеля в севообороте на всех фонах минерального питания, где прибавка урожая клубней картофеля составила на фоне без удобрений ~ 40 ц/га, при внесении органических и минеральных удобрений — от 63 до 80 ц/га. Выявлено, что для стабилизации урожайности картофеля при биологизации земледелия под картофель должно поступать в почву не менее 5...8 т/га сухого органического вещества в виде растительных остатков, сидератов и других органических удобрений.

18. Комплексное и существенное воздействие культур севооборота на структуру, состав и продуктивность агрофитоценоза, свойства почвы позволяет сформулировать биологический принцип формирования устойчивости агрофи-тоценозов, экологическими индикаторами которого являются многолетние бобовые и бобово-злаковые травы, показатели плодородия почв, а критериями — количество растительных остатков, баланс гумуса и элементов питания, урожайность культур.

19. Структура посевных площадей определяет видовую насыщенность аг-роэкосистемы и существенно влияет на агроэкологические параметры почвы и продуктивность севооборотов, что позволяет использовать её в качестве индикатора устойчивости, а продуктивность севооборотов — в качестве критерия устойчивости агрофитоценозов. Степень устойчивости агрофитоценозов повышается, если многолетние травы представлены клевером и многолетними травами 1 г.п. Внесение минеральных и органических удобрений в нормах до 25кг/га

д в КРК или 5 т/га навоза не оказывает существенного влияния на продуктивность севооборотов, но повышает экологическую устойчивость агрофитоценозов Разработаны методологические подходы составления и освоения севооборотов с короткой ротацией дтя адаптивно-чандшафтного земледелия на основании баланса приходной и расходной части энергетических потоков в севооборотах

20 Энергетические эквиваленты затрат имеют отличное от экономических затрат влияние на урожайность культур и пюдородие почвы, поэтому все энергетические затраты предтагается классифицировать по трем группам 1) прямые кумулятивные затраты (ПКЗ), 2) косвенные кумулятивные затраты (ККЗ), 3) косвенные технологические затраты (КТЗ)

21 Увеличение срока пользования многолетними травами в севообороте снижает коэффициент энергетической эффективности в 3 раза Установлено, что в производственных условиях энергетически не эффективно получать урожайность культур ниже 7 9 ц/га зерна для зерновых, 6 .9 ц/га сена клевера и многолетних трав 1 г п , 55 85 ц/га клубней картофеля Установлено, что для бездефицитного баланса органического вещества в почве расходная часть энергетического баланса должна быть не более 30 % энергетического эквивалента всей поступившей энергии, что является критерием агроэнергетического принципа формирования устойчивости агрофитоценозов

22 Агроэкологическая концепция формирования устойчивости агрофи тоценозов предполагает максимальное использование биогенных ресурсов аг-роэкосистем и ускорение малого биотогического круговорота веществ и энергии, обеспечивающие оптимальную продуктивность пашни при сохранении баланса вещественно-энергетических потоков Установлено, что в Центральных районах Нечерноземной зоны имеется возможность на биологической основе системы земледелия формировать агрофитоценозы с устойчивыми показатетя-ми продуктивности пашни и плодородия почвы Центральное место в биологи-зации земледелия занимает структура посевных площадей как экологический принцип формирования устойчивости агрофитоценозов с обязательным включением клеверов или многолетних трав одного года пользования

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для формирования устойчивости агрофитоценозов в сельскохозяйственном производстве в современных условиях предлагаются следующие мероприятия

1 Предлагается в структуре посевных площадей иметь бобовых или многолетних бобово-з таковых трав 1 г п не менее 40 % и на ее основе разработать

мобильные севообороты с короткой ротацией, которые обеспечивают бездефицитный баланс органического вещества в почве и оптимальное соотношение приходной и расходной частей энергетических потоков в севооборотах.

2. В системах земледелия для возделывания картофеля предлагаются следующие севообороты с короткой ротацией, обеспечивающие энергетический оптимум работы системы.

1) Для фермерских хозяйств с небольшой площадью картофеля, с ограниченной возможностью применения химических средств борьбы с сорняками, болезнями и вредителями и с насыщенностью органическими удобрениями до 5 т/га и минеральными удобрениями до 25 кг/га 1ЧРК: 1-клевер, 2- картофель, 3-яровые зерновые с подсевом многолетних трав, 4~ многолетние травы, 5— озимые с подсевом клевера. Расчётная продуктивность севооборота 25-30 ц/га кормовых единиц.

2) Для хозяйств всех форм собственности, условия которых позволяют вносить до 10 т/га на севооборотную площадь органических удобрений, от 25 до 40 кг/га ЫРК минеральных удобрений, проводить частичную химическую обработку картофеля: 1-клевер, 2- картофель, 3- яровые зерновые с подсевом клевера. Расчётная продуктивность 25-35 ц/га кормовых единиц.

Кормовые севообороты при биологизации земледелия.

1) Зернотравяной севооборот предлагается для хозяйств всех форм собственности с наличием естественных сенокосов при обеспеченности органическими удобрениями до 5 т/га, минеральными - до 25 кг/га ЫРК, отсутствием химических средств защиты растений с продуктивностью до 40 ц/га кормовых единиц: 1—занятой пар, 2— озимые с подсевом клевера, 3— клевер, 4— яровые зерновые; 1-многолетние травы, 2- яровые зерновые с подсевом клевера, 3— клевер, 4— озимые с подсевом многолетних трав;

2) Зернотравяной севооборот для тех же хозяйств, но без естественных сенокосов: 1-занятой пар, 2— зерновые с подсевом многолетних трав, 3— многолетние травы 1 т.п., 4— многолетние травы 2 г.п., 5— зерновые;

3. В производственных посевах, засорённых преимущественно малолетними сорняками, экономически целесообразно проведение истребительных мероприятий при наличии их до 100 шт/м2 в культурах сплошного сева и до 30 пгг/м2 в посевах пропашных культур, что соответствует около 100 г/м2 сырой надземной массы сорняков в культурах сплошного сева и около 50 г/м2 в посевах пропашных культур.

4. Проведение истребительных мероприятий по борьбе с сорной растительностью в посевах яровых зерновых культур необходимо планировать до фазы конца кущения, у кукурузы - до начала интенсивного роста, у льна — до фазы ёлочки при высоте 10...12 см.

5 Гтубина заделки минеральных удобрений в посевах полевых культур предлагается до 10 см. Для снижения обилия сорных растений в посевах сельскохозяйственных культур предпочтительнее располагать минеральные удобрения локально в слое почвы 5. 10 см Из существующих сельскохозяйственных орудий заделка минеральных удобрений до 10 см возможна тяжелыми зубовыми и дисковыми боронами, лущильниками, культиваторами для сплошной обработки почвы, что наиболее реально выполнить в системе предпосевной обработки почвы и при посеве комбинированными зерновыми сеялками локально на рекомендуемую глубину

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Сутягин В П О взаимоотношении горчицы белой с ячменем и кукурузой /' Биологические основы повышения урожайности сельскохозяйственных культур /Сб иауч тр -ТСХА, 1979 -С 76-78

2 Туликов А М, Сутягин В П Состав и продуктивность агрофитоцено-зов ячменя и кукурузы при разных способах заделки удобрений // Известия ТСХА -1981 -вып 2 -С 18-25

3 Сутягин В П Строение и структура полевых сообществ под влиянием способов и глубины заделки удобрений // Приемы интенсификации производства зерна и кормов в условиях Калининской области / Сбор нач тр - М ТСХА - 1981 -С 64-67

4 Сутягин В П Влияние способов заделки минеральных удобрений на засоренность и урожайность полевых культур Информ листок № 2-90 - Калинин, 1989 - 2 с

5 Сутягин В П Критические периоды влияния засоренности на урожайность ячменя и кукурузы И Современные методы борьбы с сорняками при интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур / Межвузов сб науч тр -М МСХА, 1989 -С 78-82

6 Салова Т М, Хайдаров Б X , Сутягин В П Влияние факторов интенсификации на засоренность посевов ячменя //Интегрированные методы борьбы с сорняками в севооборотах / Межвузов сб науч тр-М МСХА,1989 - С 41-46

7 Сутягин В П Влияние способов заделки минеральных удобрений на распределение фосфора и калия в пахотном горизонте почвы // Тезисы докладов 13 науч-прак конференции - Калинин, 1990 -С 92-95

8 Сутягин В Г1 Влияние способов заделки минеральных удобрений на распределение фосфора и калия по профилю пахотного горизонта и урожайность культур // Тезисы докл Проблемы развития АПК «Верхневолжья» -Тверь, 1991 -С 109-111

9. Сутягин В.П. Влияние способов заделки минеральных удобрений на их эффективность в севообороте // Тезисы докл. Научное обеспечение перестройки в АПК. - Тверь, 1991. - С. 67-68.

10. Сутягин В.П. Некоторые вопросы севооборотов Нечернозёмной зоны на примере Тверской области // Тезисы докл. Аграрная реформа: проблемы, поиски, решения. - Тверь, 1994. - С. 112-113.

11. Сутягин В.П. Влияние глубины и способа заделки удобрений на продуктивность агрофитоценоза. // Тезисы докладов 16 науч.- прак. конференции. -Тверь, 1993.-С. 58.

12. Сутягин В.П. Влияние глубины и способа заделки минеральных удобрений на эффективность в звене севооборота: горох/овёс-озимая рожь-ячмень // Улучшение использования природных и материальных ресурсов при производстве продукции растениеводства. / Сб. науч. тр. - М.: МСХА, 1991. - С. 9-20.

13. Сутягин В.П. Влияние способов заделки минеральных удобрений на видовой состав сорняков // Тезисы 15 науч. -практ. конференции. - Тверь, 1992. -С. 76-77.

14. Сутягин В.П. Способы заделки минеральных удобрений, засорённость и продуктивность культур в звене севооборота // Приёмы и технологии возделывания полевых культур, повышения плодородия почв в современных условиях. / Сб. науч. тр. Тверского СХИ. - М.: МСХА, 1994. - С. 51-55.

15. Сутягин В.П. Плодородие почв и его энергетическая суть // Тезисы докладов 18 науч.-практич. конфер. Внедрение достижений науки в АПК Верхневолжья в условиях рыночной экономики. — Тверь, 1995. — С. 32.

16. Сутягин В.П. Фитоценотическая роль севооборотов в борьбе с сорняками //Тезисы докладов 18 науч.-практич. конфер. Внедрение достижений науки в АПК Верхневолжья в условиях рыночной экономики.- Тверь,1995. - С. 47.

. 17. Сутягин В.П. Энергетическая эффективность возделывания культур в различных севооборотах. // Тезисы докл. 19 науч. практ. конф.-Тверь, 1996. — С. 78-79.

18. Усанова З.И., Петрова A.A., Сутягина Т.И., Сутягин В.П. Современные технологии производства высококачественных кормов в условиях Верхневолжья // Тезисы докл. междунар. конф. Баренц Евро-Арктического региона. Животноводство на Европейском севере: фундаментальные проблемы и перспективы развития. - Петрозаводск, 1996. — С. 295-296.

19. Сутягин В.П. Экологические принципы составления севооборотов при биологизации земледелия. // Тезисы 20 науч. практ. конф.—Тверь,1997.-С.56-57.

20. Сутягин В.П. Эколого-биологическое направление развития сельскохозяйственного производства. // Тезисы докл. 21 науч. практ. конф. — Тверь, 1998. - С. 146-147.

21 Сутягин В П Многолетние травы как фактор биологизации земледелия // Проблемы рационального использования производственно-экономического потенциала АПК Тверской области / Сб науч тр - Тверь, 1999 -С 42-55

22 Сутягин В П Проблемы биологизации земледелия // Достижение устойчивого развития сельскохозяйственного производства в 21 веке Материалы 23 науч прак конф -Тверь,2000 -С 16-17

23 Сутягин В П Некоторые аспекты биологизации земледелия Тверской области // Актуальные проблемы аграрной науки Верхневолжья / Сб науч тр -Тверь, 2001 -С 45-46

24 Сутягин В П Влияние севооборотов и фона питания на динамику органического вещества почвы// Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса Тверского региона /Сб науч тр-Тверь, 2002 - С 32-33

25 Сутягин В П Сорные растения в биологическом земледелии // Проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса Тверского региона / Сб науч тр - Тверь, 2002 - С 59

26 Барановский И Н, Сутягин В П Новые органические удобрения и биологические источники в земледелии Нечерноземья — Тверь, изд «Тверская областная типография», 2002 - 146 с

27 Сутягин В П Некоторые аспекты энергетической оценки и моделирования агроценозов экологически безопасных систем земледелия // Проблемы социально-экономического развития села Тверской области / Сб науч тр -Тверь, 2003 -С 61-64

28 Сутягин В П Проблемы экологической устойчивости агрофитоцено-зов Центрального Нечерноземья // Земледелие на рубеже 21 века / Сб докл Междунар науч конф -М Изд МСХА, 2003 -С 361-364

29 Сутягин В П Космические и почвенные факторы формирования аг-рофитоценоза//Плодородие -2004 -№4(19) -с 32-36

30 Сутягин В П Сорные растения и энергетический потенциал органического вещества при биологизации земледелия // Севооборот в современном земледелии / Сб докл Междунар науч конф -М • Изд МСХА,2004 -С 185-190

31 Туликов А М, Сутягин В П Формирование агрофитоценоза ячменя в зависимости от глубины и способа заделки минеральных удобрений // Известия ТСХА -2004 -№1 -С 24-31

32 Туликов А М , Сутягин В П Некоторые аспекты оценки энергетических потоков в агроэкосистемах // Вестник РАСХН - 2004 - №4 - с 62-65

Объем 2,5 п. л._Зап. 87_Тираж 100 экз.

Издательство МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44