АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ

Вьюгин, Сергей Михайлович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ
ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ"

Д-3 %РЭЦ

На правах рукописи

Вьюгин Сергей Михайлович

Агроэкологическая оптимизация систем земледелия Центрального района Нечерноземной зоны России

Специальность 06.01.01 - общее земледелие 06,01.15 - агроэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

}

Москва 1998

Работа выполнена в Московской ссл ьс кохозя й ствен ко и академии им. К.А. Тнмиря н Смоленском сельскохозяйственном институте в течение 11П4-1998гг,

Научные консультанты: - академик РАСХН, »служенный деятель науки России, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.М Лыков;

заслуженны!! деятель наукн России, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.М Гордеев.

Официальные оппоненты: - доктор сельскохозяйственных наук

B.Н.Шентухов; доктор сельскохозяйственных наук, профессор

C.С.Сдобмиков; доктор сельскохозяйственных наук, профессор Г.И.Базлырев.

Велушая орган та и и я; - Научно-исследовательский институт сельского хозяйства (г. Смоленск)

Зашита диссертации состоится $9* в / ^ часов на засе-

дании диссертационного совета Д. 1Z0.0S.0I во Всероссийском научно-исследовательском институте информатизации а г роком ни и экологии (ВНИИ " А гроэкои нфо р м ").

Адрес: 143013, Московская область, Олннновский район, пос.Немчнновка-1, ул. Агрохимиков, лом 6, ВНИИ " А громкой нформ", диссс рта и ионный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотек1 гй.'

Автореферат разослан /1Н'./а .^г/

Ученый секретарь диссертационного совета

1998 г.

А.С. Мерзликин

:1:

!.Общзя характеристика работы.

1.1. Актуальность темы.

Важнейшей задачей отечественного сельского хозяйства в современных условиях остается повышение продуктивности земледелия в Центральном районе Нечерноземной зоны России. Успешное ее решение неразрывно связано с переходом от зональных систем земледелия к более совершенным, экологически обоснованным, хорошо приспособленным к местным почвен-но-климатическим условиям системам земледелия на ландшафтной основе. Этим вопросам уделено большое внимание в работах В.В. Докучаева (1898,1936); В.И. Вернадского (1946); Г.ИШвебса (1985); А.А.Жученко (1990); А.М.Лыкова (1992,1996); В.И. Кирюшина (1993,1996) я др.

Однако для подобных систем земледелия совершенно не разработаны экологически сбалансированные системы севооборотов, удобрения, обработки почвы и другие звенья в оптимальном их соотношении в целях достижения высокой агрономической эффективности, экологической и экономической целесообразности.

1.2. Цель и задачи исследований.

Главная цель исследований • обосновать и разработать приемы оптимизации применения агрохимических средств, обработки и севооборотов как основы высокой продуктивности сельскохозяйственных культур, сохранения и воспроизводства почвенного плодородия, обеспечения благоприятной экологической обстановки в рамках альтернативных систем земледелия.

С учетом изученности проблемы ставились следующие задачи;

1. Изучить влияние длительного систематического применения различных доз и соотношений агрохимикатов, почвоуглубляющих и энергосберегающих обработок в севообороте на основные показатели плодородия дерново-подзолистых почв и обосновать их оптимальные параметры.

2. Разработать приемы оптимизации гумусового состояния разноокульту-ренных дериово-ползолистых почв в условиях экологизации земледелия и энергосбережения.

3. Дать эколого-агрономическую оценку динамики тяжелых металлов и остатков пестицидов в системе почва-растение при разной интенсивности использования агрохимикатов.

4. Выявить оптимальные с точки зрения экологии и экономики нормы внесения химических удобрений и пестицидов.

5. Дать агроэколошческую и энергетическую оценку оптимальным основным звеньям систем земледелия.

6. Разработать нормативно-технологические показатели основных элементов систем земледелия Центрального района Нечерноземной зоны Росных условиях.

сии для успешн( го ведейда щр^ ____

^ НАУЧНАЯ СИЗЛИОТЕКА

Основные направления исследований являлись составной частью государственной программы "Разработать и внедрить системы земледелия, обеспечивающие рациональное использование сельскохозяйственных угодий, сохранение плодородия я защиту почв от эрозии, повышение продуктивности и устойчивости растениеводства", включались в план научно-исследовательской работы Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева и Смоленского сельскохозяйственного института.

1.3. Научная новизна.

На основании длительных полевых опытов, в т.ч! опыта ТСХА, заложенного по инициативе Д.Н.Прянишникова, впервые для условий Центрального района Нечерноземной зоны России теоретически обоснованы, разработаны и комплексно оценены приемы оптимизации основных элементов систем земледелия биологической направленности, дана их энергетическая оценка. Предложены нормативно-технологические показатели агроэкологи-ческоЙ оптимизации систем земледелия.

Доказано, • при научно обоснованном применении средств химизации предлагаемые технологии экологически безопасны, способствуют рациональному использованию удобрений и пестицидов, не снижают плодородия почвы, качество гумуса и продуктивности севооборота. При этом определены оптимальные дозы агрохимшсатов на фоне ранее не' изученных в подобных исследованиях вспашки с одновременным щелеванием и чизелевзния с дискованием, способствующих созданию мощного корнеобит&емого слоя.

Предлагаемые системы удобрения, защиты растений и обработки почвы в севообороте не уступают по своей экологической целесообразности органическому земледелию, что подтверждено исследованиями качества продукции, содержания в продукции и почве тяжелых металлов, остатков пестицидов и нитратов, состояния биологического комплекса почвы, ее агрохимических и агрофизических свойств, развития вредных организмов в посевах сельскохозяйственных культур. .

, На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Концепция экологической и экономической оптимизация системы удобрения, защиты растений и обработки почвы.

2. Научное обоснование агроэкологических Показателей гумусного компонента дерново-подзолистых почв при оптимизации основных звеньев систем земледелия.

3. Эколого-агрономическая оценка состояния химического состава почвы и растений, наличия остатков пестицидов, функционирования биологического комплекса почвы при разных уровнях химизации в сочетании с другими элементами систем земледелия.

4. Агроэкономическая и энергетическая эффективность систем земледелия экологической направленности Центрального района Нечерноземной зоны России. - ... - • •

5. Нормативно-технологические показатели основных звеньев систем земледелия ландшафтной направленности.

. 1.4. Практическая ценность.

Разработаны оптимальные системы применения агрохимикатов и поч-воулучшаюших обработок, которые отличаются тем, что позволяют не только поддерживать, но и повышать потенциальное и эффективное плодородие легко- и среднесуглинистых дерново-подзолистых почв, получать экологически безопасную и экономически выгодную продукцию. Разработанные нормативно-технологические показатели воспроизводства плодородия, химического загрязнения поча и фитосанитарного состояния посевов позволяют моделировать элементы систем земледелия при недостаточном материальном и энергетическом обеспечении сельского хозяйства.

1.5. Реализация результатов.

Результаты исследований нашли отражение в следующих основных работах и рекомендациях; "Эффективность чизелевания как приема основной обработки", 1986; "Приспособления к плугу для рыхления подпахотного горизонта дерново-подзолистой почвы", 19Е6; "Рекомендации по углублению и разуплотнению пахотного слоя дерново-подзолистых почв", 1987; "Система ведения агропромышленного производства Смоленской области на 1991-1995 гт", 1991; "Временные рекомендации по предотвращению выбытия земель из сельхозоборота и их деградации, 1997; "Рекомендации по сохранению плодородия неиспользуемых и экстенсивно используемых земель", 1998.

Разработанные и апробированные в производственных условиях способы создания и окультуривания мощного пахотного слоя дерново-подзолистых почв только в 1989 году внедрены на площади 15 тыс.га с экономическим эффектом 1,7 млн.руб.

Разработанные агроэкологнчески и экономически обоснованные системы земледелия внедрены в АСКадинское", ТОО'Татарка" Смоленской области.

Положения, полученные автором, используются в учебном процессе ТСХА, Смоленского сельскохозяйственного института и других вузов.

1.6. Апробация работы.

Результаты исследований докладывались на конференции молодых ученых {Москва, 1975, 1976), Всесоюзной научно-методической конференции "Современные методы исследований в агрономии"(Барнаул, 1990); научно-практических региональных и международных конференциях , Смоленск (1986, 1988, 1990, 1992,1994, 1995,1996, 1997, 1998); Всесоюзном совещании участников географической сети длительных опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами (Москва, 1998)

1.7. Публикация.

По материалам диссертации в различных источниках опубликовано 68 печатных работ, в том числе монография (в соавторстве)

"Энергосберегающие технологии обработки понвы"( 1990г.). Основные положения диссертация изложены в 52 работах и приведены в автореферате.

1.8. Объем н структура работы, .

Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству, списка литературы, приложений.

Работа изложена на 388 страницах машинописного текста, содержит 126 таблиц, 2 рисунка ,43 приложения.'

Список литературы включает 436 источников, в том числе 69 на иностранных языках.

Автор выражает признательность сотрудникам кафедр земледелия и методики опытного дела МСХА и Смоленского сельскохозяйственного института за оказание помощи и поддержку в выполнении диссертационной работы. ■ .

2. Содержание работы

2.1.. Агроэкологии ее кое состояние систем земледелия и перспективы н х оптимизации..

По результатам критического анализа отечественной и зарубежной научной литературы установлены негативные последствия интенсивных методов в земледелии такие, как эрозия и переуплотнение почвы, загрязнение аг-роценозов пестицидами и остатками внесенных с удобрениями питательных веществ, большие материальные и энергетические затраты при обработке почвы и т.п.

В связи с обострением противоречий между интенсивными системами земледелия и окружающей средой возникает настоятельная необходимость перевода земледелия на альтернативные основы, позволяющие превратить земледелие в отрасль, безвредную для окружающей среды и обеспечивающую потребителя экологически безопасными продуктами питания.

Несмотря на довольно значительное число научных публикаций по затрагиваемой проблеме, все они, как правило, не носят системного характера, а дают оценку" частным конкретным факторам, составляющих элементы систем земледелия. Практически отсутствуют данные по количественной оценке влияния отдельных звеньев систем земледелия при их агроэкологияеской оптимизации на продуктивность агроценоза.

В связи с изложенным, нами определены задачи исследований по указанной проблеме.

2.2. Условия и методика проведения исследований* '

Основные исследования проводились в период с 1974 по 1998 гг. в пяти стационарных полевых опытах на легко- и сред несу глин истых разно-окультуренных дерново-подзолистых почвах. -

Длительный полевой опыт ТСХА заложен А.Г.Дояренко по инициативе Д.Н. Прянишникова в 1912 году на легкосуглинистой дерново-сред неподзол истой почве. Длительный опыт, по окультуриванию старопахотных легкосуглинистых почв заложен в 1956 году под руководством профессора В.В. Гриценко на опытной стащит Полеводства ТСХА. ;

Другой длительный опыт по окультуриванию старопахотных легкосуг* лнннстых дерново-среднеподэолнстых почв заложен В.В.Гриценко и В.Е. Егоровым на опытной станции Полеводства ТСХА в1955 году. Полевой многофакторный опыт по изучению вопросов интенсивного окультуривания низкоплодородных среднесуглинистых .дерново-подеолистых почв проводился с 1985 по 1988 гг. в бывшем учхозе ТСХА "Коробово" Вяземского района Смоленской области. Другой полевой двухфакторный опыт по изучению методов экологизации земледелия заложен в 1991 году на опытном поле Смоленского сельскохозяйственного института на сред несу глинистой дерново-подзолистой почве.

Опыт заложен методом расщепленных блоков в четырехкратном повторении. Площадь делянки I порядка равна 236,8 м1, II порядка - 75,8 м1. Учетная площадь делянки составляет 44 м1.

Кроме полевых стационарных опытов отдельные вопросы, касающиеся темы исследований, изучали в 17 краткосрочных мелкоделяночных, вегета-ционно-полевых, вегетационных, лизиметрических н лабораторных опытах в Московской сельскохозяйственной академии им К.А. Тимирязева и Смоленском сельскохозяйственном институте.

Физические, химические, физико-химические, биологические и микробиологические исследования выполняли по общепринятым методикам, а дыхание почвы по собственной методике.(1973)

Биоэнергетическую оценку исследуемых вариантов проводила по Ба- • зарову и др. (1983). Экспериментальные данные обработаны на ПЭВМ по собственным программам (Вьсогин и др.,1936), а также с использование программы 51агал. Исследования по теме проведены под научным руководством Вьюгина С.М. и при его личном участии.

Климат региона, в котором проводились исследования, умеренно-континентальный с достаточно прохладным летом. Сумма среднесуточных температур выше +10"С в Смоленской области, где проводились последние исследования, составляет 2100°С. Среднегодовое количество осадков составляет 625 мм. Гидротермический коэффициент равен 1,5-1,6.

Известно, что Центральные районы Нечерноземной зоны России относятся к зоне достаточного увлажнения с преобладанием избыточно влажных (30%) и влажных (32%) лет. Вероятность повторения лет с засушливыми условиями может составлять 5%, а полузасушливыми 12% (Шашко, 1967). Исходя из этого, вероятность повторения погодных условий вегетационных периодов 1974-1998 гг. составляет 83%, что позволяет достаточно объективно оценить агроэкологическую степень влияния различных звеньев систем земледелия агроландшафтной направленности.

Результаты исследований.

3. Оптимизация плодородия дерново-подзолистых почв в системах земледелия экологической направленности..

3.1. Влияние агроэкологнческн обоснованных систем удобрения и обработки почвы на состояние агрофизических свойств дерново-подзолистых почв.

Оптимизация физических свойств дерново-подзолистых почв возможна лишь при рациональном сочетании всех агротехнических факторов окультуривания пахотного и подпахотного слоев.

В длительном опыте ТСХА в условиях бессменного пара и бессменной ржи исследовались агрофизические свойства разноудобренной лепсосугли-нистой дерново-подзолистой почвы. Установлено, что интенсивная обработка бессменного пара повышает твердость и плотность пахотного слоя на 33,6% и 10,7%, подпахотного на 15,4% и 7,5% по сравнению с плотностью и твердостью почвы бессменной ржи.

Систематическое унавоживание бессменного пара и бессменной ржи обусловило уменьшение значений данных агрофизических показателей вследствие повышения ее гумусироваиности. Установлена тесная отрицательная корреляционная связь между "твердостью и гумусированностью почвы (г=-0,72) при соответствующем уравнении прямолинейной регрессии у»32,7-1б,1х в интервале твердости от 9,7 до 35,4 кг/см1

Снижение затрат труда и материальных средств при проведении обработки возможно лишь при оптимальных значениях агрофизических свойств почвы. Проведенные нами исследования в длительном опыте станции Полеводства ТСХА в течение 1974-1976 гг. позволяют констатировать, что твердость почвы пахотного слоя в среднем за три года измерений колеблется от 17,2 до 20,2 кг/см1. В слое 20-40см значения показателей различны и зависят от способа обработки. Так, подпахотное рыхление, проводимое при вспашке почвоуглубительными лапами* снижает твердость на 12,4 кг/см1 или на 47,3%, глубокое* безотвальное рыхление - на 10,6 кг/см1 или на 37,9%. Твердость подпахотного слоя при дисковании оказалась такой же, как и по вспашке и равнялась 39,2 кг/см5.

Исследованиями было установлено, что за верхнюю границу оптимальной плотности пахотного слоя легокосуглинистой среднеокультуренной дер ново-подзол истой почвы в звене севооборота: озимая пшеница - картофель - озимая пшеница в среднем за вегетацию можно принять 1,26-1,31 г/см3, а для твердости 17,2-20,2 кг/см2. Для окультуренной почвы (содержание гумуса в слое 0-20 см составило 2,6%) фактические параметры плотности изменяются от 1,14 до 1,27 г/см3, твердости от 12,7 до 19,4 кг/см2 и соответствуют оптимальным значениям.

В семипольном зернотравянопропашиом севообороте в условиях Смоленской области (бывший учхоз ТСХА "Коробово") проводились исследова-

ния в 1985-1988 гг. по созданию Мощного окультуренного пахотного слоя путем использования разноглубинных приемов обработки почвы, внесения органических и минеральных удобрений- Установлено улучшение ряда агрофизических свойств пахотного и особенно подпахотного слоев низко* окультуренной сред несу глинистой дерново-подзолистой почвы за счет тщательного разрыхления подпахотного слоя ножами-щелерезамн конструкция Смоленского СХИ и чизельнымя плугами на фоне органических и минеральных удобрений.

Таблица I. Агрофизические свойства почвы естественного состояния н

оптимальные для отдельных сельскохозяйственных культ)'р. "

Показатели Слой почвы, см. Показателя естественно го состояния почвы 1 Оптимальные показатели для культур

горохо-овсяцая смесь ячмень гречиха оз. рожь, оз. пшеница кукуруза на силос мн. травы (сено)

Плотность, г/см 3 0-20 20-40 ! ДО-1,45 MS .1,55 1.15-1,45 1,30-1,45 i,15-US 1,35-1,40 1,20-1,40 UO-1,45 UO-1,45 U0-U5 1,25-1,45 U2 -1,48

Твердость, кг/см 3 0-20 20-40 20-25 25-35 10-15 20-25 15-20 - 20-25 12-16 20-25 5-8 15-18 18-20 25-30

Волопрочность, % 0-20 20-40 65-70 50-55 65-70 50-55 70-75 55-60 70-75 60-65 65-70 60-65 75-80 65-75

Коэффициент структурности .0-20 20-40 2,10 1,11 2,10 1,11 2,66 US 2;94 1,31 2,10 1.81 3,50 2,43

Наименьшая вля-гоемкосгъ, мм 0-20. 20-40 30-35 26-30 25-30 20-25 25-30 20-25 25-30 20-2S 30-35 20-25 . 25-30 20-25

Более сильный разуплотняющий эффект подпахотного слоя отмечен на фоне органических и минеральных удобрений с использованием чизельных. плугов. Аналогичные изменения агрофизических свойств произошли и в условиях другого даухфакторного опыта на опытном поле института в учхозе "Смоленское" на среднеокультуренной дерново-подзолистой почве. Заметное улучшение агрофизических показателей произошло иа органическом фоне (в среднем за год внесено 15 т/га навоза) при совместном чизелевании на 35 см и дисковании на 10-12 см.

Для разработки и освоения - агроокологически обоснованных систем -земледелия нами, предпринята попытка моделирования естественных (равновесных) и оптимальных показателей агрофизических свойств средне-окультуренной среднесу глинистой дерново-подзолистой почвы для основных сельскохозяйственных культур Нечерноземной зоны России (табл.1).

По разности между естественными (равновесными) и оптимальными параметрами можно определять их значимость и намечать конкретные способы оптимизации для создания наилучших почвенных условий возделываемым культурам.

Оптимальные параметры твердости, плотности, еодо прочности структуры и коэффициента структурности равны или даже несколько больше естественных, к пахотном и подпахотном слоях. Это дает право сделать вывод, что с точки зрения оптимизации этих показателей под сельскохозяйственные культуры после шестилетнего интенсивного окультуривания нет необходимости затрачивать большие энергетические средства на проведение частых я глубоких обработок. В этом случае можно чаше использовать мелкорыхля-щие обработки для доведения почвы до мелкокомковатого состояния с вышеуказанными параметрами агрофизических свойств.

3.2. Изменение агрохимических свойств дерново-подзолисты* почв в системах земледелия экологической направленности.

Разбалансировка экологического равновесия в агробноценозе обусловлена во многом нарушениями норм и технологий внесения агрохимических средств. Следствием подобного использования агрохимикатов, особенно в интенсивном земледелии, является снижение экологической устойчивости агролаедшафтов.

Изучаемые в течение 1974-1976 гг. в длительном опыте станции Полеводства ТСХА способы разно глубинной обработки в звене севооборота: озимая пшеница-картофель-озимая пшеница при соответствующих системах удобрения существенным образом изменяют содержание основных элементов питания в почве.

Малоинтенсивная почвозащитная дисковая обработка на 10-12см способствует повышению в пахотном слое легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия в среднем на 15-19% по сравнению с отвальной вспашкой. Применяемое в опыте подпахотное рыхление на 15 см, проводимое со вспашкой на 25 см снижает кислотность почвенного раствора, наличие подвижного алюминня в подпахотном слое при одновременном повышении суммы поглощенных оснований и содержания гумуса на 0,13%. При глубоком безотвальном рыхлении до 40 см происходит некоторое снижение подвижных форм питания в пахотном слое вследствие их распределения по всей глубине ((МО см) обрабатываемого горизонта, что в перспективе приведет к окультуриванию слоя 0-40 см. *

В условиях Смоленской области (бывший учхоз ТСХА "КЪробово*), где изучали приемы углубления пахотного слоя на фоне разных систем Удобрения в зернотравянопропашном севообороте, получены аналогичные данные. Содержание гумуса по вспашке с шелеваннем И чизелеванию с дискованием при сочетании локального внесения половинной дозы минеральных удобрений с органическими на 15-18% выше по сравнению с полной доЗой минеральных удобрений. Следовательно, при локализации минеральных удобрений слабее вили процессы минерализации гумусовых веществ.

На основании проведенных исследований на среднесуглинистой дер-ново-подзол истой низкоокультуренной почве следует, что оптимизация агрохимических свойств корнеобитаемого слоя достигается при применении! чизеле ванн я на 35 см с дискованием на 10-12 см и вспашки на 22 см плугами с ножзми-щелерезами на 35 см в сочетании минеральных и органических удобрений (М^Р^бКм+24 т/га навоза). Причем минеральные удобрения вносились локально под озимую рожь, лен и ячмень.сеялкой СЗУ-3,6, под картофель и кукурузу приспособлением к культиватору КОН-2,8.

За- шестилетнюю ротацию севооборота (1991-1996 гг., учхоз "Смоленское'') технологии с неодинаковой насыщенностью минеральными и органическими удобрениями на фоне разноглубинных обработок существенно изменили агрохимические свойства пахотного и подпахотного слоев среднесу глинистой дерново-подзолистой почвы (табл.2).

Таблица 2. Количественные изменения агрохимических свойств среднесу глин истой дерново-подзол истой почвы за ротацию сево-_оборота (1996 г. к 1991 г.), учхоз "Смоленское".'_

Обработка Фон рН сол Р2О5 .мт/кг КгО. мг/кг

СЛОЙ ПОЧВЫ, СМ -

0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-10 0-20 20-40 (МО

Вспашка на минимальный -0,21 -0,10 -0,31 +4 -I +3 +6 +8 +14

20-22 о* умеренный -0,22 -0,12 -0,34 +3 +5 +8 -5 +2 -3

интенсивный -0,48 -0,14 -0,62 +24 +17 +41 +32 +6 +38

■органический +0,42 +0,11 +0,53 -3 +1 -2 -41 +5 -36

Вспашка на минкм&пъвый -0,19 +0,10 -0,09 +1 +1 +2 -3 +15 +12

20-22« с ще умеренный -0,26 +0,12 -0,14 +11 +16 +27 -3 +19 +16

леваянем на интенсивный. 4),52 +0,18 -0,34 +25 +28 +53 +38 +27. +65

35 см органический +0,44 +0,23 +0,67 +3 -5 -33 +23 -10

Чюелемяне минимальный -0,15 +0,14 -0,01 +15 +2 +17 +7 +24 +31

на 35 см с умеренный .. -0,26 +0,10 -0,16 +15 +14 +29 +3 +33 +36

дискованием интенсивный; -0Л4 +0,12 -0,22 +34 +22 +56 +40 +37 +77

на 10-12 см органический +0.56 +0,26 +0,82 -1 +8 +7 -34 +26 -8

Калий, как и фосфор .придает растениям устойчивость к полеганию, к заболеваниям различными грибными и бактериальными болезнями , улучшает качество, сельскохозяйственной-Продукции. Приведенные в таблице 2 данные по содержанию обменного калия по вариантам опыта неодинаковы

как для пахотного , так и для подпахотного слоев средне окультуренной дерново- подзолистой почвы.

На реакцию почвенного раствора наибольшее положительное влияние оказали органические удобрения, особенно в сочетании с почвоуглубляю-щими обработками. На фоне обычной вспашки рН пахотного слоя органического фона за ротацию севооборота увеличилась на 0,42 ед., подпахотного на 4,11 ед., по вспашке со щелеванием - на 0,44 и 0,23 ед. и по чизелеванию с дискованием - на 0,56 и 0,26 ед. Следовательно, в отношении этого важного показателя оптимальным оказалось сочетание органической системы удобрений и рыхления подпахотного слоя почвы на 35 см ножами-гцелерезами и чизельнымн плугами. Локальное внесение пониженных доз минеральных удобрений также снижало кислотность почвенного раствора пахотного и подпахотного слоев почвы по сравнению с умеренными и интенсивными дозами туков, внесенных вразброс.

• Содержание подвижного фосфора заметно снизилось в слое 0-20см на органическом фоне по способам обработки на 3;8 и 1 мг/кг. В подпахотном слое, наоборот, отмечается по вспашке на 20-22 см минимальное увеличение содержания фосфора на I мг/кг по вспашке с щелеванием рост составил 3 мг/кг, по чизелеванию с дискованием 8 мг/кг. Следует отметить более интенсивные темпы окультуривания слоя 0-40 см при сочетании глубокой безотвальной и мелкорыхлящей обработок при органической системе удобрений и локальном способе внесения невысоких доз минеральных туков. Интенсивное шестилетнее внесение высоких доз минеральных удобрений увеличило запасы подвижных форм фосфора в пахотном слое на 24;25 и 34 мг/кг, подпахотном на 17, 28 и 22 мг/кг.

Динамика изменений обменного калия по разным системам удобрений была подобной изменениям подвижного фосфора.

3.2.1. Содержание тяжелых металлов в почве и растениях прн экологизации земледелия.

Изучение содержания тяжелых металлов проводили в вегетаыионно-полевых, мелкоделяиочных и полевых стационарных опытах.

Баланс тяжелых металлов в четырехлетнем мелкоделяночном опыте при разных технологиях возделывания ячменя неодинаков. При умеренных дозах удобрений и интенсивных (ЬГроРэдКэд) отмечен отрицатель-

ный баланс, то есть.выкос тяжелых металлов оказался выше его поступления в почву. Ежегодное внесение навоза в количестве 30 т/га обеспечивает накопление токсикантов в почве для мели на уровне 54,31-64,07 г/га; цинка -117,90-136,22 г/га; марганца - 560,66-606,05 г/гаи никеля - 71,27-71,99 г/га.

В вегетационно-полевых опытах изучали поведение тяжелых металлов в почве и растениях при различной плотности корнеобитаемой зоны (1,0 и 1,5 г/см3) и способах применения минеральных удобрений. Исследованиями установлено, что плотность почвы и локализация удобрений по-разному влияют на поведение токсических химических элементов.

В 1992 году вынос урожаем горохо-овсяной массы марганца, никеля, меди и цинка увеличивался при локализации минеральных удобрений и снижался с повышением плотности почвы. В отношении кобальта такой закономерности не наблюдалось. В .1993 году тенденция к увеличению выноса с урожаем никеля, медк к цинка повторилась при локальном внесении удобрений только в почве повышенной плотности. При плотности, близкой к оптимальной, локализация удобрений вызывала увеличение выноса с урожаем только марганца и меди и снижение никеля и кобальта.

Таким образом, зависимость поглощения корневой системой растений тяжелых металлов от почвенно-климатических условий и способов внесения удобрений проявляется довольно ясно. Однако механизм этого явления требует глубокого изучения.

Полученные в опыте оригинальные данные по поведению стронция в системе "почва-растение", сведены в таблице 3.

Таблица 3. Содержание стабильного стронция в почве и растениях (мг/кг сухого вещества), среднее за 1992-1993 гг.

Способ внесения удобрений Почва Растения

плотность: ' ПЛОТНОСТЬ почвы

1,0 г/см' 1,5 г/см' 1,0 г/см1 1,5 г/см1

горох овес горох овес

Вразброс 5.03 6.61 17,8 3,6 15,7 3,2

Локально 3.51 5,Ы) 10.0 ' '3,0 14,4 ■ 2,4

Вразброс + стронций 13Д2 15.22 24,? 6,3 34,4 92

Локально+ стронций 10,41 12,44 26,9 7.5 42 6,7

. Оказалось, что при внесении одной и той же дозы стронция в сосуды с разной плотностью его содержание не изменялось. В тоже время, при разбросном внесении минеральных удобрений содержание этого элемента было на 1,01 - 1,52 мгна 1 кг почвы больше, чем при локальном.

Поглощение стронция горохом при плотности 1,0 г/см1 в среднем было в 3,92 раза больше, чем поглощение стронция овсом, а при плотности почвы 1,5 г/см3 в 5,2 раза. По сравнению с контролем на вариантах с внесением стронция его содержание в горохе при плотности 1,0 г/см3 было при

разбросном внесении удобрений в 1,4 раза больше, при локальном - в 2,7 раза, при плотности почвы 1,5 г/см1- соответственно в 2,2 и 2,9 раза, а по овсу соответственно в 1,8; 2,6; 3,0 и 2,8 раза. Следовательно, изучаемые в опыте растения больше поглощают дополнительно внесенный в почву стронций при повышенной плотности и локализации удобрений. При этом его в несколько раз больше обнаружено в зеленой массе гороха.

33. Оптимизация биологических свойств разноокультуренных дерново-подзолистых почв в зависимости от приемов основной обработки и химизации.

При переходе на экологически обоснованные методы ведения земледелия особое внимание должно уделяться биологическому состоянию почвы, которое позволяет с достаточной точностью оценить характер влияния на почву агрохимикатов, приемов окультуривания и других факторов интенсификации.

Для характеристики биологической активности почвы при разных технологиях возделывания озимой ржи в длительном опыте ТСХА использовали комплексный метод. Исследованиями установлено наличие тесной связи (г=0,7-0,8) между отдельными показателями биологической активности почвы и уровнем ее гумусированностн. Малоинтенсивная обработка почвы под бессменной рожью привела к накоплению органического вещества и соответственно увеличила продуцирование углекислоты до 3,53 мкл/г-час. Интенсивная обработка почв в плодосменном севообороте, наоборот, привела к значительному сокращению запасов гумуса и уменьшила выделение почвой углекислого газа до 2,41 мкл/г-час, или в 1,46 раза. Применение минеральных удобрений повышало общую бногенность почвы на 35-37%.

Исследования, проведенные в длительном опыте по окультуриванию старопахотных земель на опытной станции Полеводства ТСХА, также свидетельствуют о наличии положительной связи между биологической активностью и гумусированностью пахотного и подпахотного слоев в звене севооборота: озимые-пропашные-озимые на фоне разноглубинных обработок. Так, манометрирование почвы показало, что при дисковании почвы на 10-12 см продуцирование ею углекислоты на 32,5-33,8% выше по сравнению с друга-ми приемами основной обработки почвы. В подпахотном горизонте биологические процессы прямо зависели от степени аэрации и гумусированностн почвы. Наибольшая бногенность слоя 20-40 см отмечена при безотвальном рыхлении на 40 см и вспашке на 25 см с подпахотным рыхлением на 15 см.

Исследования биологических свойств среднесуглинистой дерново-подзолистой почвы проведены также на опытном поле бывшего учхоза ТСХА "Коробово" в семипольном севообороте в посевах кукурузы . Результаты наблюдений убедительно показали положительную роль почвоуглуб-ляюших обработок по таким биологическим показателям как выделение почвой углекислого газа и поглощению ею кислорода, содержание нитратного азота, разложение льняного полотна и изменение окислительно-восстановительного потенциала особенно на фоне совместного внесения ми-

неральных и органических удобрений (М|;оР)ЯКио+ 56 т/га навоз). Такая активизация биологических процессов приводит к достаточно быстрому, окультуриванию подпахотного слоя почвы.

Наиболее перспективна в деле оптимизации биологических процессов локализация внесения минеральных удобрений Трехлетние исследования, проведенные на опытном поле Смоленского филиала ВИУА, свидетельствуют о том, что биологическая активность почвы оказалась выше при локальном способе внесения удобрений на уплотненной почве. Так, суммарная оценка биологической активности показала, что локализация удобрений увеличивала биологический "тонус" при плотности почвы 1,0 г/см3 на 14%, а при плотности 1,5 г/см1 - на 25%.

Исследованиям» последних лет было выявлено, что локальный способ внесения минеральных удобрений (Н^Р^Ки) на умеренном фоне химизации оказал положительное влияние на биологическое состояние почвы, как а пахотном, так и в подпахотном горизонтах.

Использование повышенных норм минеральных удобрений (М^РмК») на интенсивном фоне вызывало депрессию ряда биологических процессов, в результате чего суммарная биологическая активность существенно снижалась по сравнению с умеренным фоном, в среднем на 37%.

Подтверждена отмеченная в ранее проведенных опытах в условиях ТСХА и учхоза "Коробово" положительная роль почвоуглубляющих обработок на фоне умеренных доз органических и минеральных удобрений в динамике биологических процессов пахотного и подпахотного слоев средне-суглинистой дерново-подзолистой почвы.

3.4. Оптимизация гумусового состояния разноокультуренпых дер— ново-подзолистых почв при совершенствовании ¿систем обработки - и удобрения.

Оптимизация гумусового баланса разноокультуренных дерново-подзолистых почв возможна лишь при научно обоснованном сочетании энергосберегающих и почвоуглубляющих обработок на фоне сбалансированных систем удобрения.

Для определения оптимизации баланса гумуса мы использовали условный показатель "фактор минерализации", представляющий собой отно- : шение фактического расхода гумуса при принятой системе обработки и удобрений к количеству гумуса, минерализация которого должна теоретически удовлеворятъ потребность культуры в азоте для создания заданного урожая (Вьюгин С.М.,1978). В настоящее время- многие его параметры пересмотрены и уточнены, введены поправочные коэффициенты, что позволяет использовать расчетные данные показателя с более высокой надежностью.

Данные, представленные в таблице 4, однозначно свидетельствуют о том, что культура растений и технология ее возделывания решающим образом определяет характер,- направления н темпы превращения органического вещества почвы. "

Таблица 4. Оценка технологий обработки и удобрений при оптимизации гумусового состояния почвы. Длительный опыт ТО£А. Средние данные за 1972-1977 гг. (по Лыкову, Вьюги ну, 1980 г.)

Технологии обработки "Удобрения Углерод гумуса, кг/га Фактор минерали заиии

ежегодная минералам 1ШЯ (ПО ВЫносу азота урожаем) фактическа я убыль (0 или прибыль Í+) ноаообразо ванне гумусовых ве-шест» суммарная ми-нераядаади*

Под бессменную рожь 0 NPK 354 308 -250 .100 247 300 497 400 1,40 uo

Под бессменный картофель 0 NPK 363 402 -650 -550 23 47 678 597 1,84 1,49

Пса бессменный лен 0 144 -150 6S 218 1,51

NPK 168 -100 127 ' 227 U5

Под озимую рожь a севообороте 0 NPK 330 371 -484 -300 179 248 664 54« 2,01 1,47 -

Так, бессменная рожь с ограниченной обработкой почвы характеризуется самой малой величиной фактора минерализации (1,40). Картофель оставляет мало'растительных остатков и покрывает свои потребности в азоте большей частью за счет запасов гумуса. В связи с многократными обработками под картофель происходит интенсивная нерациональная минерализация органического вещества, и значительная. часть минерализовавшегося азота теряется из лочвы, увеличивая тем самым его непроизводительные потери. Фактор минерализации для картофеля составил 1,84. Это значит, что непроизводительные потери органического вещества почвы под бессменным картофелем на 32% выше, чем под бессменной рожью.

Данные таблицы свидетельствуют о том, что систематическое применение минеральных удобрений уменьшает величину фактора минерализации. Если в почве под бессменной рожью величина фактора минерализации на контрольном варианте составила 1,40, то по фону NPK.-1.30. Длительное применение минеральных удобрений под бессменные картофель и леи, и в

севообороте также снижает величину фактора минерализации. В том же направлении действует периодическое известкование дерново-подзолистой почвы.

Снижение непроизводительных потерь органического вещества .рри сельскохозяйственном использовании дерново-подзолистой почвы путем совершенствования обработки почвы является важным направлением оптимизации гумусового баланса почвы. Подтверждают это положение результат длительного опыта станции Полеводства ТСХА. Во всех вариантах основной обработки почвы в опыте получены примерно равные урожаи (различия статистически недоказуемы). Что же касается динамики органического вещества почвы, то есть затрат гумуса на получение равного урожая, то здесь различия весьма значительны. В условиях применяемой системы удобрения в севообороте основная обработка почвы по типу отвальной вспашки на 25 см и вспашки на 25 см с подпахотным рыхлением на 15 см обеспечивает примерно равное количество гумуса: значения величины фактора минерализации также примерно одинаковы (1,41 и 134).

Мелкая малоинтенсивная обработка почвы по типу "дискования", наоборот, способствовала снижению величины фактора минерализации до 1,04, Минимальное значение величины этого фактора при поверхностной почвосберегающей обработке указывает на более рациональное использование продуктов минерализации органического вещества почвы полевыми культурами. Безотвальное рыхление почвы на 40 см при существующих параметрах систем удобрений и структуры посевов в севообороте оказалось наиболее нерациональной обработкой с точки зрения гумусового баланса (фактор минерализации 2,07). Результаты проведенных в течение 1985-1997 гг. исследований по оптимизации гумусированности среднесуглинистых почв с высокой степенью точности подтверждают результаты прошлых исследований. проведенных в условиях длительного опыта ТСХА и двух длительных опытов станции Полеводства ТСХА.

Анализ экспериментальных данных, полученных в опытах на разногу-муснрованных почвах, позволяет установить принципиальное положение о том, что окультуренные высокогумусироваяные почвы расходуют больше органического вещества не только для удовлетворения потребности растений в азоте, но и для поддержания высокого биологического потенциала.

Таким образом, основные условия оптимизации гумусового баланса на 1 разногумусированных почвах требуют неодинакового возмещения органического вещества: на малогумусированных почвах бездефицитный баланс гумуса достигается с гораздо меньшими усилиями, чем на высокотумусиро-ванных почвах: В згой связи приемы обработки почвы по своему воздействию на превращение органического вещества в разногумусированных почвах будут существенно различаться;, на окультуренных почвах отрицательная роль обработки в изменении гумусового баланса значительно больше.

Подтверждением вышеуказанного являются результаты определения фактора минерализации по вариантам ряда мелкоделяиочных опытов, проведенных за время исследований. Если в опыте на малогумусирова иной почве ■ »

в среднем по четырем способам обработки величина фактора минерализации составила 1,16, то в опыте на высоко гумус! ¡рованной почве она была равна

1,35;

Применение высоких доз минеральных удобрений, как правило, снижает величину фактора минерализации, поскольку доля использования культурными растениями почвенного азота значительно снижается, при этом часть азота потребляется растениями из удобрений.

Как отмечалось выше, увеличение потерь гумуса на. окультуренной почве зависит не только от уровня интенсивности биологических процессов, но и в значительной степени обусловлено большим выкосом почвенного азо- ( та полевыми культурами.

Так, в наших опытах величина урожая на высокотумусированной (2,68 %) почве в 1,5-2,5 раза выше, чем на слабоокулыуренной, с низким содержанием гумуса (0,98 %) в почве. В связи с этим, расход гумуса для удовлетворения потребности полевых культур в азоте на окультуренной почве/ без применения удобрений В 2 раза, а по фону минеральных удобрений в 1,6 выше, чем на слабоокультуренной.

Двухлетние вегетационно-полевые опыты с использованием доказывают, что окультуренность и степень уплотнения почвы (через последнюю мы пытались моделировать интенсивность обработки почвы) оказывают большое влияние на превращение азота удобрений и почвы. Так, в среднем за время опыта уплотнение почвы с 1,0 г/см1 до 1,4 г/см3 способствовало значительному увеличению коэффнциента:использования меченого азота удобрений. Аналогично уплотнению действовало на коэффициент использования азота применение ингибитора нитрификации "М-Бегуе".-

Большне масштабы использования азота удобрений на вариантах с уплотнением (малоинтенсивная обработка) и применением ингибитора нитрификации обусловливают уменьшение потребления азота собственно почвы, то есть способствуют оптимизации потребления гумусовых запасов почвы.

4.0ппшнзаияя применения средств зашиты растений от сорняков, вредителей и болезней.

По данным, полученным в длительном опыте ТСХА, можно судить о положительной роли севооборота в снижении засоренности озимой ржи по сравнению с выращиванием озимой ржи в течение бб лет па одном и том же поле. В севообороте общий уровень засоренности составил 56,6%, в т.ч. малолетними 59,3%, а многолетними сорняками 37,8% от засоренности бессменкой ржи.

В практике сельскохозяйственного производства большое значение • для уничтожения сорняков имеет механическая обработка почвы.

Проведенные нами в 1974-1976 гг. исследования показали неодинаковое влияние способов основной обработки не только на засоренность пашни, но и на общий запас семян сорняков н их распределение по профилю почвы. В пахотном слое по вспашке находилось 72,5%, по вспашке с подпахотным

рыхлением 64,1% всех запасов семян, то по дискованию 74,7%, а по безотвальному рыхлению - 95,9%. Такое распределение семян по профилю почвы привело к разному уровню засоренности культурных растений по способам обработки. Рост засоренности посевов полевых культур по сравнению со вспашкой по дискованию составил 124%, а по глубокому безотвальному рыхлению 132%.

Дальнейшие исследования по разработке комплекса защитных мероприятий от сорных растений проводились в условиях Смоленской области при разных комбинациях основных звеньев систем земледелия. В семипольном севообороте бывшего учхоза ТСХА "Коробово" подтверждена - соро-очищающая эффективность отвальной вспашки на 20-22 см самостоятельной или с рыхлением подпахотного горизонта специальными щелевателями, разработанными с участием автора, как в посевах ячменя, так и в посевах кукурузы на силос. Применяемые в опыте гербициды способствуют снижению засоренности ячменя и кукурузы по минеральному фону в среднем в 4,1-4,2 раза, а по оргаво-минеральному фону в 6,2-6,5 раза: Подобное снижение засоренности ячменя и кукурузы при совместном внесении органических и минеральных удобрений способствует повышению культуры современного земледелия. Возделывание в севообороте клеверстшофеечной смеси многократно снизило засоренность посевов за счет их биологического подавления культурными растениями. '

• Используя метод корреляционного и регрессионного анализа можно установить ряд интересных взаимосвязей между продуктивностью сельскохозяйственных : культур и фитосанитарным состоянием лс^севов. Например, между общей засоренностью посевов и урожайностью ячменя (табл.5) обнаружена тесная отрицательная корреляционная зависимость равная -0,89. Судя по коэффициенту детерминации урожайность на 79% определяется обилием сорняков во время их учета в посевах ячменя.

Таблица 5. Статистическая зависимость между фитосанитарным состоянием посевов ячменя и его продуктивностью* полевой опыт, учхоз "Смоленское",1994 г.

Показателя. ' Коэффициент корреляцииг Коэффициент детерминации Уравнення регрессии

Всего сорняков, игг/м1 -0,89 79,2. Г=52,9А27х

в т.ч. малолетние, шт/м1 -0.85 72^ y-53.5-0.35x

в' т.ч. многолетние. шт/мг -0,92 84,6 у-49,76-1,02х

Сухая масса сорняков, г/га. -0,85 724 у-50,05-1,92»

Корневые гвилк, % - -0,78 60,8 у-54,64-1.63х

Болезни листьев и колоса % -0,69 47,6 у-63,33-1,83х

Вредители, игг/м1 -0.82 67Д. у=48.88-0,34х

Взаимосвязь между общим числом сорняков и урожаем ячменя описывается уравнением прямой линии у=52,9-0,27х. Отмечена также сильная отрицательная, корреляционная связь между величиной урожая ячменя и такими показателями фитосанитарного состояния как сухая масса сорняков (г"-0,85), корневые гнили (г=-0,78), развитие болезней листьев и колоса (г=-0,69), которые описываются соответствующими уравнениями регрессии. Ус-тааоазена тесная отрицательная корреляционная зависимость между численностью вредителей ячменя и его продуктивностью, описываемая следующим уравнением регрессии у=48,88-0,34х.

По другим культурам севооборота также прослеживаются разной степени силы корреляционные связи. Статистическими расчетами установлено, что доля изменений урожайности сена клевера от уровня засоренности посевов оказалась равной 16%, а по сухой массе 14,4%, Это обусловлено количественным и качественным снижением засоренности посевов и уменьшением отрицательного влияния сорняков на формирование травостоя клевера. Это связано с тем, что посевы клевера были отличного качества и в борьбе с сорняками успешно сработал биологический фактор.

В посевах озимой пшеницы доля влияния засоренности в изменении ее продуктивности составила 9,0-17,6%. На первый план в снижении продуктивности озимой пшеницы выходят поражение ее фузариозными корневыми гнилями (коэффициент детерминации равен 54,8%) и болезнями листьев и колоса (коэффициент детерминации равен 77,4%). Таким образом, при оптимизации средств защиты растений необходимо предусматривать меропрня--тия, направленные на ослабление или полное устранение болезней озимой пшеницы. На основании приведенных уравнений регрессий можно разрабатывать теоретически возможные урожаи сельскохозяйственных культур при оптимизации их фитосанитарного состояния. Однако оптимальные параметры будут таковыми а том'случае, если составляющие элементы системы земледелия будут находиться на высоком технологическом уровне.

Широкомасштабное использование в сельскохозяйственном производстве пестицидов обеспечивается отрицательными экологическими последствиями на окружающую среду. В этой связи необходим объективный строгий контроль над регламентом химических средств защиты растений, передвижением их по профилю почвы, накоплению в продуктах урожая.

Трехлетние данные об остатках пестицидов в почве и растениях свидетельствуют о важности этой проблемы при оптимизации применения средств химизации в системах земледелия биологической направленности. Если в первый год использования 2,4ДА 40% в.к. в дозе 2,5 л/га остатки аминной соли в пахотном слое почвы были незначительны (0,002-0,004 мг/кг), то на второй год они составили 0,01-0,06 мг/кг, а на третий год уже был превышен ПДК в 1,5-3,3 раза. Обнаружены остатки гербицида да третий год использования в зерне фуражного ячменя от 0,10 до 0,45 мг/кг в зависимости от норм внесения при ПДК равном 0,1 мг/кг. Почвоуглубление снижает остатки препарата в растительной продукции.

Изучение эффективности комплексного систематического использования химических средств при повторном возделывании ячменя и кукурузы проявилось в мелкоделяночных опытах учхоза "Смоленское", Рассчитанная нами эффективность гербицидов на умеренном фоне {2л/га 2,4 ДА+0,33 л/га лонтрела) составила 63,7%, а при увеличении дозы препарата до 2,5 л/га не обеспечила полной гибели сорняков и составила 79,7%. С другой стороны следует заметить, что на органическом фоне с использованием только агротехнических приемов борьбы с сорняками их гибель составила 67%, то есть она находилась на уровне умеренного использования гербицидов.'

Таким образом, используемые в опытах гербициды даже в максимальных дозах не обеспечивают полного очищения посевов не только ячменя, но и такой пропашной культуры как кукуруза. В этой связи необходим поиск более эффективных препаратов. С другой стороны, при переходе земледелия на биологические основы необходимо для ¡снижения экологической нагрузки в определенных случаях использовать механические приемы уничтожения сорняков и доведения их числа до безопасного уровня (рис. I).

РАС. 1 Эшрия^пханвтА^^нп^лрмямглт« tttnpofex ИХ ' <T«JM u ]>»-199} r t ifi

5. Агр оэ коном нческа я и энергетическая оценка основных звеньев систем земледелия экологической направленности.

Обязательным условием При оценке устойчивости сельскохозяйственных культур при различных системах удобрения должен быть дифференцированный анализ урожайных данных во времени и учет их стабильности при разных уровнях потенциального плодородия. Это наглядно видно при анализе итогов длительного опыта ТСХА.

Сравнение урожайных данных за 64-летний период опыта при внесении в среднем и 16,3 т/га навоза показывает неодинаковое влияние этих удобрений на эффективное плодородие почвы. Однако при равных урожаях в сравниваемых вариантах показатели потенциального плодородия почвы неизмеримо лучше при систематическом унавоживании.

Вместе с тем влияние потенциального плодородия и гумусированно-стн в длительном опыте ТСХА становится очевидным (даже в условиях принятой агротехники), если погодные условия года сильно отклоняются от среднего многолетнего уровня. Так, средние урожаи озимой ржи и картофеля в экстремальные по погодным условиям годы были всегда выше на вариантах с внесением органических удобрений. Снижение урожаев на унавоженных делянках в экстремальные годы по отношению к урожаям за весь период опыта заметно меньше, .Средний урожай бессменной ржи в экстремальные годы в варианте ЫРК составил 77% от урожая за весь период опыта, а в варианте с внесением навоза - 83%. Аналогичные данные получены по бессменному картофелю 68 и 80% соответственно. Более гумусировакные почвы,. следовательно, способны лучше противостоять погодным факторам и сохранять благоприятные для роста и развития растений условия.

Результаты статистического анализа динамики урожая .озимой ржи свидетельствуют о том, что на унавоживаемых делянках динамика урожаев в большей степени соответствует закону нормального распределения: относительная и абсолютная колеблемость урожайности при большем содержании в почве гумуса самая низкая. Наклон линии регрессии изменяется по вариантам удобрений, причем эти изменения больше для бессменной ржи. Изменение наклона линий регрессии к оси абсцисс свидетельствует о взаимодействии удобрений с погодными н почвенными условиями. Аналогичные результаты получены и для картофеля. .

Изменения продуктивности сельскохозяйственных культур при разном сочетании основных звеньев систем земледелия на легкосуглннистых старопахотных дерново-подзолистых почвах хорошо прослеживаются при анализе урожайных данных, полученных в двух длительных опытах станции Полеводства ТСХА. Величина урожаев полевых культур как за весь период проведения опытов (20-22 года), так и за последние три года по изучаемым системам обработки н удобрений существенно не изменялась. Однако, анализируя урожайные данные двух полевых опытов следует отметить факт роста продуктивности сельскохозяйственных культур во времени , что свидетельствует о повышении эффективного плодородия почвы при принятых сево*

оборотах , системе удобрения и системе обработки почвы. Отсутствие различий урожаев культур по вариантам опытов свидетельствует о равной эф-. фективности изучаемых звеньев систем земледелия и о возможности выбора наиболее оптимального сочетания основных звеньев систем земледелия.

Анализ урожайных данных, полученных в опыте в учхозе "Коробово" свидетельствует о высокой эффективности углубления пахотного слоя разными орудиями на фоне неодинаковых систем удобрений. За роташпо севооборота самый высокий урожай был получен при сочетании чизелевания и дискования на фоне полной дозы минеральных и органических удобрений ( Н,£мР(11К|2о + 20т/га навоза ) - 371,1 ц/га з.ед. Прибавка урожая по сравнению с обычной вспашкой при тех же удобрениях составила 62 ц/га з. ед. или 20%, при половинной дозе минеральных удобрений, внесенных локально в сочетании с навозом (N¡1 Р« К« +■ 2От/га навоза), получена прибавка в 16 %. Вспашка с щелеванием обеспечила прирост урожая соответственно в 10 и 9 % по сравнению с обычной вспашкой в среднем по изучаемым фонам удобрений.

Таблица б. Влияние способов обработки и разных систем применения

агрохимикатов на урожайность культур севооборота, среднее за ротацию, 1991-1997 гг., учхоз "Смоленское".

Обработка Фон Урожайность зерновых ед. о/га Процентное отношение к:

• ■ вспашке на 20-22 интенсивному фону

Вспашка на 20-22 см Интенсивный 41,1 100,0 100,0

Минимальный 35,4 100,0 86,1

Умеренный 36,7 100,0 89,3

Органический 35,8 100,0 86,5

Вспашка Н&20-22 см с Интенсивный 44,9 109,2 100,0

щелеванием на 35 см Минимальный 38,2 107,9 85.1

Умеренный 39,4 107,4 87,8

Органический ' 37,9 105,9 84,4

Чизелевание на 35 см Интенсивный 44,4 108,0 - 100,0

с дискованием на 10- Минимальный 37,8 106,8 85,1

12 см Умеренный 40,7 110,9 91,7

Органический 39,0 108,9 87,8

НСРо$ (обработка) 2,4 ц

НСР(|) { фон) 1,8 ц

Анализ урожайных данных свидетельствует о том, что наивысший урожай в пересчете на зерновые единицы был получен в варианте с применением вспашки с щелеванием и чизелевания с дискованием на интенсивном фоне - 44,9 и 44,4 ц/га (табл.6). Остальные фоны, то есть минимальный, умеренный и органический обеспечивали примерно равную продуктивность на. уровне 84,4-91,7% от интенсивного фона и прибавки урожая между фонами часто оказывались несущественными или находились на уровне наименьшей существенной разности.

Для обобщающей характеристики действия систем удобрений и дальнейшей их оптимизации в таблице 7 приведена биоэнергетическая оценка возделываемых в опыте культур. '

Интенсивная система удобрений (К,3Р4)К,5) повышает энергетическую эффективность возделываемых сельскохозяйственных культур (к=3,21).Энергетвческий коэффициент по органическому фону ( навоз, 15 т/га ) составил 3,18,а по минимальному (Из&Рл Кл) - 3,17. То есть по энергетической эффективности оба фона примерно одинаковы.

Таблица 7. Биоэнергетическая оценка различных уровней использова-' ння агрохнмнкатов в зернотравяном севообороте, среднее за: 1991-1996 гг.

.Фон Совокупная энергия Млж 10 5 на 1 га. Энергия, накопленная урожаем Мдж 103 на 1 га, Энсргети ческий коэффициент

Минимальный N3dPji К„ 154,9 490,3 3,17

Умеренный N^P^IC» 185,9 566.8 3,05

Интенсивный NWP„K„ 191,8 ¿16,0 3,21

Органический 15 т/га, навоз 158 5023 3,18

Таким образом, биоэнергетическая оценка севооборота свидетельствует о довольно высокой эффективности локального внесения удобрений на минимальном фоне, а также органического фона как главного фактора системы земледелия биологической направленности.

Методы корреляционного н регрессионного анализа позволяют осуще-.' ствить дифференцированный подход к поиску доли влияния основных свойств почв, определяющих их плодородие в формировании урожаев сельскохозяйственных культур, позволяет расширить возможности поиска оптимальных их показателей при совершенствовании технологии возделывания полевых культур в условнях ландшафтного земледелия. Используя метод множественной регрессии, мы получили модель урожайности озимой пше-

НН11Ы с уметом восьми ведущих переменных агрофизических факторов сред-нео культурен ной среднесуглинистой дерново-подзолистой почвы.

где Х| и Х1 - влажность почвы 0-20 см и 20-40 см;

X з и X» - твердость почвы 0-20 см и 20-40 см;

X 5 и Х$ - плотность почвы 0-20 и 20-40 см г

X ч и X» - водопрочность структуры почвы 0-20 см и 20-40 см.

Коэффициент множественной корреляции равен 0,83, а коэффициент детерминации составил 0,69, что соответствует достаточно высокому уровню их надежности и являются обнадеживающим фактором при составлении прогноза урожайности в зависимости не только от динамики агрофизических свойств пахотного и подпахотного слоев после их оптимизации, но и других показателей, приведенных в диссертации.

б. Нормативно-технологические показатели основных звеньев систем земледелия экологической и агроландшафтной направленности.

Создание экологически оправданных систем земледелия и устойчивых агроландшафтов требует разработки определенных параметров рационального соотношения структуры сельскохозяйственных угодий и режимов их использования, нормативных показателей, агротехнических, почвенных и ландшафтных элементов. Однако на современном этапе развития общества это усложняется вследствие природной индивидуальности, разнообразия, и сложного взаимодействия элементарных ландшафтов, а также практически полным отсутствием единой системы нормативов. В связи с этим, на основании собственных исследований и литературных данных нами предпринята попытка сформировать некоторые нормативы основных звеньев систем земледелия экологической и ландшафтной направленности.

6.1. Нормативы воспроизводства почвенного плодородия. ■

Для ведения сельскохозяйственного производства в настоящее время при недостаточном обеспечении материально-техническими ресурсами необходимо добиться такого положения, когда круговорот питательных веществ в агроценозе был бы стабильным. Потенциальная величина почвенного плодородия будет в данном случае невысокой и не совпадать с оптимальными показателями из-за малого поступления искусственных химикатов и вследствие этого параметры почвенного плодородия, или нормативы почвы, будут невысоким». Однако они позволят получать относительно устойчивые средние уровни урожаев зерновых, пропашных и кормовых культур с хорошим качеством. .

В таблице 8 приведены нормативы воспроизводства плодородия дерново-подзолистых среднесуглинистых почв для основных сельскохозяйст-

венных культур с использованием собственных данных и данных других авторов (Смирнов, 1968,1972; Карманов, 1995; Каштанов, 1988; Литвак,1990; Образцов, 1990; Кирюшин,199б; Каштанов^! втушенко,1997;).

Таблица 8. Нормативы воспроизводства плодородия дерново-

подзолистых среднесу глин истых почв при возделыванин ■ основных сельскохозяйственны* культур в кеиятенспвкых системах земледелия..

Нормативы Яровые зерновые культуры Озимые зерновые культуры Пропашные культуры. Однолет. травы на сено Многолетние травы на сено

Агрофизические свойства

Мощность пахотного слоя.см 20 20 22 18 18

Контурность (не менее), га 10-12 10-12 10-12 10-12 10-12

Плотность почвы,г/см3 1Д5.1.35 1,30-1,40 1.20-1,35 1,30-1,40 1,35-1,45

Твердость почвы,кг/см1 20-22 20-25 , 10-15 15-20 20-25

Водоироч ностъ структу-ры.% 45-50 45-50 50-55 45-50 45-50

Коэффициент структурности 1,10 1,10 1,П 1.10 1,10 *

Наименьшая влзгоем-кость.% 20-25 20-25 25-30 20-25 20-25

Агрохимические свойства

Гумус, % 1,65 1,75 ■ 1,85 1,60 - 2,00

Запасы гумус», т/га 42-45 46-49 49-55 37-40 49-52

Фактор мннералнзашт 1,51 1.40 - 1,84 1,47 1,00

Подвижный фосфор, мг/кг 100-120 100-120 100-120 100-120 100-120

Обменный калий, мг/кг 80-100 80-100' 80-100 80-100 80-100

Медь, мг/кг 2-3 2-3 2-3: 2-3' 2-3

Цинк, мг/кг 5-6 5-6 5-6 5-6 5-6

Бор, мг/кг 0,4-0.5 0,4-0.5. 0,5-0,6 0,4-0,5 0,4-0,5

Молибден, мг/кг 5-6 5-6 5-6 5-6 5-6

Урожайность, ц/га 16-18. 16-18 100-120 16-18 20-25

Для поддержания указанных нормативов агрофизических и агрохимических свойств необходимо внесение невысоких доз органических (5-7 т/га)

и минеральных удобрений (ЪЬоРзоКоо) с учетом биологических требований культур на фоне интегрированной защиты растений.

По нашим расчетам указанные нормативы обеспечивают урожайность яровых и озимых культур в 16-18 и/га, картофеля 100-120 ц/га, сена однолетках трав 16-18, сена многолетних трав 20-25ц/га.

6.2, Нормативы химического загрязнения

При определении нормативов химического загрязнения агроэкосистем важно учитывать загрязнения сельскохозяйственных ландшафтов." К числу преобладающих загрязняющих веществ принадлежат тяжелые металлы -кадмий, ртуть, цинк, никель, медь, свинец и некоторые неметаллы - фтор к * мышьяк. Главными источниками поступления тяжелых металлов в окружающую среду являются газопылевые выбросы промышленных предприятий, автотранспорта, органические и минеральные удобрения, коммунальные отходы, осадки сточных вод и пестициды.

В таблице 9 представлены обобщенные данные, полученные на основании собственных исследований и литературных сведений (Обухов, Ефре-мов,1988; Ильин,1995) о долевом участии основных источников загрязнения сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами.

Таблица 9. Долевое участие основных источников загрязнения сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами, %

Химическая элемент. Удобрения Песта пилы Известковые материалы Полив сточными водами

органические азотные фосфорные

Марганец . 12,5 - 24.® 19,6 41,1

Хром 2,5 1,5 32,0 - 4,8 59,2

Никель 8,4 7,6 7.7 • 10,7 65.6 *

Кобальт 5,5 31,6 7.5 2,6 52.8

Медь 2Д 0.9 4,7 9,5 . 3,1 79.6

Цинк и 0,08 4,6 0,12 1,1 92,9

Сеянец 2,5 1.0 4,9 20,6 20,7 50,3

Олово 3.8 2,6 4,4 - .0.8 88,4

Молибден 2,4 25,0 ■ 26,2" - 8,2 38,2

Ртуть 3,4 . 12,6 0,96 50,4 1,8 30,9

Фтор 0,04 -■ 97,2 0,16 1.7 0,9

Кадмий 6,1 и 7,0 - 0.8 84,8

Мышьяк 5,7 7.6 44,5 37,2 0,9 . 4,1

Селен 24,0 • 41,7 - 1,0 33,3

г$

Согласно данным таблицы наиболее опасными источниками поступления тяжелых металлов на сельхозугодья являются сточные воды, фосфорные и органические удобрения; Несколько меньше объемы тяжелых металлов, поступающих с известковыми материалами к азотными удобрениями. С пестицидами поступают в больших количествах в почву от общего объема ртуть -50,4; мышьяк - 37,2 и свинец 20,6%. Главным источником поступления в почву фтора являются фосфорные удобрения (97,2%), а 92,9% цинка попадает в почву со сточными водами. Приведенные данные позволят правильно ориентироваться при моделировании оптимальных значений, главных звеньев систем земледелия - удобрений и защиты растений и использования для полива сточных вод.

б^. Нормативы фитосаимтарного состояния.

При разработке фитосэлитарных нормативов использовали собственные данные и данные ряда авторов (Баздырев, Смирнов,1986; Баздырев, Сафонов, 1990; Исаев,1990). Установлены наиболее вредоносные биологические группы и виды сорных растений в посевах основных сельскохозяйственных культур и сроки появления всходов основных сорняков в течение вегетационного периода.

Б таблице 10 приведены примерные нормативы засоренности основных сельскохозяйственных культур малолетними и многолетними сорняками и даны ориентировочные потери продуктивности полевых культур, выраженные в общей энергии.

Таблица 10. Нормативы агроэкологического уровня засоренности посевов сельскохозяйственных культур.

Культуры Засоренность, шт/м1 Потери урожая мДж/га

Всего сорняков Малолетние Многолетние

Озимая рожь 40 35 5 3547

Озимая .пшеница 35 31 4 267S

Ячмень 40 36 '4 3922

Овес 42. 34 8 4869 '

Гречиха 42 36 6 2132

Лен-долгунец 31 26 5 1093

Кукуруза на силос 18 . " 14 4 2819

Корм.корнещюлы 21 17 4- 9375

Картофель 17 14 3 «231

Однолетние травы 39 31 S 2082

Многолетние травы 33 '26 7 3669

При данном уровне засоренности без проведения интенсивных мероприятий по борьбе с сорняками возможно снижение продуктивности агроце-нозовна 15-20%.

Для снижения нормативной или пороговой засоренности до безопасного уровня нами разработана система мероприятий по борьбе с сорными растениями предполагающая использование комплекса экономически выгодных . и экологически безопасных мероприятий. •

Установить норматив распространения и развития болезней сельскохозяйственных культур сложно из-за сильной зависимости болезней от внешних факторов: температуры и влажности почвы и воздуха, устойчивости сорта, наличия ветра, осадков и тл.

Нами предпринята попытка на основании собственных и литературных данных разработать предварительные нормативы распространения и развития болезней сельскохозяйственных культур (табл.11).

Таблица II. Нормативы распространения и развития болезней сельскохозяйственных культур.

Культура Болезни Фаза развитая растений Распростране нне болезней, %Р Развитие болезней, Потеря урожая мДж/га

Ячмень корневые гнили Р-начало вегетации И-цаетенне 6-8 11-18 1875

Яровая пшеница ржавчина Р-начало вегетации К - полная спелость 5-8 17-20 1159

Озимая пшеница септориоз листьев Р-начало вегетации К-цветение 6-8 18-25 2296

Озимые культуры снежная плесень Кушение (весна) 25-28 - 4304

Лен-долгунец ПОЛ И СПОрО! семян р - уборка Я-уборка 8-14 8-14 761 '

Картофель фнтофтороз Р - полная спелость К - конец цветения 5-6 25-35 26063

Кормовая свекла. церкоспороз В период накопления массы корнеплодами 30-35 14-18 31469

Предложенные нормативы засоренности посевов, распространения и развития болезней позволят моделировать мероприятия по уходу за сельскохозяйственными культурами в условиях ландшафтного земледелия без заметного экологоэ кономического ущерба при минимальной пестикидной нагрузке на агроценозы.

Основные выводы.

На основании длительных палевых опытов, в том числе опыта ТСХА, заложенного по инициативе Д.Н. Прянишникова, впервые для условий Центрального района Нечерноземной зоны России теоретически обоснованы, разработаны и комплексно оценены приемы оптимизации основных элементов систем земледелия биологической направленности, дана их энергетическая оценка. Предложены нормативно-технологические показатели агроэко-логической оптимизации систем земледелия.

1. Для оптимизации агрофизических свойств суглинистых дерново-подзолистых почв необходимо проведение комплексного окультуривания посредством совместного внесения органических и минеральных удобрений на фоне вспашки с одновременным подпахотным рыхлением почвы ножами-щелерезами конструкции ССХИ или чнэелевания. При этом твердость подпахотного слоя уменьшается на 25-30%, плотность - на 7,9-10,3%, а водо-прочность увеличивается на - 8,8%.

2. Предложенные оптимальные параметры агрофизических свойств среднесуглинистой среднеокулыуренной дерново-подзолистой почвы позволяют сделать вывод о том, что после интенсивного окультуривания нет необходимости затрачивать большие энергетические средства на проведение частых глубоких обработок, сопровождаемых внесением больших доз удобрений. Для придания оптимального состояния почве, в данном случае достаточно проведения недорогостоящих мелкорыхлящих обработок.

3. Энергосберегающая поверхностная дисковая обработка почвы на 1012 см способствует окультуриванию пахотного слоя в звене севооборота: озимые-пропашные-озимые на фоне Ы-^РюКио (под озимые) и М^РооКцо совместно с 20 т/га навоза (под пропашные). Для оптимизации агрохимических свойств подпахотного горизонта необходимо обязательное рыхление подпахотного слоя почвы при одновременном внесении удобрения.

4. На разноокультуренных дерново-подзолистых почвах установлена высокая агроэкономическая и экологическая эффективность локального внесения минеральных удобрений. При снижении нормы внесения на 25-30% по сравнению с разбросным внесением этот способ дает такую же урожайность. Однако , при рыхлении подпахотного слоя почвы эффективность локального внесения снижается.

* 5. Существенное влия ние изучаемые способы экологизации систем земледелия оказали на загрязненность почв тяжелыми металлами. На интенсивном (ИэзРазКаз) и умеренном (N я Р « К4«,) уровнях химизации в хонце ротации шестипольного севооборота: 1 .Ячмень;. 2-Гречиха; 3.Однолетние

травы; 4.Ячмень с подсевом клевера; 5.Клевер; б. Озимая пшеница обнаружено титана, цинка, свинца, стронция несколько больше, чем на минимальном (М)бРз|Кз|) и органическом (навоз, 15 т/га) вариантах. В свою очередь, на органическом фоне содержание в почве хрома и марганца было несколько выше по сравнению с умеренным уровнем химизации. На вариантах с чизе-левзнием выше содержание свинца и стронция. Причины этого явления и способы его устранения требуют более глубоких исследований.

б. Биологическая активность дерново-подзолистой почвы при разных , технологиях возделывания озимой ржи неодинакова. Малоинтенсивная обработка почвы под бессменной рожью приводит к накоплению органического вещества и соответственно активизирует биологические процессы. Интенсивная обработка почвы в плодосменном севообороте при наличии чистого пара сокращает запасы гумуса и снижает темпы активности почвенной био-ты в 1,46 раза.

Установлена положительная корреляционная зависимость (г=0,7-0,8) между биологическими свойствами дерново-подзолистой почвы и уровнем гумусированности пахотного и подпахотного слоев.

Интенсивные почвенно-микробиологаческие процессы в звене севооборота: озимые-пропашные-озимые характерны для вариантов опыта с почвоуглублением совместно со вспашкой и при глубоком безотвальном рыхлении почвы на 40 см. .

Исходя из комплексной оценки биологического "тонуса" почвы, наибольший суммарный показатель биологической активности относится к -вспашке с щелеванием и сочетанию чизелевания с дискованием при умеренных дозах минеральных (ЬГ^Р^^К«) и органических (навоз 15 т/га) удобрений. Повышенные нормы минеральных удобрений (МмРцК«) вызывают депрессию ряда биологических процессов, в результате чего суммарная биологическая активность снижается по сравнению с .умеренным фоном удобрений для слоя 0-20 см на - 32 -37%, для слоя 20-40 см на 22%.

Локальный способ внесения пониженных доз минеральных удобрений. (Кз«Рз,Кл) оказывает положительное влияние на биологическое состояние дерново-подзолистых почв..

7. Для оптимизации гумусового баланса разноокультуренных дерново- -подзолистых почв предложена усовершенствованная методика расчета величины "фактора минерализации*, позволяющая вычленить роль обработки в превращении органического вещества почвы и рассчитать дозы органических удобрений для расширенного воспроизводства гумуса. Величина "фактора минерализации" тем выше, чем интенсивнее обработка почвы.

8. В условиях длительного опыта ТСХА малоштенсивная обработка

под озимую рожь и лен-долгунец обеспечивают невысокие размеры непро-

изводительной минерализации органического вещества (фактор минерал иза-

цин 1,40 и 1,51) по сравнению с интенсивной обработкой под картофель (фактор минерализации 1,84).

9. Общий уровень о культурен кости И гумусирован кости дерново-подзолистой почвы значительно влияет на оценку обработки почвы, как фактора сильно действующего на гумусовый баланс- Вместе с тем окультуривание почвы не изменяет1 направленности действия способов обработки на гумусовый баланс почвы: потери гумуса возрастают прн переходе от минимальной к интенсивным системам обработки почвы.

Вместе с тем процессы закрепления (гумификации) свежего органического вещества в пахотной почве мало зависят от способов обработки почвы. Положительное влияние на коэффициент гумификации оказывает применение минеральных удобрений. На малогумусированной почве процессы гумификации проходят более интенсивными темпами, чем на высокогумуси-ро ванной.

10. В опыте с азотными удобрениями, мечеными Ы15, наблюдалось по-■ вышение использования азота удобрений и уменьшения использования азота

почвы при снижении интенсивности обработки почвы до полного отказа от нее.

11. Разработанная и испытанная в опытах интегрированная защита растений включает в себе следующие звенья: разноинтенсивная переменная по глубине обработка почвы, минимально возможные дозы пестицидов и соблюдение основ чередования культур в севообороте на фоне принятой технологии возделывания культурных растений.

Разработанный комплекс мероприятий существенно снижает фитоса-нитзрную напряженность агроаеноза.

12. Фитосанитарное состояние посевов на органическом фоне с агротехническими приемами ухода за растениями примерно такое же как и при

' умеренных дозах использования пестицидов (гибель сорняков составляет соответственно 67,0 и 63,7%). Поэтому при переходе к земледелию на биологической и ландшафтной основе необходимо для снижения экологической нагрузки использовать агротехнические приемы уничтожения сорняков.

13. Остатки гербицида 2,4-ДА, особенно при использовании повышенных норм, в растениях фуражного ячменя достаточно высокие. После трех лет применения их содержание превысило ДДК для лактирующих животных и яйценосной птицы, но находится в пределах допустимых концентраций для животных и птицы на откорме. Почвоуглубление существенно снижает остаточное количество препарата в продукции.

14. 'Разработаны модели оптимального фитосанитарного состояния сельскохозяйственных культур шестипольного севооборота.

зо

Рассчитанные уравнения регрессии рекомендуется использовать для прогнозирования урожайности полевых культур при оптимальных показателях их фитосанитарного состояния.

15. Систематическое 64-летнее применение в длительном опыте ТСХА невысоких доз минеральных (K44,3P4Tjj3Kj4.j) и органических (навоз 16,3 т/га) удобрений обеспечивает получение примерно равных урожаев озимой ржи и картофеля.

Статистический анализ подтвердил, что систематическое применение органических удобрений повышает устойчивость урожаев озимой ржи и картофеля и сокращает относительную колеблемость продуктивности указанных культур в благоприятные так и неблагоприятные по погодным условиям -годы.

16. При севооборотном возделывании урожаи озимой ржи и картофеля ' были более высокими и устойчивыми к отрицательному действию метеорологических факторов, особенно при длительном совместном внесении невысоких доз органических и минеральных удобрений.

17. На низкоплодородных среднесуглинистых почвах в условиях Смоленской области приемы почвоуглубления, осуществляемые ножами-щелерезами и чизельными плугами, на органо-минеральном фоне повышают продуктивность зернотравянопропашного севооборота в среднем на 12-15%, а биоэнергетическую эффективность возделываемых в севообороте культур на 11,6% по сравнению со вспашкой,

18. Продуктивность шестипольного севооборота на среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах средней степени окультуренности за ротацию при умеренной системе удобрений (NjjP^K«) составила 38,9 ц/га, прн интенсивном (N«Ps3Kg3*0) использовании минеральных удобрений 43,5 ц/га, при минимальном (NssPjiKji) локальном внесении удобрений - 37,1 ц/га, и по органическому (навоз, 15 т/га) фону - 37,6 ц/га.

19. Коэффициент энергетической эффективности возделывания пате- 4 вых культур севооборота для разных уровней химизации оказался следующим: интенсивный - 3,21; органический - 3,18; минимальный - 3,17; умеренный - 3,05. Таким образом, биоэнергетическая оценка севооборота свидетельствует о довольно высокой эффективности локального внесения минеральных удобрений на минимальном и органическом фонах с внесением в качестве основного удобрения навоза, как главного фактора системы земледелия биологической направленности.

20. Для моделирования оптимальных сочетаний основных свойств дерново-подзолистых почв для улучшения их плодородия и получения стабильных и высоких урожаев сельскохозяйственных культур предлагаем ис-

пользовать рассчитанные нами уравнения регрессии. Разработана математическая модель урожайности озимой пшеницы с учетом восьми ведущих пе-■ ременных агрофизических факторов среднеокультуренной дерново-подзолистой почвы.

21. Разработанные впервые на основании экспериментальных данных и литературных источников нормативы воспроизводства почвенного плодородия, химического загрязнения и фитосан«тарного состояния посевов позволяют моделировать системы земледелия экологической направленности для Центральных районов Нечерноземной зоны России.

Предложения производству

В условиях Центрального района Нечерноземной зоны России оптимальной следует считать систему земледелия, предусматривающую невысокие (ЫяРдьК«,) среднегодовые дозы минеральных удобрений, нижний предел доз пестицидов, рекомендованных для интенсивных технологий, в сочетании с углублением пахотного слоя чизельнымк плугами или ножами-щелерезами конструкции ССХИ.

Для контроля над оптимизацией основной обработки почвы с точки зрения рационального использования гумуса рекомендуется использовать условный показатель - фактор минерализации.

Методические разработки, выполненные в ходе диссертационных исследований целесообразно использовать в учебном процессе на агрономиче- • ском и экономическом факультетах сельскохозяйственных вузов.

Минеральные удобрения целесообразнее вносить локально в дозе в 1,4-1,7 раза меньшей, чем вразброс. Продуктивность культур севооборота при этом практически не снижается, ___

Органическая система удобрений обеспечивает получение стабильных урожаев культур севооборота (37,6 ц з. ед. с 1 га в среднем за ротацию севооборота) с хорошим качеством. Примерно такой результат получается приг внесении минеральных удобрений в эквиваленте по сумме элементов питания минеральных удобрений.

Разработанные нами нормативно-технологические показатели следует использовать при конструировании разных моделей систем земледелия современного периода развития отрасли в условиях Центрального района Нечерноземной зоны Россия.

Сложившаяся в стране экономическая ситуация порождает необходимость сочетания в системе земледелия экстенсивных и интенсивных подходов. Предстоит часть площадей выводить из оборота за счет интенсификации использования лучших земель. Имеется возможность в Смоленской области, например, больше получать грубых и сочных кормов с природных сенокосов и пастбищ, что позволит зарезервировать на пашне деградацийкные площади

■ 32' *

для восстановления их плодородия. В то же время на плодородных землях целесообразно размещать хотя бы небольшие, но интенсивные севообороты. *

Слисок основных работ, опубликованных по теме диссертации.

1. Лыков A.M., Вьюгин СМ. К методике манометрического определения биологической активности почвы с применением аппарата Варбурга Н Известия ТСХА.- 1973.-вып.4.-С 196-199.

2. Вьюгин СМ. Интенсивность дыхания как показатель эффективного плодородия дерново-подзолистой почвы // Сб.нзуч. тр. Вопросы интенсификации сельскохозяйственного производства. -Москва.: 1975, - С.133-135.

3.Лыков AJVI., Черников В,А„ Вьюгин СМ. Характеристика гумино-вых кислот интенсивно используемой дерново-подзолистой почвы // Извес-тм ТСХА.-1975.-ВЫП.2 - С. 100-105.

4. Лыков A.M., Четверня Круглое В.В., Выогин СМ. Биологические свойства дерново-подзолистой почвы как показатель эффективного плодородия. - Доклады ТСХА; 1975, в.209, С. 55-61.

5. Лыков AJVI., Манелля А.И., Вьюгин СМ. Влияние органического вещества дерново-подзолистой почвы и удобрений (навоза) на урожай озимой ржи и картофеля при длительном применении удобрений, севооборота и бессменных культур II ТЬвеегия ТСХА - 1977. Вып.]. - С.25-33.

6. Лыков A.M., Гриценко В.В*, Вьюгин СМ. Влияние способов обработки на содержание органического вещества в дерново-подзолистой почве и урожай полевых культур. - Доклады ТСХА, 1977, Вып. 234. С65-69.

7. Лыков AJVI., Гриценко B.I5., Вьюгин СМ. Влияние обработки на гумусовый баланс дерново-подзолистой почвы в интенсивном земледелии // Известия ТСХА. - 1978.-Вып.4. - С ЗА i.

8. Лыков А.М., Вьюгин С.М. Сравнительная оценка некоторых методов определения общего азота в дерново-подзолистых почвах // Известия ТСХА. - 1980.-Вып.2 - С.174-178.

9. Лыков А.М-, Вьюгин СМ.' Баланс гумуса в дерново-подзолистой почве разной степени окультуренноста в зависимости от основной обработки и внесения минеральных удобрений//Известия ТСХА. - 1980. -Вып.4.-С. 20-28.

10. Лыков A.M., Гриценко В.В., Вьюгин С.М. Гумусовый баланс легкосуглинистой дерново-подзолистой почвы и урожай полевых культур при длительном применении разноглубинной обработки и удобрений // Известия ТСХА. - 19S1. - Вып.4.- С.75-84.

11. Гордеев A.M., Выогин G .M, Прудникова А.ГЧ Батов В.И. Влияние подпахотного рыхления на улучшение свойств почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. Тезисы докладов научно-практической конференции. Смоленский филиал МСХА. - Смоленск, 1986,- С- J 30-132 J

12. Гордеев A.M., Вьюгпи С.М., Тишнн К.М., Батов В.И, Эффективность чизелевания как приема основной обработки почвы. - ЦНТИ. - №52. -1986. - Зс.

13. Ребрнн If.IT., Выогин С.М., Гордеев A.M. Методические указания по использованию программируемого микрокалькулятора "Электроника : Б3-34" и его аналогов для обработки экспериментальных данных полевого опыта. - Смоленск, 1986. - 35 с,

14. Тишин Б.М., Белокопытов BJH., Вьюгам С.М. Приспособление к плугу для рыхления подпахотного горизонта дерново-подзолистых почв. -ЦН"Ш.- №97.- 1986. - 3 с.

15. Пу понмн А.Л., Кочетов U.C., Вьюпш CJVÎ. и др. Рекомендации по углублению и разуплотнению пахотного слоя дерново-подзолистых почв. -Смоленск, 1987.-47 с.

16. Ребрнн И. П., Гордеев A.M., Вьюгпи CJM. Дисперсионный анализ экспериментальных данных с использованием микрокалькулятора БЭ-34 //Земледелие, - 1988. - N6.-C.63-64 ■

17. Вьюгнн С.М., Вьюги на Г.В. Изучение биометрических н статистических показателей культур сплошного сева в мелкодедяночных испытаниях. // Сб.науч. тр. Совершенствование экономического механизма хозяйствования и интенсификация отраслей АПК Смоленской области. - Смоленск. -1988.- С.108-110.

18. Прудникова А.Г., Гордеев A.M.. Выогин С.М., Батов BJÏ.' - Эффективность глубокого рыхления среднесугдинистых дерново-подзолистых почв H Сб.науч.тр. Совершенствование экономического механизма хозяйствования и интенсификация отраслей АПК Смоленской области. - Смоленск. -1988. С. 103-104.

19. Кочстоп U.C., Вьюгхи CAt. Методика гтанировакия полевых экспериментов на склоновых землях. // Известия ТСХА. - 1989. • Вып-3.' С.101-108.

20. Гордеев Вьюгнн С.М., ПрудннковаА.Г., Белокопытов

В.И. Энергосберегающие приемы углубления пахотного слоя дерново-подзолистых почв//Известия ТСХА. - 1989. - Вып. 4. - С.8-12.

21. Гордеев A.M., Выогин и др. Разуплотнение корнеобитаемого слоя почвы Н Земледелие.- 1989. -N9. - С. 49-51. •

22. Гордеев A.M., Вьюгин С.М., Шаманаев В.А. Оптимизация основных параметров плодородия почв при неблагоприятных для земледелия условиях Нечерноземной зоны.// Агрохимия. - 1990.-N1,- С. 33-41.

23. Гордеев A.M., Вьюгнн С.М., Бело коп ытов В.Н. Эффективность разуплотнения почвы // Земледелие.- 1990. - N 2-С.34-35.

24. Белокопытов В.Нп Тншнн Б.М., Гордеев A.M., Вьюгин С.М.

Эффективность приемов углубления пахотного слоя дерново-подзолистых почв. // Сб.науч..тр. Разработка и совершенствование рабочих органов сельскохозяйственных машин. - МСХА. - 1990. - С.10Ы05.

25. Вьюгнн С~М., Кочетов И.С. Совершенствован не методов планирования полевых экспериментов на склоновых землях Центрального Нечерноземья // Сб.науч. тр. Современные методы исследований в агрономии. -Барнаул. - 1990. С. 51-55.

26. Вьюгин С.М Влияние различных приемов обработки и удобрений на воспроизводство органического вещества дерново-подзолистой почвы // Сб.науч. тр. Интенсификация сельскохозяйственного производства. - Смоленск. 1990. С. 112-115.

27. Кочетов Н.С., Гордеев A.M., Вьюгин С.М. Энергосберегающие технологии обработки почв. - М.: Московский рабочий, 1990. - 165 с.

28. Вьюгин CJV1. Воспроизводство органического вещества //Система ведения агропромышленного комплекса Смоленской области до 2000 года. -Смоленск. -1991. - С. 70-81.

29. Вьюгин СМ., Гордеев A.M., Бадекин£ Н.Б. Изменение биологических и агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы как результат улучшения ее физического состояния: Сб. науч. тр. Агропромышленному комплексу интенсивное развитие. - МСХА, 1991-вып. 1,- С. 17-25.

30. Соколов O.A., Гордеев A.M., Вьюгин С,МЧ Цуриков JI.H. Эффективность локального внесения удобрений в условиях переуплотнения дерново-подзолистых почв // Агрохимия. - 1992- N6. С35-39.

31. Вмогня С.М., Гордеев A.M. Особенности земледелия в условиях земельной реформы // Сб.науч. тр. Пути оптимизации реформ в сельском хозяйстве. - Смоле не К.-1992. С. 41-46.

32. Вьюгин СЛ., Гордеев A.M., Бадекина Н.Б. Эффективность локального внесения удобрений на переуплотненных дерново-подзолистых почвах // Сб. науч. тр. с.-х. опытной станции им. Энгельгарда.- 1994. - Вып. 5.-C.1I5-121.

33. Вьюгин С.М., Гордеев А.МЧ Чмаров Н.П., Бадекина Н.Б. Влияние агроэкологических элементов земледелия на урожайность сельскохозяйственных культур // Сб. Проблемы развития новых форм хозяйствования на селе. - Смоленск,-1994-С. 32-33.

34. Вьюгин СМ., Гордеев Ю.Л., Выогина Г.В. Действие систематического применения аминной соли 2,4-Д на токсичность почвы // Сб.науч. тр. Проблемы развития новых форм хозяйствования на селе. Смоленск.- 1994. -С. 77-78.

35. Вьюгин СМ.,Гордеев А.М., Бадекина Н.Б., Гордеев Ю.А. Пути экологизации земледелия Центрального района Нечерноземной зоны // Земледелие. 1994.-N5. С. 19-21.

36. Гордеев Вьюгин СМ., Цурмков J1.II., Бадекина Н.Б.

Влияние локального применения удобрений на баланс тяжелых металлов при различной плотности почвы // Химия в сельском хозяйстве,- 1995.- N4.-С35-36.

37. Вьюгнн С.М. Пути экологизации земледелия Центральных районов Нечерноземной зоны России. // Проблемы земледелия в переходный период.. (Доклады международной конференции, посвященной 150-летю со дня рождения В.В. Докучаева).- Смоленск, 1995. -С.69-73.

38. Вьюгин СМ. Изменение агрофизических свойств дерново-подзолистой почвы при разных способах ее разуплотнения //Проблемы зем- " леделия в переходный период (Доклады международной конференции, по- 1 священной 150-летию со дня рождения В.В. Докучаева).- Смоленск, 1995. -С. 176-178.

39. Ладонмн В.Ф., Вьюгин СМ., Гордеев Ю.А. Оптимизация применения средств химизации в земледелии биологической направленности // Агрохимия. - 1996,-N2. С. 31-37.

40. Вьюгин СМ., Выогина Г.В. Баланс тяжелых металлов при разных условиях использования химикатов в посевах кукурузы // Докучаевское наследие в науке и практике (Доклады региональной научно-практической конференции к 150-летию В.В, Докучаева). - Смоленск. - 1996. - С. 82-83.

41. Гордеев А.М„ Вьюгин СМ., Гордеев Ю.А., Гомонов. А.А. Результаты исследований основных направлений биологнзацин земледелия Нечерноземной зоны // Научные труды РАСХН. СмолНИИСХ, СХИ. т.1., часть 2,-Смоленск.-1996. - С. 105-110.

42. Исяиов Р.А*, Скотников ИХ, Гордеев А.М., Вьюгин С.М. и Др.' Временные рекомендации по предотвращению выбытия земель из сельхозо-борота и их дефадацни. Смоленск. - 1997. -14с..

43. Вьюги и СЛИ. Долевое участие элементов технологий возделывания сельскохозяйственных культур в биопродукционном процессе // Научное обеспечение устойчивого развития сельскохозяйственного производства в Нечерноземной зоне России (Доклады межвузовской научно-практической конференции). - Смоленск; - 1997, С.67-68.

44. Вьюгин СМ. Выогина Г.В. Динамика видового состава сорных растений в звене севооборота при разных способах оптимизации земледелия

// Научное обеспечение устойчивого развития сельскохозяйственного производства в Нечерноземной зоне России (Доклады межвузовской научно-практической конференции). - Смоленск. - 1997.-С. 140-143.

45. Гордеев A.M., Бересиев А-С., Вьюгин С.М, Гомонов А.А. Эффективность плазменной обработки семян зерновых культур. // Научное обеспечение устойчивого развития сельскохозяйственного производства в Нечерноземной зоне России (Доклады межвузовской научно-практической конференции). - Смоленск. - 1997. СЛ59-161.

46. Вьюгнн С.М. Оптимизация агрохимических и агрофизических свойств дерново-подзолистых почв экологически обоснованными приемами // Проблемы разработки региональной модели устойчивого развития (Доклады международной научно-практической конференции).- Смоленск. -1997. С. 333-336.

47. Вьюгим С.М., Гордеев АЛ!., Гордеев Ю.А. Повышение устойчивости земледелия агроэкологическими приемами //Проблемы разработки региональной модели устойчивого развития (Доклады международной научно-практической конференции).- Смоленск. - 1997. С. 350-353.

48. Выогина Г.ВМ Вьюгам С.М. Влияние разных уровней химизации на засоренность посевов сельскохозяйственных культур //Проблемы разработки региональной модели устойчивого развития (Доклады международной научно-практической конференции).- Смоленск. - 1997. С 373-375

49. Вьюгин С.М., Гордеев АЛ1., Гордеев Ю.А. Производство экологически чистой товарной продукции растениеводства в западном регионе России в период перехода к рыночной экономике .Сб. науч. тр. Аграрный' рынок и сельскохозяйственное предпринимательство в западном регионе России. -Смоленск-1998. - С.184-186.

50. Ладоннн В.Ф„ Явтушенко В.Е., Гордеев А.М.» Вьюгин С.М. Эффективность предпосевной обработки семян ячменя плазмой инертных газов // Сб.науч. тр. Агрохимические, агроэкологии ее ки е- и экономические проблемы и пути их решения при возделывании зерновых и других культур (Доклады Всероссийского совещания участников Географической сети дан-тельных опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами), г Москва. - 1998. - С.35-36.

51. Вьюгнн С.М., Гордеев A.M., Гомонов А.А., Гордеев Ю.А. Разработка элементов природоохранных технологий в системах земледелия Нечерноземной зоны России.// Ресурсосбережение; и экологическая безопасность (Сборник докладов межрегиональной научно-практической конференции.)-Смоленск, 19S8.-С. 70-71.

52. Вьюгнн С.М. и др. Рекомендации по сохранению плодородии неиспользуемых и экстенсивно используемых земель. - Смоленск, 199$. - 43с.

зт

Отпечатано в типографии Смоленского ЦНТИ Объем 2,3 пл. Заказ Ы» 1956. Тираж 100 экз.

Информация о работе

Вьюгин, Сергей Михайлович
доктора биологических наук
Дубровицы, 1998
ВАК 06.01.01

Автореферат

Похожие работы