Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агроэкологические основы формирования урожайности зерновых культур и сои в адаптивно-ландшафтном земледелии Среднего Приамурья

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Агроэкологические основы формирования урожайности зерновых культур и сои в адаптивно-ландшафтном земледелии Среднего Приамурья"

003482750 На правах рукописи

Асеева

Татьяна Александровна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И СОИ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПРИАМУРЬЯ

06.01.09 - растениеводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

т о

I 2 [-;пп

п. Тимирязевский -2009

003482750

Работа выполнена в Государственном научном учреждении - Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент Россельхозакадемии Синеговская Валентина Тимофеевна; доктор сельскохозяйственных наук, профессор Кобозева Тамара Петровна; доктор биологических наук, профессор Харина Светлана Григорьевна

Ведущая организация - ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт растениеводства и селекции Россельхозакадемии

Защита состоится 10 декабря 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 006.074.01 при Государственном научном учреждении Приморский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 692539, Приморский край, Уссурийский район, п. Тимирязевский, ул. Воложенина, 30; тел. (4234)39-27-19, факс: (4234)39-24-00

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Приморский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук

Автореферат разослан

2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Новоселов А.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В структуре посевных площадей Хабаровского края зерновые культуры и соя занимают около 27 % посевной площади, из них 15,5 % - зерновые культуры. В зерновом клине 60 % засевается овсом, 21 % -Яровой пшеницей, 14 % - ячменем и 5 % - кукурузой. Несмотря на то, что зерно-соевые севообороты являются ведущим звеном в агроландшафтах региона, бу-цучи производителем ценной продукции и обеспечивая функцию сохранения среды в агроценозе, урожайность культивируемых в них растений остается до-юльно низкой. На протяжении всех лет наблюдений (с 1960 г.) урожайность зерновых не превысила в среднем по краю 14,8 ц/га, а сои даже в благоприятные годы для ее роста и развития - 10,2 ц/га. В таких условиях потребовалась разработка качественно новых подходов и технологий возделывания изучаемых культур на основе принципов адаптивности, основные теоретические положения которых изложены в трудах A.A. Жученко (1988, 1990, 1993, 1994, 2004, 2009) и в работах В.И. Кирюшина(1993, 1995, 1996). Суть их заключается в том, что для каждой сельскохозяйственной культуры характерен свой «агроэкологический оптимум», т.е. довольно четкая приуроченность величины и качества урожая к пространственному и временному градиенту температур, влажности, освещения, содержанию элементов минерального питания и их сочетанию. Поэтому особенности г.очвы, рельефа, климата, погоды и ряда других факторов должны оцениваться ьа основе учета особенностей адаптивных реакций на них каждого культивируемого вида и даже сорта растений. Роль адаптивности в реализации потенциальной урожайности каждого культивируемого вида растений усиливается в регионах с неблагоприятными почвенно-климатическими и погодными условиями. К таким территориям относится весь Дальневосточный регион и Среднее Приамурье в частности. Все это требует системного анализа современного состояния АПК региона и его природных ресурсов. Этим определяется актуальность темы исследований а ее цель.

Цель работы. Разработать агроэкологические основы и практические приемы, обеспечивающие рост величины и качества урожая зерновых культур и сои, на основе рационального использования природных и техногенных ресурсов и их адаптивного размецения во времени и пространстве с учетом адаптивного потенциала.

Для выполнения намеченной цели были определены задачи:

- провести системный анализ современного состояния АПК Хабаровского края и установить причины, негативно влияющие на эффективность сельскохозяйственного производства; ~

- определить динамику и направление изменений почвенных, климатических и погодных условий Среднего Приамурья;

- установить зависимость формирования урожайности зерновых культур и сои от природных ресурсов Среднего Приамурья;

- определить оптимальные агроэкологические параметры внешних условий, способствующих реализации потенциальной урожайности зерновых культур и сои;

- определить величину адаптивного потенциала изучаемых культур и сортов в Среднем Приамурье и его структурных элементов: потенциальной продуктивности и экологической устойчивости;

.....- подобрать наиболее адаптированные к местным условиям сорта зерновых

культур и сои и разработать приемы повышения их урожайности на тяжелосуг-линисгых почвах на основе рационального применения различных техногенных средств; ;

- установить влияние севооборотов на урожайность культур и их средо-улучшающие функции;

- разработать принципы адаптивно-ландшафтной системы земледелия дЛя условий Среднего Приамурья и оптимизировать агроэкологическое размещение посевных площадей зерновых культур и сои; и *

- определить энергетическую эффективность отдельных приемов повышения урожайности зерновых культур и сои.

Научная новизна. Впервые осуществлено комплексное изучение природных ресурсов Среднего Приамурья и соответствие их агроэкологическим Требованиям изучаемых культур. Установлены диапазон и направление изменейий основных факторов, влияющих на рост и развитие зерновых'культур и сои в Среднем Приамурье. Установлены корреляционные зависимости формирования урожайности зерновых культур и сои от климатическими погодных факторов и уровня плодородия тяжелосуглинистых почв. Определен адаптивный потенциал возделываемых в регионе культур и сортов и величина его структурных компонентов: потенциальной урожайности и экологической устойчивости. Установлена зональная изменчивость адаптивного потенциала 'культивируемых видов и сортов растений, разработана формула расчета адаптивного потенциала сортов по урожайности и стабильности в изменяющихся условиях окружающей среды. Разработаны приемы повышения урожайности зерновых культур и сои на основе рационального использования различных техногенных средств. Изучены формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от типа севооборота и средоулучшающие функции растений в них. Установлены корреляционные зависимости урожайности полевых культур в различных севооборотах от агрохимических показателей почвы и уровень взаимосвязи параметров между собой. Разработаны принципы адаптивно-ландшафтной системы земледелия для условий Среднего Приамурья. Разработаны схемы севооборотов для агроэколо-гически однотипных территорий.

Научная и практическая значимость. К новым результатам можно отнести: установленные диапазон и направление изменения климатических, погодных и почвенных условий в Среднем Приамурье за период с 1960 по 2008 гг.; установленные корреляционные зависимости формирования урожайности зерновых культур и сои от климатических и погодных факторов и уровня плодородия тяжелосуглинистых почв; полученные зависимости формирования урожая от плодородия тяжелосуглинистых почв Среднего Приамурья в полевых и специализированных зерно-соевых севооборотах. Предложен также метод расчета относительного адаптивного потенциала различных сортов культивируемых видов растений. Основные научные разработки и предложения, вытекающие из резуль-

татов исследований, обеспечивают возможность формирования структуры посевных плоцадей и севооборотов с привлечением культур и сортов, максимально адаптированных к почвенно-климатическим условиям каждой зоны возделывания. За счет предложенных приемов обеспечивается большая реализация потенциальной урожайности возделываемых сортов. Научно разработанная структура посевов и рекомендуемых севооборотов позволит приостановить деградацию пахотныг. почв, улучшить их физические, физико-химические свойства и обеспечить сохранение и воспроизводство гумуса. Результаты исследований были использованы при разработке: «Программы повышения плодородия почв Хабаровского краядо 2010 г.»; способа раскисления почвы (патент РФ № 2346973), органомннералыюго удобрения на основе торфа (патент РФ № 2346917); вошли в «Зональную сгетему технологий и машин», стали составной частью «Стратегии повышения устойчивого социально-экономического развития г. Вяземский», используются пр? чтении лекций в школе повышения квалификации работников агропромышленного комплекса. Результаты исследований широко внедряются в хозяйствах края.

Положения, выносимые на защиту:

1. Региональные изменения почвенно-климатических и погодных условий, происшедшие с 196® по 2008 гг. в Среднем Приамурье, и формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от природных ресурсов региона.

2. Модели оптшальных параметров почвенного плодородия тяжелосуглинистых почв и гидротермических условий для реализации урожайности зерновых культур и сои.

3. Корреляционные зависимости формирования урожая зерновых культур и сои от параметров почвенного плодородия тяжелосуглинистых почв в полевых и специализированных зерно-соевых севооборотах и гидротермических условий периода вегетации культур.

4. Подбор культур и сортов для возделывания в различных агроэкологиче-ских условиях по показателям адаптивного потенциала и эффективность различных техногенных средств для повышения его основных структурных элементов -потенциальной урожайности и экологической устойчивости.

5. Средоулучшающие функции полевых и специализированных зерно-соевых севооборотов в Среднем Приамурье.

Апробация работы, Результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались на международной конференции «Проблемы антропогенного почвообразования» (Москва, 1997); на международных научно-практических конференциях: «Модели и технологии оптимизации земледелия» (ВНИИЗ и ЗПЭ, Курск, 2003), «Ресурсосберегающие технологии земледелия» (ВНИИЗ и ЗПЭ, Курск, 2005), «Агрохимические приемы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии» (ВНИИА, Москва, 2006); Всероссийском координационном совещании Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами (Москва, 2001, 2008); Общих годичных собраниях ДВНМЦ РАСХН (п. Тимирязевский, 1998, 2008, 2009); научно-практических конференциях: «Роль науки в повышении эффективности производственной дея-

тельности сельскохозяйственных предприятий в новых экономических условиях» (Хабаровск, 2000), «Инновационно-технологические основы развития земледелия» (Курск, ВНИИЗ и ЗПЭ, 2006); научных сессиях: «Энергосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Дальнего Востока» (Хабаровск, 2005), «Результаты совместных исследований ДВНМЦ РАСХН и Дальневосточного отделения РАН по проблемам биологии в сельском хозяйстве Дальнего Востока» (п. Тимирязевский, 2007); IV и V Казьминских чтениях (Хабаровск, 2005,2006); координационном совещании зоны Дальнего Востока и Сибири по программе «Соя» (Благовещенск, 2009).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 51 научной работе, из которых 9 - в изданиях перечня ВАК, описаниях к 2-м патентам на изобретения и авторскому свидетельству на сорт ярового овса Премьер.

Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом обобщения и анализа многолетних исследований автора, которые проводились с 1990 по 2008 гг.

Выбор направления научного поиска, методологические оценки влияния изучаемых факторов на рост, развитие и формирование урожая культивируемых видов и сортов растений, сбор и обобщение климатических и погодных данных за 48-летний период времени, математические зависимости и их анализ, производственное внедрение, выводы и предложения производству в диссертационной работе выполнялись лично автором.

В проведении ряда полевых исследований участвовали сотрудники отделов земледелия, биотехнологии и защиты растений, лаборатории биохимии, которым автор выражает искреннюю благодарность.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству, библиографического списка из 492 источников отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 324 страницах компьютерного текста, содержит 61 таблицу, 15 рисунков и 36 приложений.

Выражаю искреннюю благодарность и признательность за предложения и замечания по улучшению работы академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору А.К. Чайке, особую благодарность за методические консультации в процессе завершения работы приношу члену-корреспонденту РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.Т. Синеговской, академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Е.П. Киселеву. Автор благодарен сотрудникам института: кандидатам сельскохозяйственных наук Г.С. Карачевой и Е.В. Золотаревой, кандидату технических наук С.А. Шуиорову и сотрудникам отдела земледелия за ценные советы и содействие в проведении исследований и обобщении результатов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Теоретические основы й практические аспекты формирования урожайности культур под влиянием комплекса агроэкологических факторов

В главе представлен обзор литературы по истории изучения адаптивного растениеводства (Жученко, 1980, 1988, 1990, 1993, 1994, 2008, 2009), земледелия на адаптивно-ландшафтной основе (Кирюшин, 1993,1995,1996,2000 и др.), особенностям адаптации культивируемых растений к агроэкологичсским факторам и путям их рационального использования, приемам повышения урожайности сельскохозяйственных культур и плодородия почвы на основе использования различных природных, биологических и техногенных факторов.

2 Место, условия, объекты и методы исследований >

Исследования проводились в 1990-2008 гг. на двух основных типах тяжелосуглинистых почв Среднего Приамурья: лугово-бурых и подзолисто-бурых, занимающих в пахотном фонде региона 47,5 % площади.

Буро-подзолистые почвы имеют четко разделенный на генетические горизонты профиль, тяжелосуглинистый механический состав, очень кислую и кислую реакцию среды (рН сол. < 4,0 - 4,5), гидролитическую кислотность 8-10 мг-экв.,'сумму обменных оснований - 10 - 14 мг-экв/100 г почвы, содержание гумуса не превышает 3,5 %, очень низкое содержание подвижных фосфатов и среднёё - повышенное содержание обменного калия. Формируются на делювиальных отложениях шлейфов склонов и плосковершинных увалов Вяземского, Бикинского, имени Лазо и Хабаровского районов. Почвы подвержены водной эрозии.

Лугово-бурые почвы имеют гумусовый горизонт мощностью до 20 см, темно-серого или серого цвета, тяжелосуглинистый механический состав, содержание гумуса до 4 % и более, реакция среды кислая (рН сол. менее 4,5), гидролитическая кислотность - 10 - 12 мг-эквУЮО г почвы, сумма обменных оснований -15-17 мг-эквЛ00 г почвы, обеспеченность подвижным фосфором - низкая, а обменным калием - высокая и очень высокая. Формируются на глинистых древних озерных и озерно-аллювиальных отложениях под остепненной разнотравно-злаковой растительностью, часто с кустарниковыми зарослями. Водно-воздушный режим регулируется мелиоративными и агромелиоративными приемами.

Гидротермические условия в годы исследований складывались крайне неравномернее. Количество дней с температурами выше 10 °С изменялось от 13Д.ДО 161 дня при среднемноголетней норме 142 дня. За этот период накопилось 2505 -2841 °С тепла (среднемноголетняя норма 2469 °С), осадков выпало в пределах 225 - 664 мм (среднемноголетняя норма 424 мм), гидротермический коэффициент составил 0,9 - 2,7 (среднемноголетняя норма 1,7). Исходя из анализа гидротермических условий, в годы исследований 41 % лет были влажными, 42 % -нормальными и 17 % - засушливыми.

Полевые исследования проводили на базе длительных стационарных опытов Географической сети, заложенных в 1963 - 1965 гг. последовательно на трех полях полевого севооборота. Объектами исследований в стационарных опытах были: яровая пшеница Хабаровчанка (1991 - 1993 гг.); ячмень Ерофей (1993 -

1995 гг.); овес Экспресс (2002 - 2004 гг.) и соя Марината (2006 - 2008 гг.). В опытах изучались: формирование урожайности культивируемых растений в зависимости от различных систем удобрений и их сочетаний; различных видов минеральных удобрений и их сочетаний; возрастающ!х доз минеральных удобрений.

Исследования по изучению формирования урожайности зерновых культур и сои в зависимости от влияния биосинтетичесюй препаратов различной природы проводились в 1996 - 2000 гг. в полевых и лабэраторных опытах. Объектами исследований являлись сорта яровой пшеницы Хабаровчанка и Зарянка, ячменя Ерофей, овса Экспресс и Тигровый и сои Юг-40 1 Салтус. В 2007 - 2008 гг. -сорт сои Марината. В полевых условиях испытывглось 7 биопрепаратов растительного и животного происхождения: ВМ, НМ, ДВ-1, ДВ-47, Хитозан, Ком-плекс-1, Комплекс-4. На сое сорта Марината препараты: Новосил, Лариксин, Иммуноцитофит, НИК-1, ЛЦ-1, ДВ-47-4. Изучалось три способа применения -предпосевная обработка семян, обработка растений в период вегетации и их сочетание.

Исследования по изучению влияния различных типов севооборотов на продуктивность культур и их средоулучшающие функции проводили в 1990 -1995 гг. Объекты исследований - полевые и малополшые специализированные севообороты.

Наблюдения и исследования носили однотипный характер и выполнялась по общепринятым методикам. Фенологические, биометрические учеты и наблюдения проводили по: «Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (1971); определение площади листовой поверхности по М.С. Миллеру(1973); биохимические анализы зерна сои но А.В. Петербургском} (1968); содержание белка, лизина и технологическая оценка зерновых культур определялись с использованием «Методических материалов» (1997) и «Методов биохимического исследования растений» (1972). Фитопагологичсские наблюдения на посевах сои проводили с момента появления болезней и в динамике через 10-15 дней на 10-20 растениях с каждой делянки. Для визуальной оценки грибных болезней использовали шкалу ВНИИР, ВНИИЗР: «Методическое руководство по фитопатологической оценке зернобобовых культур» (1971); «Шкалы для оценки поражения болезнями сельскохозяйственных культур» (1981); «Руководство по проведению обследований сельскохозяйственных культур в Хабаровском крае и информационному обеспечению прогнозов распространения и развития вредителей, болезней и сорняков» (2000). Математическая обработка урожайных данных проведена по Б.А. Доспехову (1985).

Наблюдения за пищевым режимом почвы и агрохимрческими свойствами проводили в основные фазы роста и развития изучаемых кул.тур методом отбора почвенных проб из пахотного слоя почвы. В них определяти: нитраты ионосе-лективным методом; аммоний колориметрически с реактивом Несслера; подвижный фосфор по Кирсанову; обменный калий на пламенном фотометре; обменные и воднорастворимые основания трилонометрическя; гидролитическую кислотность по Каппену-Гилысовицу; рН солевой и водный гогенциомстрически; марганец колориметрически персульфатным методом; алюминий колориметрии чески с алюминоном; подвижные формы окисного и закисного железа колори-

метрически (Петербургский, 1963; Коптева, 1958; Агрохимические методы исследования почв, 1975}. В сухих почвенных образцах было определено содержание гумуса по Тюрину.

Мониторинг за изменением плодородия почвы проводили в соответствии с «Методическими указаниями по проведению агроэкологического мониторинга» (1991) на постоянных пунктах слежения, в качестве которых использовались делянки длительных опытов Географической сети РФ, и в производственных условиях на полях севооборотов ГОПХ «Восточное». При оценке содержания и запасов гумуса и величины других агрохимических параметров использовались градации ЦИНАО (1982) и Указания Росземпроекта (1981).

Принципы построения адаптивно-ландшафтной системы земледелия для Среднего Приамурья разрабатывались на примере модельного хозяйства, в качестве которого было взято ГОПХ «Восточное». При выполнении полевых и камеральных работ на ключевых участках агрохимического стационара и почвен-но-геоморфологических профилях в пределах ГОПХ «Восточное» руководствовались методическими принципами В.М. Фридланда, Я.М. Годельмана, И.С. Кауричева, Н.П. Сорокиной (1977, 1989, 1987) и методическими разработками сотрудников почвенного института им. В.В. Докучаева(1980, 1983).

3 Формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от почвенных ресурсов Среднего Приамурья

В главе дан анализ современного состояния сельскохозяйственных земель региона, проведена оценка почвенных ресурсов и установлена зависимость формирования урожайности изучаемых культур от плодородия тяжелосуглинистых почв Среднего Приамурья.

Пахотный фонд земель региона представлен в основном подзолисто-бурыми (323 %), бурыми лесными (23,1 %), лугово-бурыми (15,2 %) и лугово-глеевыми почвами (19,7 %). По механическому составу 0,2 % площади почв сельскохозяйственных угодий относится к супесям и легким суглинкам, 22,7 % - к средним суглинкам и 77,1 % - к тяжелым суглинкам и глинам.

Анализ состояния сельскохозяйственного производства показал, что основной причиной низких сборов растениеводческой продукции является критическое состояние земель сельскохозяйственного назначения.

Расчет баланса элементов питания в земледелии Среднего Приамурья выявил отрицательный его показатель для двух элементов питания - азота и калия: для азота он составляет -19,1 кг/га, для калия соответственно -37,0 кг/га. За счет более высоких доз фосфорных удобрений, начиная с 2003 года, в почве наметился положительный баланс фосфора +9,3 кг/га.

Баланс гумуса в почвах зависит, с одной стороны, от интенсивности минерализации органического вещества, а с другой - от поступления его в почву. В крае площадь почв с очень низким и низким содержанием органического вещества достигает 60 % и более.

Для качественной оценки тяжелосуглинистых почв относительно каждой изучаемой культуры провели бонитировку по агрохимическим показателям, оценивая эффективное плодородие сезонно-мерзлотных тяжелосуглинистых почв по урожайности культивируемых растений. В результате выполненных исследова-

ний установлено, что для овса бонитет определяется 70 -1 96 баллами: наименьший урожай получен при среднем агрохимическом балле 70, наибольший - 96, урожайность его в пределах 20 - 40 ц/га формируется при близких условиях почвенного плодородия.

У яровой пшеницы наибольший урожай получен при наименьшем агрохимическом балле. Это свидетельствует о том, что яровая пшеница не может быть культурой, объективно оценивающей плодородие тяжелосуглинистых почв. Урожайность сои в пределах 8-20 ц/га практически не зависит от агрохимических показателей. Однако больший урожай - 26,8 ц/га - получен при наибольшей балльной оценке агрохимических свойств. Урожайность ячменя выше 35,0 ц/га формируется при максимальном агрохимическом балле - 80 %.

Получив в экспериментальных исследованиях большую амплитуду колебаний урожайности возделываемых культур в полевом севообороте и отнеся ее в первую очередь за счет свойств почвы, выделили классы земель. Оценивая наивысший урожай культур 100 баллами, разделили земли на 5 классов, т.е. с различием каждого предыдущего класса от последующего в 20 баллов, что позволило разработать в первом приближении методическую основу как для оценки земель с тяжелым механическим составом, так и степень адаптивности к почвам возделываемых культур (таблица 1).

Таблица 1 - Классы тяжелосуглинистых земель и уровень урожайности зерновых культур и сои._

Класс земель Уровень урожайности Бонитет в баллах

по урожайности по плодородию овес яровая пшеница соя ячмень

Лучшие ВЫСОКИЙ 80,1-100 77-96 44,1-55 30,1-38 22,1-28 41,1-52

Хорошие повышенный 60,1-80 63-86 33,1-44 23,1-30 17,1-22 31,1-41

Средние средний 40,1-60 72-86 22,1-33 15,1-23 11,1-17 21,1-31

Посредственные НИЗКИЙ 20,1-40 69-88 11,1-22 8,1-15 6,1-11 10,1-21

Плохие очень низкий 20 69-93 11 8 6 10

В среднем по участку - 36 18 15,4 31

Валовой урожай у овса за счет лучших и хороших земель получен в 79 % случаев, яровой пшеницы - 60 %, сои - 52 % и ячменя - 34 %. Применительно ко всем культурам нет плохих земель с низкой урожайностью, но есть для сои и ячменя посредственные с низкой урожайностью. Иными словами, овес обладает более высокой адаптивной способностью к данным землям по сравнению с яровой пшеницей, соей и ячменем.

Для получения стабильно высоких урожаев изучаемых культур разработан каталог оптимальных параметров тяжелосуглинистых почв (таблица 2).

, При изучении формирования урожайности изучаемых культур от почвенных условий установили корреляционную ее зависимость от объективных агрохимических показателей.

Таблица 2 - Каталог оптимальных параметров тяжелосуглинистых почв

Культура №-№03 №-№Н4 Р30, к2о рНсал.; .рНвод. , Нг Са мЁ А1

Мг/кг почвы ! Мг-эхв/ЮОг

Овес (фаза цветения) 21,3 6,8 38 250 ; 4,5 5,2 4,5 13,0 7,7 1,0

Яр. пшеница (ф. цветения) 14,6 7,3 ,17 142 5,2 6,2 3,2 14,2 6,1 0,6

Ячмень (колошение) 30,4 8,1 :32' 259 4,8 5,5 4,5 11,9 6,2 0,7

Соя (цветение) 19,6 6,1 39 170 5,3 6,1 2,7 13,2 5,5 0,0

Корреляционно-регрессионный анализ выявил тесную положительную взаимосвязь в почве между основными элементами питания - нитратным азотом, подвижным фосфором и обменным калием. Взаимно влияя друг на друга, они стабилизируют пищевой режим тяжелосуглинистых почв. Неустойчивость водно-воздушного режима определяет особую активность, в почвах соединений алюминия и марганца, которые, в свою очередь, оказывают существенное влияние на реакцию почвенной среды, биологические процессы и фосфатный режим. Взаимосвязь и взаимовлияние агрохимических показателей в почве определяются возделываемой культурой. ^

В почве под овсом установлена средняя положительная связь между нитратным азотом, подвижным фосфором и обменным калием. С изменением одного из этих агрохимических показателей должны изменяться и другие. Это имеет огромное значение для стабилизации пищевого режима овса. Исключительно высокой информативностью обладает гидролитическая кислотность. Она положительно связана с содержанием нитратного азота, подвижных форм фосфора и калия. Причем с двумя последними элементами связь тесная. Как и положено, гидролитическая кислотность имеет отрицательную среднюю связь с рН сол. и рН вод. Отсутствует связь между гидролитической кислотностью и обменными основаниями, которые слабо влияют и на пищевой режим почвы. Высокой информативной способностью под овсом обладают обменные формы алюминия и марганца. Не исключено, что способность овса использовать малоплодородные почвы связана именно с отмеченным выше характером почвенных процессов, возникающих в ней под его непосредственным воздействием (таблица 3).

В почве под яровой пшеницей, так же как и под овсом, устанавливается средняя и тесная положительная связь между основными элементами питания (таблица 4). Гидролитическая кислотность не является здесь универсальным показателем, как под овсом. Подобным образом характеризуется и алюминий. Столь однозначное поведение этих двух агрохимических показателей свидетельствует об их взаимосвязи. Обусловлено это, скорее всего, тем, что соединения подвижного алюминия во многом предопределяют и величину гидролитической кислотности. Амфотерное поведение алюминия объясняет и отсутствие четкой

взаимосвязи между гидролитической кислотностью и обменными основаниями.

В почве под ячменем, в отличие от предыдущих зерновых культур, отсутствует устойчивая взаимосвязь между элементами питания. Коррелируют друг с другом лишь обменная, актуальная и гидролитическая кислотности, а с первыми двумя кислотностями и обменный кальций. Возможно, что ячмень, в отличие от овса и пшеницы, не способен инициировать благоприятную для себя направленность сезонного почвообразовательного процесса, в связи с чем и проявляется у него исключительно высокая требовательность к почвенному плодородию.

В почве под соей на профилированной поверхности существенно изменяется водно-воздушный режим, что и вносит определенную корректировку в типовую направленность сезонных почвообразовательных процессов и обусловливает повышение информативности обменной кислотности, которая коррелирует в основном с обменным калием, обменным кальцием и гидролитической кислотностью. Азотный режим не прогнозируется по содержанию подвижного фосфора и обменного калия, как это имеет место под овсом, яровой пшеницей. С этими культурами сою сближает лишь взаимосвязь между содержанием в почве подвижного фосфора и калия, хотя она уже средняя (г = 0,463), тогда как у первых -тесная (г = 0,819 -0,889).

Взаимосвязь между показателями агрохимических и агрофизических свойств почв обусловливает и большую тесноту коррелятивной связи между их совокупностью и урожаем сельскохозяйственных культур (таблица 5). Если исходить из коэффициентов детерминации (г2), то урожай зависел от отдельных агрохимических показателей: у овса в 10 - 20 % случаев, яровой пшеницы - 8 - 25 %, ячменя - 24 -47 %, сои - 10 -14 % случаев.

Таблица 5 - Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от агро-

Агрохимические и физические показатели Коэффициенты парной корреляции между урожаем и:

овес яровая пшеница ячмень соя

Ы-ЫОз 0,318 -0,292 0,619 -

- -0,309 0,606 -

Р2О5 0,475 -0,507 0,883

к2о -0,343 -0,419 0,488 0,317

Нг - - - -

рНсол. - - - 0,373

рНвод. - 0,311 - -

Са (обм.) - - - 0,349

(обм.) - - - -

А1 (обм.) - - - -

Мп (обм.) - - - -

Влажность А пах. - - - -

Множественный коэффициент корреляции 0,680 0,620 0,840 0,750

Установлено, что на уровень урожайности культур влияет весь комплекс почвенных условий. Исходя из коэффициентов детерминации, урожайность овса в 46,2 % случаев зависит от почвенного плодородия, яровой пшеницы - 38,4, ячменя - 70,1, сои - 56,3 %.

На основе полученных корреляционных зависимостей можно заключить, что наибольшей адаптивностью обладают те сельскохозяйственные культуры, которые усиливают или не нарушают в них взаимосвязь процессов и свойств, благодаря чему для мобилизации плодородия не требуются радикальные антропогенные воздействия. Этим требованиям в наибольшей степени отвечают овес, яровая пшеница и соя.

4 Оценка климатических и погодных условий Среднего Приамурья и их влияние на урожайность зерновых культур и сои

В главе дан анализ происшедших за 48-летний период времени изменений климатических и погодных параметров и формирования урожайности зерновых культур и сои в зависимости от их изменений на примере двух основных сельскохозяйственных районов, расположенных в южной и центральной частях Среднего Приамурья: Вяземского и Хабаровского.

Результаты анализа изменений климатических и погодных параметров, происшедших с 1960 по 2008 гг., показали, что среднегодовая температура приземного слоя воздуха возросла на 0,7 °С (с +1,4 до +2,1 °С), а количество осадков уменьшилось на 79,5 мм (с 680,3 до 600,8 мм). Повышение среднегодовой температуры воздуха вызвало увеличение накопления положительных температур воздуха за теплый период времени на 211,6 °С. Если в период 1960 - 1969 гг. минимальное количество тепла в Хабаровском районе накапливалось в сумме 2564 °С, то в период 2000 - 2008 гг. - в сумме 2900 °С. В Вяземском районе эти показатели составили 2594 °С и 2895 °С соответственно. Следует отметить, что в Вяземском районе тепла накапливалось в предыдущие периоды больше на 47,1 -63,6 °С, в последний период наблюдений эта разница достигла минимального значения - 8,4 °С (рисунки 1 и 2).

1960- 1965- 1970- 1975- 1980- 1985- 1990- 1995- 20001964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004

Годы

Рисунок 1 - Динамика годовой суммы положительных температур воздуха в районах Хабаровского края (среднее по периодам)

1960- 1965- 1970- 1975- 1980- 1985- 1990- 1995- 20001964 1969 1974 1979 1984 1989 1994 1999 2004

Годы

Рисунок 2 - Динамика суммы годовых осадков (среднее по периодам)

Если количество тепла за все периоды наблюдений росло равномерно, то изменение количества осадков носило цикличный характер, хотя общее их количество за последние 20 лет заметно снизилось и в Хабаровском, и в Вяземском районах. Причем потери влаги в Вяземском районе выше, чем в Хабаровском: в первом они составили 122,7 мм, во втором - 44,0 мм.

Подробный анализ выпадения осадков в течение года показал, что по сравнению с началом наблюдений (1962 - 1966 гг.) увеличилось количество осадков в виде снега в холодный период года и уменьшилось их количество в теплые месяцы (таблица 6).

Таблица 6 - Динамика осадков в Среднем Приамурье с 1962 по 2006 гг.

Месяцы 1962-1966 гг. 2002-2006 гг. Динамика за 45 лет

X осадков за месяц осадков за квартал X осадков за месяц X осадков за квартал

ММ % ММ % , ММ % %

Январь 15,7 1,98 34,58 4,37 24,0 4,17 59,00 10,35 24,42

Февраль 6,94 0,88 14,8 2,60

Март 11,94 1,51 20,4 3,58

Апрель 48,56 6,13 187,56 23,68 53 9,29 168,40 29,53 -19,16

Май 62,92 7,94 64,6 11,33

Июнь 76,08 9,61 50,8 8,91

Июль 174,6 22,05 500,74 63,23 92,8 16,27 261,40 45,84 -239,34

Август 170,14 21,48 107 18,77

Сентябрь 156,00 19,70 61,6 10,80

Эктябрь 36,16 4,57 69,10 8,72 44,2 7,75 81,40 14,28 12,30

Ноябрь 13,42 1,69 23,0 4,03

Декабрь 19,52 2,46 14,2 2,49

За год 791,98 100,00 100,0 570,2 100,00 100,0 -221,78

Потери влаги за вегетационный период составили 258,5 мм. Дополнительное их количество в виде снега - 34,9 мм - не играет какой-либо существенной роли в увлажнении почвы и водообеспеченности растений в период вегетации, так как снежный покров испаряется еще при минусовых температурах воздуха.

Поступление солнечной радиации на земную поверхность региона также имеет определенные изменения. С 1960 по 1984 гг. отмечается снижение суммарного количества солнечной радиации на земную поверхность, в последующие годы поступление солнечной радиации на земную поверхность возрастает (рисунок 3).

5100 -5000 -| 4900 -* 4800 -I 4700 -| 4в00 -4 4500 -4400 -

4300 -✓

Рисунок 3 - Динамика поступления суммарной солнечной радиации на земную поверхность в Среднем Приамурье (МДж/м2)

Анализ происшедших изменений климата свидетельствует об их благотворном влиянии на проведение ранневесенних полевых и уборочных работ. Улучшение погодных условий ранней весной позволяет с большей вероятностью посеять ранние зерновые культуры в оптимальные агрономические сроки и провести уборку без потерь урожая из-за муссонных дождей. Слабый прирост тепла в «критические» периоды вегетации - кущение и колошение - и достаточная вла-гообеспеченность почвы обеспечивают формирование большого количества и хорошей выполненности зерновок. Кроме того, происшедшие изменения климата оказались благоприятными для поздних яровых культур - сои, кукурузы на зерно и сорго. В целом же, изменение климата влечет за собой совершенствование структуры посевных площадей в направлении увеличения площадей под посевы сои, кукурузы на зерно и сорго как засухоустойчивой культуры.

Изучение формирования урожайности в зависимости от климатических параметров по двум основным сельскохозяйственным районам - Хабаровскому и Вяземскому - показала, что вариабельность урожайности по годам для большинства сельскохозяйственных культур в настоящее время на 60 - 80 % зависит от нерегулируемых факторов внешней среды. В зависимости от погодных флуктуа-ций различные культуры и сорта имеют различную амплитуду отклонений урожайности от среднемноголетних величин. Вариабельность урожайности по годам

составила: для яровой пшеницы - 28,3 - 58,3 %, овса - 30,3 - 54,8 %, ячменя -24,8 - 36,0 %, сои - 20,4 - 20,8 %, кукурузы -16,9 - 21,0 % в Хабаровском районе; 36,2 - 40,1 %, 13,3 - 63,3 %, 28,7 - 92,5 %, 16,1 - 19,2 % и 16,6 - 19,4 соответственно в Вяземском районе. Анализ урожайных данных свидетельствует о том, что в Хабаровском районе сочетание факторов жизни растений благоприятствует реализации потенциальной продуктивности каждой возделываемой культуры в большей мере, чем в Вяземском районе.

Анализ парных коэффициентов корреляции между урожайностью культуры и факторными признаками указывает на то, что величина урожая зерна определяется климатическими ресурсами не в целом за период вегетации, а обеспеченностью теплом и влагой в отдельные периоды роста и развития культивируемых растений (таблицы 7 - 9).

Таблица 7 - Коэффициенты корреляции между урожайностью зерновых культур и гидротермическими параметрами_

Периоды вегетации Коэффициенты парной корреляции:

Яровая пшеница Овес Ячмень

£ОС., ММ Я,°с £ос., ММ £ОС, ММ

Посев-кущение -0,390 0,121 -0,006 -0,168 -0,055 0,270

Кущение-колошение 0,489 -0,151 0,131 0,016 -0,122 0,039'

Колошение-восковая спелость -0,377 -0,477 -0,316 -0,094 0,216 0,349

Посев - восковая спелость -0,077 -0,417 -0,246 0,119 0,170 -0,062

Множественный коэффициент корреляции 0,88 0,67 0,62

Коэффициент детерминации 0,774 0,449 0,389

У всех зерновых культур в условиях Среднего Приамурья высокие температуры воздуха в период посев - кущение, а у яровой пшеницы и овса и в период колошение (выбрасывание метелки) - восковая спелость, в большей или меньшей степени отрицательно влияют на урожайность. Избыток влаги в пахотном слое почвы в период созревания зерна не вредит только ячменю, так как из-за меньшей продолжительности периода вегетации он успевает созреть до муссонных дождей. В целом, у яровой пшеницы урожайность зерна в среднем на 77,4 % определяется гидротермическими условиями года, у овса и ячменя - на 44,9 и 38,9 % соответственно.

Кукуруза в значительной, мере нуждается в тепле и влаге до молочно-восковой спелости. В период от'молочно-восковой спелости и до полного созревания зерна избыточное количество осадков и высокие температуры воздуха снижают урожайность зерна, стимулируя появление грибных болезней. В целом же урожайность зерна кукурузы находится в тесной зависимости от погодных условий года, о чем свидетельствует множественный коэффициент корреляции.

Таблица 8- Коэффициенты корреляции между урожайностью кукурузы и гидротермическими параметрами_

Периоды вегетации Коэффициенты корреляции

£ ос., мм

Посев - появление метелки 0,420 0,372

Появление метелки - молочно-восковая спелость 0,234 0,152

Молочко-восковая спелость - полная спелость -0,494 -0,238

Посев - полная спелость 0,082 0,232

Множественный коэффициент корреляции 0,85

Коэффициент детерминации 0,722

Из всех изучаемых культур у сои варьирование урожайности по годам в наименьшей мере определяется погодными факторами, так как связь между урожайностью и совокупностью факторных признаков, включенных в регрессионную модель при проведении корреляционного анализа, не тесная: множественный коэффициент корреляции равен 0,486. Коэффициент детерминации в этом случае равняется 0,236.

Таблица 9 - Коэффициенты корреляции между урожайностью сои и гидротер-

мическими параметрами

Периоды вегетации Коэффициенты корреляции

И, °С £ ос., мм

Посев - полные всходы -0,145 -0,010

Всходы - массовое цветение 0,086 0,100

Массовое цветение - тех.спелость -0,051 -0,061

Посев - техническая спелость -0,074 0,010

Множественный коэффициент корреляции 0,486

Коэффициент детерминации 0,236

Анализ влияния поступления суммарной солнечной радиации на земную поверхность свидетельствует о том, что ее влияние на реализацию урожая ранних зерновых культур нестабильно, что объясняется несовпадением потребности культур с поступающим количеством. Максимальное количество ФАР поступает на поверхность земли в Хабаровском крае в июле, когда у ранних зерновых культур заканчивается вегетация. Положительная тенденция роста урожайности от солнечной радиации отмечена только у поздних яровых культур: у сои коэффициент корреляции равен 0,346, у кукурузы соответственно 0,361.

Таким образом, величина урожайности определяется гидротермическими условиями периода вегетации в среднем на 77,4 % у яровой пшеницы, на 44,9 % -овса и на 38,9 % - ячменя, на 72,2 % - кукурузы и на 23, 6 % - сои. Урожайность поздних яровых культур - сои и кукурузы - находится в прямой коррелятивной зависимости от поступления солнечной радиации на земную поверхность.

5 Адаптивный потенциал зерновых культур и сои в Среднем Приамурье и приёмы повышения урожайности культивируемых растений

В главе представлены материалы по изучению адаптивного потенциала возделываемых в регионе основных сельскохозяйственных культур (сортов) и его структурных компонентов: потенциальной урожайности и экологической устойчивости, а такхе приемы повышения урожайности зерновых культур и сои.

Адаптивный потенциал культур является интегральной характеристикой степени ее устойчивости к изменениям внешней среды. Количественная оценка адаптивного потенциала культур, проведенная по среднеквадратичному отклонению величины урожая за многолетний период времени в двух основных сельскохозяйственных районах, показала, что он выше у яровой пшеницы, овса и сои в Хабаровском районе, а у ячменя и кукурузы - в Вяземском (таблица 10). Таблица 10 - Показатели адаптивного потенциала культур и сортов в условиях Среднего Приамурья

Культура, сорт ОАПур. ОАПсг. СКО Хабаровский-Вяземский р-н г: СКО и урожайностью г: СКО и стабильностью

Овес (ср. по культуре) 0,284-0,259 -0,675 -0,221

Марино 0,963 1,028 0,302

Экспресс 1,023 0,940 0,282

Тигровый 1,144 1,137 0,260

Амурский утес 0,988 0,938 0,256

Пшеница 0,351-0,277 0,456 -0,279

Хабаровчанка 1,033 1,064 0,344

Зарянка 1,054 1,086 0,344

Лира 98 1,027 0,926 0,351

Монакинка 0,886 0,905 0,342

Ячмень 0,286-0,409 -0,933 -0,807

Русь 0,885 0,708 0,375

Муссон 1,005 1,270 0,425

Ерофей 0,889 0,474 0,438

Первенец 0,849 0,813 0,398

(Сазьминский 1,372 1,742 0,057

Кукуруза 0,098-0,238 0,316 0,647

Бирсу 0,893 0,881 0,046

Росс 197 1,219 0,865 0,142

Алюрс 3 0,895 1,134 0,123

Соя 0,151-0,118 0,250 -0,302

Салтус 1,012 0,832 0,114

Гритиказ 80 0,929 1,911 0,109

Марината 1,097 2,198 0,172

Юг-40 1,047 2,667 0,077

Оценка адаптивного потенциала культивируемых растений по среднему квадратичному отклонению или дисперсии за многолетний период времени показателя урожайности, по нашему мнению, не позволяет в полной мере опреде-

лить адаптивный потенциал культур (сортов) по урожайности и стабильности в изменяющихся условиях окружающей среды.

Как показали практические расчеты, проведенные на 4 культурах с различными сортами, корреляция СКО и средней урожайностью культур за ряд лет колебалась от -0,93 по ячменю до +0,46 по пшенице (таблица 10), что указывает на неоднозначность зависимостей этих показателей для различных культур и сортов. В таблице 11 представлены результаты оценки показателей адаптивного потенциала овса по 5 сортам. Проверка на адекватность показателей проведена посредством определения коэффициента корреляции между показателем адаптивного потенциала и тремя характеристиками урожая, определяющими абсолютную величину адаптивного потенциала сорта. Как видно из данных таблицы, показатель адаптивного потенциала не имеет корреляции с максимальной урожайностью по сорту, имеет среднюю отрицательную связь со средней урожайностью и сильную отрицательную корреляцию с относительной стабильностью урожая.

Урожайность, ц/га Сорт овса Среднее по культуре

Экспресс Тигровый Утес Сельма Марино

Максимальная 46,9 48,5 41,8 43,1 31,3 42,3

Средняя 27,5 30,0 23,1 24,9 24,4 26,0

Минимальная 17,5 21,9 16,3 12,3 17,3 17,1

Min/Max, % 37,3 45,2 39,0 28,5 55,3 40,3

Показатели адаптивного потенциала Коэфф. коррсл. с:

СКО ОД57 0,253 0,270 0,288 0,257 макс. урож. - 0,0188 сред. урож. - 0,5488: мин/макс - 0,7560

ОАПур. 1,059 1,155 0,889 0,958 0,939 ср. ур. 1,0

ОЛПст. 0,926 1,120 0,967 0,708 1,371 мин/макс 1,0

Адаптивный потенциал - это предел устойчивости культурных растений к неблагоприятным факторам среды. Критерии адаптивности конкретны, и в их основе лежат показатели потенциальной продуктивности, экологической устойчивости. В реальных условиях продуктивность сорта будет ниже потенциальной продуктивности и определяется она адаптивным потенциалом, т.е. чем выше адаптивный потенциал, тем больше реальная урожайность приближается к потенциальной урожайности. Следовательно, и реальные показатели адаптивного потенциала будут ниже 1, и определить их в конкретных агроклиматических условиях можно как отношение реальной урожайности к потенциальной (максимальной), выраженной в процентах или долях единицы.

Проверка на адекватность и информативность этих показателей установила, что коэффициент корреляции между ними и признаками, которые они отражают, равен 1 (таблицы 10 и 11), т.е. показатели адекватны, а значения этих показателей позволяют определить место этого сорта по его хозяйственной ценности в ряду сортов, возделываемых в данной экологической нише. Если эти показатели ниже 1, то адаптивный потенциал изучаемого сорта ниже среднего по культуре, равный \ - потенциал сорта равен среднему по культуре, и больше 1 - потенциал сорта превосходит средний по культуре. Поэтому при характеристике сортов

следует рассчитывать относительный адаптивный потенциал по урожайности

по формуле: ОАПур. = СУ сорта /СУ культуры, (1)

где: СУ сорта - средняя урожайность сорта за все годы возделывания;

СУ культуры - средняя урожайность культуры за длительный период времени в данном регионе;

Относительный адаптивный потенциал по стабильности по формуле: ОАП ст. = (Уmin / Ушах) сорта / (ymin / Ушах) культуры (2) где: (Утю / Ушах) культуры - определяется как среднее абсолютных адаптивных потенциалов сортов, возделываемых в регионе.

Исходя из оценки относительного адаптивного потенциала по урожайности и стабильности сортов возделываемых культур в условиях Среднего Приамурья, у овса наибольшим относительным потенциалом обладают сорта Тигровый (1,44) и Экспресс (1,023), у яровой пшеницы сорта Зарянка и Хабаровчанка имеют самый высокий относительный потенциал по культуре (1,054 и 1,033 соответственно). У ячменя выделяется сорт Муссон, его относительный адаптивный потенциал 1,005. Высоким относительным потенциалом по урожайности и стабильности урожая характеризуется новый районированный сорт Казьминский (1,373 и 1,1742). Все сорта сои, возделываемые в Среднем Приамурье, имеют высокие адаптивные качества. Эти сорта обладают генетически детерминированной устойчивостью к абиотическим стрессорам, и их рекомендуется высевать на полях хозяйств Среднего Приамурья.

Таким образом, определить соответствие возделываемых культур и сортов агроэкологической нише каждой территории, и тем самым обеспечить максимальную эффективность использования ресурсов окружающей среды, возможно только из оценки их адаптивного потенциала.

Основными критериями адаптивного потенциала культивируемого вида растений и его сортов являются показатели их потенциальной продуктивности и экологической устойчивости (таблица 12).

Таблица 12 - Потенциальная продуктивность и экологическая устойчивость культур и сортов в зависимости от районов возделывания (результаты конкурс-

Культура, сорт Хабаровский район Вяземский район

Потенциальная урожайность, ц/га Экологическая устойчивость Потенциальная урожайность, ц/га Экологическая устойчивость

абсолютная, ц/га относительная, % абсолютная, ц/га относительная, %

1 2 3 4 5 6 7

Овес

Марино 57,8 11,3 19,6 - ' -

Сельма 66,0 15,1 22,8 43,1 13,3 30,8

Амурский утес 59,7 24,0 40,2 41,8 16,3 39,0

Экспресс 64,0 23,6 36,9 46,9 17,5 37,3

Тигровый 66,2 27,5 41,5 48,5 21,9 45,2

Премьер 64,7 23,3 36,0 - -

Средн. по культуре 62,5 21,9 35,0 45,1 па 38,1

Продолжение таблицы 12

1 2 3 4 5 6 7

Яровая пшеница

Монакинка 32,6 13,0 39,9 29,4 9,4 32,0

Хабаровчанка 41,1 14,0 34,1 32,0 13,9 34,4

Зарянка 39,3 13,5 34,4 36,2 14,3 39,5

Лира 98 39,2 10,4 26,5 32,3 13,5 41,8

Средн. по культуре 38,0 12,7 33,4 325 12,8 39,4

Ячмень

1 О" 41,3 19,3 46,7 30,6 8,2 26,8

Ерофей 56,5 25,3 44,8 44,2 9,9 22,4

Первенец - - ■ 39,5 9,0 22,8

Муссон 41,3 24,0 58,1 42,0 '•4,7 35,0

Средн. по культуре 46,4 22,9 49,4 39,1 ГО,4 26,6

Соя

Юг-40 27,5 19,3 70,2 21,9 17,0 77,6

Салтус 29,2 15,0 51,4 24,0 18,4 75,0

Гритиказ-80 23,5 18,6 79,1 21,4 14,1 65,9

Марината 35,2 23,3 66,2 27,2 17,4 64,0

Средн. по культуре 28,8 19,0 66,0 23,6 16,9 71,6

Кукуруза

Бирсу 78,0 70,0 89,7 61,1 25,6 41,9

Росс 197 АМВ 74,3 50,7 68,2 74,9 30,2 40,3

Ал юре 3 97,0 75,0 77,3 56,0 30,3 54,1

Средн. по культуре 83,1 65,2 78,5 64,0 28,7 443

Сорго

Старт 40,0 8,8 22,0

Пищевое 33 37,2 22,0 59,1

Пищевое 614 35,7 11,4 31,9

Волжское 51 46,6 27,4 58,8 ,

Веничное 19,7 12,1 61,4

Средн. по культуре 35,8 163 45,6

Потенциальная продуктивность характеризуется способностью сорта использовать условия окружающей среды, не выходящие за пределы биологического оптимума, специфического для каждого вида (сорта). Так как полностью оптимизировать условия окружающей среды для растений в полевых условиях невозможно, то за потенциальную продуктивность нами принят максимальный урожай культуры (сорта) за продолжительный перйод времени.

Исходя из оценки потенциальной продуктивности, наибольшей способностью использовать благоприятные условия окружающей среды Среднего Приамурья из зерновых колосовых культур характеризуется овес, следующие по степени убывания величины потенциальной продуктивности — ячмень и пшеница. Величина потенциальной продуктивности зависит от возделываемого сорта. У овса самый потенциально урожайный сорт - Тигровый, способный формировать до 66,2 - 45,1 ц/га зерна в зависимости.от зоны возделывания. У яровой пшеницы такими характеристиками обладает в Хабаровском районе сорт Хабаровчанка, в Вяземском - Зарянка: 41,1 и 36,2 ц/га соответственно. У ярового ячменя в наибольшей степени условия благоприятствуют реализации урожайных качеств у

сорта Ерофей: 56,5 - 44,2 ц/га. У сои наибольший потенциальный урожай формируется у сорта Марината: 35,2 - 27,2 ц/га зерна. У кукурузы в зависимости от района возделывания - у сортов Алюрс-3 и Росс 197АМВ.

В неблагоприятных почвенно-климатических и погодных условиях, к каким относятся условия Среднего Приамурья, важнейшим средством реализации потенциальной урожайности культивируемых видов и сортов растений является их экологическая устойчивость, или способность противостоять неблагоприятным факторам внешней среды. За абсолютную экологическую устойчивость нами принят нижний предел урожайности сорта, полученный в неблагоприятных условиях за длительный промежуток времени. За относительную экологическую устойчивость принято отношение продуктивности в неблагоприятных условиях к продуктивности в оптимальных условиях.

Анализ экологической устойчивости свидетельствует, что потенциально урожайные сорта не всегда способны реализовать свой потенциал в неблагоприятных условиях окружающей среды. При фактически равной потенциальной урожайности у сортов овса Сельма и Тигровый, наибольшей экологической устойчивостью обладает Тигровый, его минимальный урожай превышает на 3,516,2 ц/га урожай других возделываемых сортов в конкурсном сортоиспытании в Хабаровском районе и на 4,4 - 8,6 ц/га - в Вяземском районе.

Высокий урожайный потенциал яровой пшеницы Лира 98 не реализовыва-ется в условиях Хабаровского района, тогда как в Вяземском районе это один из устойчивых сортов. Он обладает наибольшей относительной устойчивостью -41,8 %. По результатам исследований, у яровой пшеницы более высокая абсолютная экологическая устойчивость отмечена в Хабаровском районе у сортов Хабаровчанка и Зарянка. В Вяземском дополнительно еще у Лиры 98. У ячменя в обоих районах наиболее устойчивым является сорт Муссон: относительная устойчивость достигает 58,1 - 35,0 % соответственно в Хабаровском и Вяземском районах. Высокий уровень экологической устойчивости имеет в Среднем Приамурье соя. Даже в неблагоприятных условиях года реализация потенциальной урожайности, в зависимости от сорта, составляет в Хабаровском районе 51 - 79 %, в Вяземском районе - 64 - 78 %.

Достаточно высокий уровень экологической устойчивости в экстремальных условиях в период вегетации имеют сорта кукурузы, возделываемые в регионе: 78,5 - 44,8 % соответственно в Хабаровском и Вяземском районах.

Для расширения экологического разнообразия возделываемых культур в Среднем Приамурье с целью рациональной утилизации их природных ресурсов, изучили адаптивный потенциал различных сортов сорго в Хабаровском районе. В результате анализа экологической устойчивости к неблагоприятным условиям различных сортов сорго установлено, что ряд из них (Юбилейное 20, Зональное 6, Волжское 51 и Пищевое 35) способен реализовывать потенциальный урожай до 50 и выше процентов даже в экстремальных условиях Среднего Приамурья.

Таким образом, значительно увеличить выход полезной продукции с единицы площади можно путем целенаправленного использования адаптивного потенциала культивируемых видов и сортов растений. При выборе сорта для возделывания в районах края следует ориентироваться на его устойчивость к изме-

няющимся условиям окружающей среды и уровень реализации потенциальной урожайности. Предпочтение следует отдавать сортам селекции Дальневосточного НИИ сельского хозяйства, так как они изначально обладают генетически детерминированной устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессорам Среднего Приамурья. Для Хабаровского района это: овес сортов Экспресс, Тигровый и новый сорт Премьер; яровая пшеница Хабаровчанка и Зарянка; ячмень Ерофей, Муссон и новый районированный сорт многорядного типа Казьминский; соя Гритиказ-80, Марината и новый районированный сорт Иван Караманов; кукуруза Бирсу и Алюрс 3. С целью более полного использования биоклиматического потенциала района и расширения биологического разнообразия рекомендуется высевать сорго Пищевое 35 и Волжское 51.

Оценка приемов искусственной оптимизации условий внешней среды для изучаемых культур показала, что внесение удобрений, химических мелиорантов, применение пестицидов и биосинтетических препаратов играют существенную роль в повышении их урожайности.

Максимальный рост урожайности обеспечивают у овса сорта Экспресс из-вестково-минералъная и полная системы удобрений - на 29,6 - 32,6 % по сравнению с контрольным вариантом, у яровой пшеницы - минеральные удобрения и полная система удобрений - 53,0 - 65,9 % соответственно. Ячмень полнее утилизирует ресурсы окружающей среды при использовании минеральных удобрений (рисунок 4).

■ Овес Экспресс ■ Овес Экспресс прибавка

■ Яровая пшеница Хабаровчанка ■ Яровая пикница Хабаровчанка прибавка □ Ячмень Ерофей П Ячмень Ерофей прибавка

1. Контроль 2. Тфк- 3. №К-М 4. Са по 2,25 5. О + М 6. О + И 7. И + М 8 0+И+М послед. - 0 г.к.-п/д-И

Рисунок 4 - Влияние различных видов удобрений при длительном их применении на урожайность зерновых культур (в среднем за годы исследований)

l.Ca по 2.25 2. Фон + N 3. Фон + Н 4. Фон + К 5. Фон+NK 6. Фон + РК 7. Фон + NP 8. Фон+NPK г. к. — п/д. - фон

И Овес Экспресс П Овес Экспресс прибавка

□ Яровая пшеница Хабаровчанка □ Яровая пшеница Хабаровчанка прибавка

■ Ячмень Ерофеи ® Ячмень Ерофеи прибавка

Рисунок 5 - Влияние длительного применения в полевом севообороте различных видов минеральных удобрений и их сочетаний на урожайность зерновых культур (в среднем за годы исследований) Применение минеральных удобрений в сочетании с известковыми и органическими в одинаковой степени влияет на рост урожайности ячменя: рост урожайности составил 68,3 - 68,9 %. Длительное изучение роли отдельных видов минеральных удобрений и их сочетаний в повышении урожайности зерновых культур показало, что у овса урожайность определяется на 10,1 % минеральным азотом, на 22,6 % - подвижным фосфором и на 11.8 % - обменным калием. Их применение соответственно повышает урожай зерна на 24,0; 4,1 и 7,1 % соответственно. Усиливается их эффективность только при комплексном использовании.

Урожайность яровой пшеницы определяется на 37,3 % обеспеченностью минеральным азотом, на 25,7 % - обеспеченностью подвижным фосфором и на 17,6 %- обменным калием. При их использовании получено дополнительно 66,4; 24.5 и 18,2 % соответственно урожая зерна. Комплексное их применение обеспечило формирование дополнительно 79,1 % зерна.

У ячменя зависимость урожая от обеспеченности каждым элементом питания выше, чем у предыдущих зерновых культур. Урожайность от минерального азота зависит на 38.3%, от подвижного фосфора - на 78.0 % и обменного калия -на 23,0%. Их применение создает более комфортные условия для реализации урожайного потенциала и способствует росту урожайности на 39,2; 8,9 и 11.4 % соответственно. Совместное их применение обеспечивает дальнейший рост урожайности на 83,5 %. Оптимальными дозами, обеспечивающими максимальный рост урожайности на известкованном фоне, следует считать: под овес N60 Р6о К.30, под яровую пшеницу N90 Рбо Кбо и ячмень N90 Р30 К60.

Продуктивность сои сорта Марината на тяжелосуглинистых почвах в Среднем Приамурье определяется кислотно-щелочными свойствами. Снижение уровня кислотности почвенной среды способствует росту урожайности сои не менее чем на 36,0 % (рисунок 6).

□ 2006 г. ■ 2007 г. □ 2008 г. □ средняя ■ прибавка урожая

удобрений

Рисунок 6 - Влияние различных систем удобрений при их длительном применении на урожайность сои

Повышение содержания в почве А1203 и увеличение гидролитической кислотности, наоборот, угнетает рост и развитие растений и снижает их продуктивность на 22,1 - 37,2 % соответственно. Максимальную реализацию продуктивности сорта обеспечивает комплексное применение изучаемых систем удобрений, средняя за три года прибавка урожая составила 75 %. Основная доля в увеличении урожайности от минеральных удобрений принадлежит фосфорным удобрениям - 35 %, калийным - 28 % и азотным - 11 %. С целью создания благоприятной среды для реализации потенциальной продуктивности в условиях Среднего Приамурья под сою следует применять N30 Рбо Кз0 на известкованном фоне.

Дальнейший рост урожайности сельскохозяйственных культур можно обеспечить за счет вовлечения в интенсификационный процесс регуляторов роста различной природы. Изучение эффективности биопрепаратов производства Тихоокеанского института биоорганической химии (г. Владивосток) выявило сортоспецифичность изучаемых культур и сортов в реакции на их применение. Стабильный рост урожайности во все годы исследований из зерновых культур отмечен только у овса сорта Тигровый. Прибавка урожая от обработки семян и посевов препаратом ДВ-47 составила 14,5 %, или 7,7 ц/га за счет повышения всхожести семян на 2,5 % и улучшения основных структурных показателей урожая: количества продуктивных стеблей, числа зерен в метелке и массы 1000 семян.

У сои только у сорта Марината обработка препаратами имела устойчивую эффективность. Биометрические измерения в фазу бутонизации выявили существенные различия в количестве листьев на растении и площади листовой пластинки в зависимости от гидротермических условий и применяемых препаратов (таблица 13).

Таблица 13 - Влияние препаратов на морфологическое развитие растений и ус-

тойчивость к грибным болезням (2007 - 2008 гг.)

Варианты Показатели в фазу бутонизации

Корневые гнили, % Корневой индекс к растению, '% Высота, см Кол-во листьев, шт. Площадь листовой пластинки, см3

1. Контроль- увлажнение семян Юл/т воды 39,5/ 35,8 19,2/ 10,8 26,6/ 27,7 3,17/ 4,3 27,9/ 56,3

2. Эталон - протравливание семян Фундазолом и Премис 200, кс 18,6/ " 15,8 25,6/ 15,7 23,2/ 21,7 3,47/ 4,47 27,8/ 42,2

3. Новосил - обработка семян 50мл/т и опрыскивание в фазу цветения 20мл/га 6,7/ 40,8 25,0/ 15,5 23,6/ 27,1 ,1.3,2/ 4,67 16,7/ 59,5

4. Иммуноцитофит- обработка семян 0,5мл/т и опрыскивание в фазу всходов, начала цветения 0,5г/га 9,7/ 32,5 23,0/ 15,6 24,3/ 28,3 3,7/ 4,6 27,8/. 61,9

5. Новосил + 'Л нормы химического протравителя 23,3/ 25,0 23,3/ 13,7 26,1/ 26,2 3,47/ 5,0 22,Ъ! 58,9

6. НИК-1 - обработка семян 10 мкг/мл 27,7/ 37,5 22,1/ 16,0 25,6/ 30,5 4,2/ 4,53 33,3/ 68,2

7. ЛЦ-1 - обработка семян 10 мкг/мл 19,3/ 45,0 22,4/ 14,8 24,6/ 29,3 3,23/ 4,87 27,8/ 55,1

8. ДВ-47-4 - обработка семян и опрыскивание посевов в фазу 3-х листьев и цветения -10мл/10л воды 12,7/ 41,7 18,6/ 15,9 27,0/ 28,5 4,14/ 4,47 33,3/ 52,1

Примечание: в числителе — показатели за 2007 год, в знаменателе - за 2008 год

Анализ результатов развития сои на раннем этапе онтогенеза показал, что предпосевная обработка семян неоднозначно влияла на морфологическое развитие растений: более высокорослые растения отмечены в условиях большей обеспеченности влагой в первой половине вегетации в 2008 году. В среднем за два года исследований наилучшие показатели по высоте растений наблюдались при обработке семян препаратами НИК-1 и ДВ-47-4. В то же время химические протравители снижали высоту растений в сравнении с контрольным вариантом и изучаемыми препаратами. Предпосевная обработка семян способствовала росту корневого индекса, что имеет большое значение для устойчивости растений к поражению грибными болезнями. Большое влияние биопрепараты оказали на урожайность сои (таблица Т4). ■-

Таблица 14 - Зависимость урожайности сои сорта Марината от предпосевной об-

Варианты Урожайность, и/га Прибавка урожая

ц/га %

1. Контроль - без обработки 13,1 - -

2. Фундазол, сп- 3 кг/г - эталон 12,8 - -

3. Новисил 13,1 - -

4. Лариксин 14,4 1,3 10,0

5. Иммуноцитофит 12,4 2,3 17,6

6. Новосил + 'Л эталона 17,0 3,9 29,8

7.НИК-1 18,6 5,5 42,0

8. ЛЦ-1 16,6 3,5 26,7

9. ДВ-47-4 18,8 5,7 43,5

Достоверную прибавку урожая обеспечило применение препаратов: Ново-сил с половинной нормой химического протравителя, НИК-1, ЛЦ-1 и ДВ-47-4.

Таким образом, в результате проведенных исследований установлена сор-тоспецифичность на применение биопрепаратов при обработке ими как семян изучаемых культур и сортов, так и посевов. Эффективность биопрепаратов определяется степенью адаптированное™ культуры и сорта к почвенно-климатическим условиям зоны возделывания. Применение их в общей технологии производства экологически безопасно и перспективно для хозяйств пюбых форм собственности.

Применение различных гербицидов и их баковых смесей оказало значительное влияние на снижение засоренности посевов зерновых культур и сон, что привело к существенному росту урожайности.

Так, обработка посевов овса сорта Экспресс гербицидами снизила уровень засоренности посевов на 71,6 - 100 % до конца вегетации культур. Наименьший эффект получен от обработки посевов Диален-супер, вр и баковой смесью [щэ,-лен-супер, вр и Базаграна, кэ (таблица 15).

Таблица 15 - Влияние гербицидов и баковых смесей на уровень засоренности посевов овса и его урожайность (2002 - 2004 гг.)___

Варианты Среднее количество сорняков, шт./м2 Урожайность, ц/га Прибавка урожая, %

перед обработкой посевов перед уборкой

1. Контроль - без гербицидов 198 324 16,7 .

2. Диален-супер, вр 0,6 л/га 250 92 26,7 59,9

3. Диален-супер, вр 0,2 л/га + Магнум, вдг 7 г/га 168 0 39,3 135,3

4. Магнум, вдг - 10 г/га 190 0 39,0 133,5

5. Прима-0,5 л/га 152 0 38,0 127,5

6. Диален-супер, вр 1 л/га + Базагран, кэ 2 л/га 148 30 30,3 81,4

Обработка посевов овса баковой смесью Диален-супер, вр 0,2 л/га + Магнум, вдг 7 г/га, Магнумом, вдг 10 г/га и Примой 0,5 л/га обеспечила полное уничтожение сорной растительности и рост урожайности на 22,6,22,3 и 21,3 ц/га соответственно.

Улучшение экологической обстановки в посевах сои с помощью гербицидов также оказало значительное влияние на снижение засоренности и формирование урожая. Наибольшее влияние на снижение засоренности посевов сои оказали Фабиан, вдг и его баковые смеси с Миурой, кэ и Корсаром. При этом численность сорняков снизилась с 400 - 440 штУм2 до 4 - 20 шт./м2. Хуже всего действие гербицида проявилось от Пивота, вк в дозе 0,8 л/га. Перед уборкой посевы остались засоренными, что сказалось на продуктивности сои. Сильное затенение от сорняков и конкуренция за обеспеченность элементами минерального питания в контрольном варианте позволили сформироваться 6,8 ц/га зерна сои. Снижение засоренности повысило урожай на 52,9 - 73,5% (таблица 16).

В целом, улучшение фитосанитарной обстановки в посевах зерновых и сои за счет применения гербицидов приводит к значительному росту их урожайности: у зерновых культур на 59,9 - 135,3 %, сои на 20,6 - 73,5 %.

Таблица 16 - Влияние гербицидов на снижение засоренности посевов сои и рост урожайности (2006 - 2008гг.)___

Варианты Среднее количество сорняков, шт./м2 Средняя урожайность, и/га Прибавка урожая, %

перед обработкой через 30 суток перед уборкой

Контроль - без гербицидов 420 560 572 6,8 -

Корсар -1,5 л/га + Центурион, кэ 0,3 л/га б/с 356 148 86 10,8 58,8

Корсар -1,5 л/га + Миура 0,6, кэ л/га б/с 340 127 47 10,4 52,9

Фабиан, вдг -100 г/га 412 264 16 11,1 63,2

Фабиан, вдг - 100 г/га + Миура кэ 0,3 л/га б/с 440 224 20 11,8 73,5

Фабиан, вдг- 100 г/га + Корсар - 1 л/га б/с 400 156 4 10,7 57,4

Пивот, вк - 0,8 л/га - эталон 472 372 140 8,2 20,6

Значительно увеличить выход полезной продукции с единицы площади в условиях Среднего Приамурья можно лишь путем целенаправленного использования адаптивного потенциала культивируемых видов и сортов растений и использования техногенных средств (удобрений, мелиорантов, пестицидой, регуляторов роста и развития), которые обеспечивают эффективную утилизацию ресурсов природной среды региона.

6 Влияние севооборотов на рост продуктивности зерновых культур и сои и их средоулучшающие функции

В главе рассмотрены средообразующие функции севооборотов и вопросы продуктивности севооборотов, и урожайность в них культивируемых растений.

В результате исследований установлено, что росту биологических потерь гумуса способствует увеличение в структуре посевов доли пропашных культур и сокращение площади многолетних трав. Отрицательный баланс гумуса складывается в 5-польном севообороте с кукурузой (-0,01 т/га), в 2-польном пропашном при возделывании кукурузы и сои (-0,38 т/га) и в бессменных посевах этих культур: -0,52 и -0,30 соответственно. Потери азота в количестве 24 и 26 кг/га отмечены в 5-польном кормовом и посевах кукурузы бессменно. В остальных севооборотах наблюдается повышение запасов гумуса и азота на 0,02 - 0,40 т/га и 16 - 59 кг/га соответственно.

Под влиянием севооборотов значительные изменения претерпели физические и химические свойства почвы. Важным показателем физических свойств является содержание водопрочных агрегатов в пахотном горизонте. В экспериментальных севооборотах при изучении влияния чередования культур в севооборотах на количество водопрочных агрегатов установили, что под зерновыми культурами (в среднем за годы исследований) сумма водопрочных агрегатов (>25) составила: под пшеницей 33,4 - 35,9 %, под овсом 36,0 - 38,4 % в зависимости от типа севооборота. Под посевами сои этот показатель изменялся в пределах 31,1 - 36,8 %. В пропашном звене севооборота (кукуруза - соя) сумма водопрочных агрегатов составила под кукурузой 30,9%, под соей - 35,0 %. Наиболее благоприятные условия для образования водопрочных агрегатов складывались в

5-польном севообороте под многолетними травами, где их было под клевером 47 %, в 5-польном кормовом под тимофеевкой луговой 1-го года пользования - 49,6 % и 2-го года пользования - 50,8 %. При выращивании культур бессменно содержание водопрочных агрегатов заметно снижается. Так, в пахотном слое почвы при бессменном возделывании кукурузы их количество составило 28,1 %. Под бессменными посевами овса сумма водопрочных агрегатов составила 29,0 %, под соей - 27 %. В зерно-соевых звеньях малонольных специализированных севооборотов отмечается их увеличение под овсом до 37,4 - 40,3 %, под соей - до 34,2 - 37,1 %.

Химические свойства пахотного слоя почвы наиболее благоприятно складываются в 5-польном кормовом севообороте, особенно блок кислотно-щелочных свойств. Два поля многолетних трав в севообороте способствуют снижению кислотности почвенного раствора на 1,0 - 0,8 ед., снижению гидролитической кислотности почвы на 2,0 - 4,4 мг-экв/100 г почвы и повышению обеспеченности обменными основаниями почвенного поглощающего комплекса на 618 % по сравнению с другими типами севооборотов. Под их влиянием возрастает содержание общего азота в пахотном горизонте почвы до 0,24 %. Здесь же отмечается и самое высокое содержание гумуса - 4,9 %. Возделывание кукурузы бессменно и ее чередование с соей в 2-польном севообороте резко ухудшают качественные показатели почвы. Ухудшаются кислотно-щелочные свойства и обеспеченность почвенного поглощающего комплекса обменными основаниями, их сумма не превышала 13,6 - 14,2 мг-экв на 100 г почвы. Возделывание кукурузы в севообороте снижает обеспеченность пахотного горизонта обменным калием на 192 - 149 кг/га. В малопольных специализированных севооборотах агрохимические свойства почвы более стабильны.

Таким образом, бессменные посевы сельскохозяйственных культур приводят к ухудшению физических и химических свойств тяжелосуглинистых почв Среднего Приамурья. Возделывание в севообороте пропашных культур также ухудшает показатели эффективного плодородия почвы. Только возделывание многолетних трав в севооборотах позволяет сохранять и улучшать свойства почвы.

Одним из важных профилактических средств в улучшении фитосанитарной обстановки в посевах является подбор культур в севообороте. Установлено, что в специализированных зерно-соевых севооборотах количество сорняков составило в посевах сои 23,6 - 28,8 штУм2 и 76,0 - 105,3 шт./м2 - в посевах овса. Наиболее засоренными были посевы сои и овса при бессменном выращивании - 52,4 и 157,5 штУм2. Несмотря на то, что в посевах сои количество сорняков было меньше, чем в посевах овса, сырая масса их была значительно выше. В посевах овса сырая масса сорняков составляла 106,2 - 136,2 г/м2, сои - 325,4 - 658,0 г/м2. С увеличением насыщенности севооборота соей засоренность посевов и сырая масса сорняков увеличиваются. Максимальный вес сорняков - 948,0 г/м2 - отмечен в бессменных посевах сои.

' Наибольшее количество сорняков произрастает в посевах зерновых культур, при этом наиболее засоренными были посевы овса - 85,7 - 110,6 штУм2, в посевах яровой пшеницы количество сорняков составило 68,4 - 74,3 шт./м2. При увеличении насыщенности севооборотов пропашными культурами возрастало как

количество сорняков, так и их масса. Наибольшая масса сорняков в посевах сои отмечена в пропашном севообороте - 868 г/м2, на посевах кукурузы при этом сырая масса сорняков достигала 944,0 г/м2. Самый большой вред посевам кукурузы сорняки наносили при бессменном ее возделывании: при 59 сорняках на 1м2 севооборотной площади их масса достигала 1758,0 г/м2.

Таким образом, увеличение доли пропашных культур в севообороте приводит к значительному ухудшению фитосанитарной обстановки в посевах сои и кукурузы. Одним из действенных профилактических средств в системе мер борьбы с сорняками является подбор культур в севообороте.

Продуктивность севооборотов определяется набором культур в них. Самая низкая продуктивность получена в 3-польном зерно-соевом севообороте: средняя урожайность зерна возделываемых в нем культур составила 22,8 ц/га, а выход кормовых единиц с 1 га севооборотной площади не превысил 30,9 ц/га. Увеличение севооборотных полей до 5 и набора культур, возделываемых на полях, повысило сбор зерна в них на 4,3 - 7,6 ц/га и выход кормовых единиц с 1 га севооборотной площади на 1,5 - 6,4 ц/га. Наиболее продуктивным был 5-польный кормовой севооборот с двумя полями многолетних трав. Урожай зерна составил 30,4 ц/га, а кормовых единиц 32,4 ц/га с 1 га севооборотной площади.

Продуктивность малопольных специализированных севооборотов определяется долей в их структуре сои. С увеличением доли сои с 33 до 66 % снизилась урожайность зерна с севооборотной площади на 0,2 - 4,4 ц/га. В бессменных посевах сои урожайность зерна снижается на 14,5 ц/га, или на 152,6 %. С такой же фактически закономерностью уменьшается выход кормовых единиц с 1 га севооборотной площади. Неэффективны и бессменные посевы овса. Урожайность зерна в них с 1 га севооборотной площади стабилизировалась на уровне 3-польного севооборота с 66 % содержанием сои. При этом выход кормовых единиц снизился на 3,4 ц/га.

Урожайность возделываемых культур в севообороте определяется его типом и чередованием культур (таблица 17).

Таблица 17 - Урожайность культур в севооборотах (1990 - 1995 гг.)

Севооборот Чередование культур С 1 га севооборотной площади, ц/га

зерна (зел. массы) кормовых единиц

1 2 3 4

3-яольный Пшеница 23,6 26,9

Соя 16,5 22,8

Овес 28,2 28,2

5-польный с кукурузой Кукуруза 333,2 54,4 1

Соя 16,1 22,2

Пшеница 26,1 29,8

Со* 15,2 21,0

Овес 27,5 . 27,5

5-польный с клевером Соя 15,6 21,5

Овес + клевер па 27,2

Клевер 182,5 39,6

Соя 16,9 23,3

Пшеница 22,7 25,9

Продолжение таблицы 17

5-польный с травами Овес + мн. трава 26,4 26,4

Мн. травы 1 г.п 172,6 37,1

Мн. травы 2'г.п 192.5 48,5

Овес 28,8 28,8

Соя 20.0 27,6

2-польный пропашной Соя 12.5 17,2

Кукуруза 267,3 43,6

Бессменный Кукуруза 197,8 32,2

3-полы1Ь1й, 33% сои Соя 18,2 25,1

Овес 29,5 29,5

Овес 24,3 24,3

2-польный, 50% сои Соя 17,5 . 24,2

Овес 30,0 . . 30,0

3-польный, 66% сои Овес 30,0 30,0

Соя 15,3 21,1

Соя 12,9 17,8

Бессменный Соя 9,5 * 13,1

Бессменный Овес 19,6 19,6

Яровая пшеница формирует максимальный урожай при возделывании ее в 5-польном севообороте с кукурузой после сои. Размещение ее в 5-польном севообороте с клевером после того же предшественника и в 3-польном зерно-соевом севообороте после овса снижает урожайность зерна на 3,4 - 2,5 ц/га.

Овес в полевых севооборотах после сои имеет достаточно стабильную урожайность. Реализует он свой продуктивный потенциал лучше в мапопольных севооборотах или в кормовых севооборотах после многолетних трав. Максимальный уровень урожайности в исследуемые годы получен у овса в мапопольных специализированных севооборотах при размещении его после сои. Повторные посевы овса снижают урожайность более чем на 5,0 ц/га. Бессменные его посевы снижают сбор урожая с севооборотной площади более 10,0 ц/га.

Соя формирует максимальный урожай зерна в 5-польном кормовом севообороте размещенной второй культурой (за овсом) после многолетних трав. При увеличении доли сои в структуре севооборота ее урожайность снижается. Низкая продуктивность сои отмечается в пропашном севообороте и при бессменных посевах. Кукуруза, как и соя, снижает урожайность при возделывании в пропашном ' 2-польном севообороте и бессменных посевах.

Таким образом, адаптивное размещение культур по полям севооборота с учетом почвенной разности и элементов ландшафта, подбор более адаптированных сортов, введение в севообороты не менее 20 % многолетних трав и не более 50 % пропашных культур позволяют повысить продуктивность возделываемых в севооборотах культур и сохранить плодородие тяжелосуглинстых почв Среднего Приамурья в условиях их сезонного переувлажнения.

В результате анализа сопряженных показателей урожайности возделываемых в севообороте культур и агрохимических параметров почвы установлены корреляционные зависимости между ними (таблица 18).

Таблица 18 - Зависимость урожайности полевых культур от агрохимических показателей тяжелосуглинистых почв_

Агрохимические показатели Коэффициенты корреляции между урожаем и агрохимическими показателями

зерновые культуры в полевом севообороте соя в полевом севообороте овес в специализированных севооборотах кукуруза в полевых севооборотах соя в зерно-соевых севооборотах

N-N03 - - - 0,398 0,331

Р2О5 - - - - 0,592

к2о -0,392 - -0,347 - 0,528

рН сол. - 0,480 - - 0,387

рН вод. - 0,355 -0,486 -0,374 0,505

Са обм. -0,439 - - - 0,645

М^ обм. -0,469 - - 0,498 -0,341

А12Оз - -0,470 - - -

Нг - -0,610 - 0,325 -

Влажность - - - 0,635 0,697

Множественный коэффициент корреляции 0,93 0,70 0,92 0,94 0,94

Уровень влияния агрохимических показателей на урожайность полевых культур в севооборотах определяется степенью взаимосвязей и взаимовлияния отдельных показателей агрохимических параметров, что подтверждается множественным корреляционно-регрессионным анализом экспериментальных данных. Анализ фактических данных по культурам подтверждает прямую тесную связь между собой основных элементов питания: N-N03, N-N114 Р205 КгО и обратную - между содержанием в почве подвижного фосфора и обменного калия и кислотно-щелочными свойствами. В условиях нестабильного увлажнения отмечается сильная зависимость практически всех показателей плодородия почвы от ее влажности. Влажность почвы в значительной мере предопределяет направленность окислительно-восстановительных процессов в почве и уровень содержания в ней элементов минерального питания, а также ее кислотно-щелочные свойства. Затем убывающий ряд по мере ослабления активности образуют: рН водное, рН солевое, Ы-Ы03 гидролитическая кислотность, А120з, Са обменный, обменный. Все эти показатели находятся в сложной взаимосвязи.

Сложность взаимоотношения растений с гетерогенной почвенной средой нашла свое выражение в уравнениях регрессии, отражающих зависимость урожайности полевых культур от агрохимических показателей почвы.

Урожайность сои в полевых севооборотах описывается уравнением регрессии:

У=22,1+ 0,08Х, +0,57X2 +0,57Хз +0,14X4+2,87X5 + 1,74Хв- 0,23Х7- 0,21Х8 + 0,17Х9 -1,59Х10 + 0,55Хц

где: X, - N-N03; Х2 - Х3 - Р205; Х4 - К20; Х5 - РН сол.; Х6 - РН

вод.; Х7-Са обм.; X8-Mg обм.; Х9- А1203; Х10-Нг; Хц - влажность.

Урожайность сои в специализированных зерно-соевых севооборотах описывается уравнением регрессии:

У= 41,89 - 0,13Х, +0,48 Х2 + 2,17 Х3 + 0,05X4 - 4,96Х5 +4,5Х6 + 1,52Х7 -0,22Х8- 1,22Х,+ 0,14Х10+ 0,82Х„,

где: X, - N-N03; Х2 - Ы-ЫН„; Х3 - Р205; Х4 - К20; Х5 - РН сол.; Х6 - РН вод.; Х7 - Са обм.; Х8 - обм.; Х9 - А1203; Х10 - Нг; Хц - влажность.

Из уравнений регрессии следует, что основная роль в повышении урожайности сои в полевых севооборотах принадлежит обеспеченности посевов подвижными фосфатами, коэффициент регрессии равен 2,17. Почвы специализированных севооборотов имеют более кислую реакцию почвенной среды, поэтому урожайность сои в значительной мере определяется кислотно-щелочными свойствами. Снижают урожай сои кислая реакция почвенной среды и высокое содержание ионов алюминия, коэффициенты регрессии соответственно равны: -4,96 и -1,22.

Урожайность овса в полевом севообороте описывается следующим уравнением регрессии:

У = 94,34 - 0,02X1 - 0,29Х2+ 1,0Х3 + 0,006X4 - 19,06Х5+ 7,77Х6 - 28,49 Х7 +14,63Х8 + 0,74X9 - 0,06Х]0 - 0,15Хц - 0,17Х12 - 3,75Х13 - 0,06Х14 - 0,40Х15 + 0,27X16;

где: X, - N-N03-, Х2 - N-NH4; Х3 - Р205; Х4 - К20; Х5 - рН сол.; Хб - РН вод.; Х7 - Са обм.; Х8 - М§ обм.; Х9- РеО; Х]0- Ре203; Хц - А1203 подв.; Х)2 -А1203обм.; Хп - Нг; Хм - влажность; Х[5 - Са сол.; Х16 - Mg сол..

Урожайность овса в специализированном зерно-соевом севообороте описывается следующим уравнением регрессии:

У = 27,62 + 0,32Х) - 5,14Х2 - 1,37Х3 - 0,21Х4 - 0,99Х5 - 0,26Хб - 44,34Х7 + 6,11Х8 - ОДЗХ9 + 1,04Х10 - ОДЗХц + 7,39X12 - 0,42Х13 + 2,38Х|4 - 1,20Х15 + 0,35X16,

где: X, - Ы-Ы03; Х2 - N-N№4; Х3 - Р205; Х4 - К20; Х5 - РН сол.; Хб - РН вод.; Х7 - Са обм.; Х8 - обм.; Х9 - РеО; Х10 - Ре203; Хц - А1203 подв.; Х12 -А1203обм.; Х]3 - Нг; Х14 - влажность; Х15 - Са сол.; Х16 - сол.

На основании выполненных расчетов можно заключить, что на тяжелосуглинистых почвах Среднего Приамурья в полевых севооборотах урожайность зерновых культур и кукурузы не менее чем на 80 % определяется комплексом агрохимических параметров почвы. Урожайность сои на 49 % определяется комплексом агрохимических параметров почвы. В зерно-соевых специализированных севооборотах эта зависимость возрастает до 88 %. Урожайность овса в специализированных севооборотах, так же, как и в полевом, на 85 % зависит от агрохимических свойств почвы.

7 Принципы адаптивно-ландшафтной системы земледелия для Среднего Приамурья

В главе на примере модельного хозяйства ГОПХ «Восточное» разработаны принципы построения системы земледелия на адаптивно-ландшафтной основе. В результате исследований изучена систематика рельефа территории хозяйства, структура почвенного покрова, установлены классы местности, дана им агропро-

изводственная оценка и на ее основе предложено использование земель в адаптивно-ландшафтной системе земледелия.

В основу агропроизводственной оценки положена возможная биопродуктивность овса как культуры, наиболее адаптированной к почвенным условиям хозяйства. При повышенной биопродуктивности возможен урожай овса 33 - 44, при средней - 23 - 33, низкой - 11 - 23 и очень низкой - менее 11 ц/га. Поэтому земли категории 1.3, 2.2, 2.3 с очень низкой биопродуктивностью пашни следует использовать под культурные пастбища и сенокосы, а категории 1.2, 2.1 с низкой биопродуктивностью пашни - только в системе травопольных севооборотов с соей и пайзой, хорошо приспособленными к условиям муссонного климата, а также под сенокосы и пастбища. Земли категории 1.1-а и 1.1-6 с повышенной и средней биопродуктивностью следует использовать в почвозащитных длинноро-тационных севооборотах, где нет ограничения для возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе многолетних бобово-злаковых трав, зерновых и интенсивных пропашных культур на профилированной поверхности. Такой подход к использованию земель отвечает требованиям менее энергоемких и в экологическом отношении более благоприятных систем земледелия.

Рекомендуемые севообороты, учитывающие типы почв и условия увлажнения, позволят увеличить воспроизводство органического вещества в почве за счет растительных остатков в виде корней, жнивья, соломы, сидератов. При использовании на удобрение соломы зерновых и сои, убираемых комбайном с измельчением соломы, а также стерни и корневых остатков расчет прихода сухого органического вещества в почву составляет 35 - 62 ц/га за год. При гумификации образуется 0,7 - 1,1 т/га гумуса, что эквивалентно 10 т/га подстилочного навоза. Главное условие сохранения и воспроизводства плодородия почвы - это подбор и чередование культур в полевом севообороте с долей пропашных культур до 50 %, повышение его продуктивности до 29 ц/га кормовых единиц и использование нетоварной части урожая на удобрение.

Таким образом, адаптивное размещение культур на полях севооборота, с учетом почвенной разности и элементов ландшафта, подбор более адаптированных сортов, введение в севообороты не менее 20 % многолетних трав и не более 50 % пропашных культур позволяют ограничивать отрицательное влияние неблагоприятных факторов внешней среды на формирование урожая и получать с гектара пашни при использовании удобрений и химических мелиорантов в условиях Хабаровского края по 35 - 40 центнеров кормовых единиц с одного гектара севооборотной площади. Реконструкция и восстановление осушительных систем на площади 38,2 тыс. га, позволит расширить посевную площадь на 25 %, увеличить производство сельскохозяйственной продукции и укрепить кормовую базу животноводства.

8 Биоэнергетическая эффективность различных приемов повышения урожайности зерновых культур и сои в полевых севооборотах Среднего Приамурья

В главе представлены расчеты окупаемости минеральных удобрений прибавкой зерна изучаемыми культурами и результаты биоэнергетической оценки.

Результат оценки окупаемости удобрений прибавкой урожая дополнительной продукции и биоэнергетической оценки различных приемов повышения обеспеченности минеральным питанием, позволяет сделать вывод, что все приемы являются энергосберегающими, так как от их применения получен чистый энергетический доход, который значительно превышает затраты на получение продукции. Наиболее эффективно под овес применять при высоком уровне плодородия азотные удобрения в дозе N6o на известкованном фоне, при низком уровне плодородия - Neo Рбо Кзо, что обеспечивает получение урожая зерна 35,0 - 45,3 ц/га.

Наиболее эффективно под яровую пшеницу применять минеральные удобрения в дозе N60 Р30 К60 и N90 Р60 К60, в зависимости от уровня плодородия почвы, что обеспечивает получение 23,8 - 24,6 ц/га зерна.

При возделывании ячменя при высоком уровне содержания в почве подвижных фосфатов наиболее эффективны минеральные удобрения в дозе N60P30K.60, при низком содержании в пахотном слое почвы подвижных фосфатов дозу фосфорных удобрений необходимо увеличить до 60 кг д.в. на га, что обеспечивает получение 30,6 - 30,2 ц/га зерна.

При возделывании сои при высоком уровне плодородия почвы и благоприятной кислотно-щелочной среде наиболее экономически эффективно использовать азотные удобрения в дозе N30, что обеспечивает получение 21,4 ц/га зерна. При низком уровне плодородия рекомендуется вносить полное минеральное удобрение в дозе N30 РбоКзо, которая позволяет получать урожай зерна 21,7 ц/га.

Выводы

1. В результате комплексной оценки почвенных ресурсов Среднего Приамурья и расчета баланса основных элементов питания установили отрицательный его показатель для двух элементов - азота и калия: для азота он составляет -19,1кг/га, для калия соответственно -37,0 кг/га. За счет более высоких доз фосфорных удобрений, начиная с 2003 г. в почве наметился положительный баланс фосфора +9,3кг/га.

2. Качественная оценка тяжелосуглинистых почв по агрохимическим показателям и урожайности возделываемых культур позволила определить бонитет почвы для изучаемых культур. В результате установлено, что для овса бонитет определяется 70-96 баллами, для яровой пшеницы - 77 - 93, сои - 63 - 86 и ячменя - 64-80 баллами.

3. При оценке почвы по урожайности культур и уровню плодородия выделили пять классов земель: лучшие, хорошие, средние, посредственные и плохие. Валовой урожай у овса за счет лучших и хороших земель получен в 79 % случаев, яровой пшеницы - 60 %, сои - 52 % и ячменя - 34 %. Применительно ко всем культурам нет плохих земель с низкой урожайностью, но есть для сои и ячменя посредственные с низкой урожайностью. На основании этого пришли к заключению, что овес обладает более высокой адаптивной способностью к данным землям по сравнению с яровой пшеницей, соей и ячменем.

4. В результате корреляционно-регрессионного анализа сопряженных показателей урожайных данных и агрохимических параметров почвы установили взаимосвязь и взаимозависимости между отдельными параметрами плодородия

почвы под культурами. Пришли к выводу, что овес и яровая пшеница способны моделировать происходящие в почве процессы в соответствии со своими биологическими требованиями. Такой способностью не обладает ячмень, поэтому его урожайность в большей мере зависит от плодородия почвы.

5. Установлена зависимость формирования урожайности изучаемых культур от отдельных параметров плодородия почвы и их совокупного действия. Урожай зависел от отдельных агрохимических показателей: у овса в 10 - 20% случаев, яровой пшеницы - 8 - 25 %, ячменя - 24 - 47 %, сои - 10 -14 % случаев, а от совокупности действия их соответственно - 46, 70, 38 и 56 %.

6. Определены оптимальные параметры почвенного плодородия для реализации потенциального урожая каждой культуры. Для овса в фазу цветения оптимальные условия для реализации урожайных качеств складываются при содержании в А пах. минерального азота не менее 21,3, подвижного фосфора - 38,0, обменного калия - 250 мг/кг почвы, рН сол. - 4,5, рН вод. - 5,2, гидролитическая кислотность не превышала 4,5 мг-экв на ЮОг почвы, обменный Са- 13,0, обменный К - 7,7 и А1 - не более 1,0 мг-экв/100 г почвы. Для яровой пшеницы соответственно: 14,6; 17,0; 142; 5,2; 6Д; 3,2; 14,1; 6,1; 0,6. Для ячменя в фазу колошения: 30,4; 32; 259; 4,8; 5,5; 4,5; 11,9; 6,2; 0,7. Для сои в фазу цветения: 19,6; 39; 170; 5,3; 6,1; 2,7; 13,2; 5,5; 0,0.

7. В результате оценки климатических и погодных условий за 48-летний период времени установили диапазон и направление происшедших изменений. Среднегодовые температуры приземного слоя воздуха возросли на 0,7 °С. Среднегодовая норма осадков уменьшилась на 79,5 мм. С 1960 по 1984 гг. отмечается снижение суммарного количества солнечной радиации на земную поверхность, с 1984 по 2008 гг. поступление суммарного количества солнечной энергии на земную поверхность возрастает.

8. Климатические условия по тепло- и влагообеспеченности пригодны для устойчивого производства зерна яровой пшеницы, ячменя, овса, сои, сорго. Из-за низкой теплообеспеченности здесь могут достигнуть полного созревания только ранне- и среднеспелые сорта и гибриды кукурузы.

9. В зависимости от погодных флуктуаций установлена вариабельность урожайности. По годам она составила: у яровой пшеницы - 28,3 - 58,3 %, овса -30,3 - 54,8 %, ячменя - 24,8 - 36,0 %, сои - 20,4 - 20,8 %, кукурузы - 16,9 - 21,0 % в Хабаровском районе; 36,2 - 40,1, 13,3 - 63,3, 28,7 - 92,5, 16,1 - 19,2 и 16,6 - 19,4 % соответственно в Вяземском районе.

10. Установлены корреляционные зависимости формирования урожая от климатических и погодных параметров. У яровой пшеницы урожайность зерна в среднем на 77,4 % определяется гидротермическими условиями года, у овса и ячменя на - 44,9 и 38,9 % соответственно. Анализ влияния поступления суммарной солнечной радиации на земную поверхность свидетельствует о том, что ее влияние на реализацию урожая ранних зерновых культур нестабильно. Положительная тенденция роста урожайности от солнечной радиации отмечена только у поздних яровых культур: у сои коэффициент корреляции 0,346, у кукурузы соответственно 0,361.

11. Определена степень устойчивости возделываемых полевых культур к условиям окружающей среды Среднего Приамурья через их адаптивный потенциал. В зависимости от района возделывания адаптивный потенциал изменяется: у яровой пшеницы от 0,205 до 0,374; у овса от 0,253 до 0,32; у ячменя от 0,230 до 0,438; у сои от 0,077 до 0,197; у кукурузы от 0,046 до 0,252; у сорго в зависимости от сорта в центральных районах от 0,191 до 0,465.

.-<>.!> 12Для оценки устойчивости различных сортов сельскохозяйственных куЛьтур к изменяющимся условиям следует определять относительный адаптивный потенциал сортов по урожайности как отношение средней урожайности сорта за все годы наблюдений к средней урожайности культуры за длительный период времени в данном регионе.1 Относительный адаптивный потенциал по стабильности сорта определять как отношение адаптивного потенциала сорта к средней величине абсолютных адаптивных потенциалов сортов, возделываемых в регионе.

1; -13;'Наибольшим относительным потенциалом у овса обладают сорта Тигровый (1,44) и Экспресс (1,023). Из возделываемых сортов яровой пшеницы Зарянка и Хабаровчанка имеют самый высокий относительный потенциал по культуре (1,054 и 1,033 соответственно). Из возделываемых сортов ячменя выделяется сорт Муссон, его относительный адаптивный потенциал 1,005. Высоким относительным потенциалом по урожайности и стабильности урожая характеризуется новый районированный сорт Казьминский (1,373 и 1,1742). Все сорта сои, возделываемые в Среднем Приамурье, имеют высокие адаптивные показатели.

14. В неблагоприятных почвенно-климатических и погодных условиях важнейшим средством реализации потенциальной урожайности культивируемых видов и сортов растений является их экологическая устойчивость. За абсолютную экологическую устойчивость следует принимать нижний предел урожайности сорта, полученный в неблагоприятных условиях за длительный промежуток времени. За относительную экологическую устойчивость - отношение продуктивности в неблагоприятных условиях к максимальной продуктивности.

15. При выборе сорта для возделывания в районах края следует ориентироваться на его устойчивость к изменяющимся условиям окружающей среды и уровень реализации потенциальной урожайности. Установлено, что сорта селекции Дальневосточного НИИ сельского хозяйства изначально обладают генетически детерминированной устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессорам Среднего Приамурья. С целью рационального использования биоклиматического потенциала региона и расширения биологического разнообразия в структуру посевных площадей следует ввести сорго сортов Пищевое 35 и Волжское 51.

16. Росту реализации потенциальной урожайности и повышению экологической устойчивости способствует создание благоприятных условий для утилизации природных ресурсов региона за счет применения различных техногенных средств. Максимальный рост урожайности обеспечивают комплексное применение известково-минеральной и полной систем удобрений. Урожайность возрастает у овса на 29,6 - 32,6 %; яровой пшеницы - на 65,9 - 79,1 %; ячменя - на 68,3 -83,5%; сои-до 75%.

17. Повышение устойчивости сои к абиотическим и биотическим стрессорам Среднего Приамурья обеспечивает применение биопрепаратов ЛЦ-1; НИК-1 и Д13-47-4, уровень урожайности повышается не менее чем на 26,7 - 43,5 %.

Улучшение фитосанитариой обстановки за счет обработки посевов гербицидами повышает урожайность овса на 59- 135 %, сои - на 26,7 - 43,5 %.

18. В результате длительного изучения средоулучшающих функций различных типов севооборотов и их влияния на урожайность культур установлено, что уровень урожайности полевых культур в севооборотах определяется степенью взаимосвязей и взаимовлияния отдельных показателей агрохимических параметров. Урожайность в полевых севооборотах зерновых культур и кукурузы не менее чем на 80 % определяется комплексом агрохимических параметров почвы. Урожайность сои на 49 % определяется комплексом агрохимических параметров почв. В зерао-соевых специализированных севооборотах эта зависимость возрастает до 88 %. Урожайность овса в специализированных севооборотах, так же как и в полевом, на 85 % зависит от агрохимических свойств почвы.

19. Размещение культур по полям севооборота с учетом почвенной разности и элементов ландшафта, подбор более адаптированных сортов, введение в севообороты не менее 20 % многолетних трав и не более 50 % пропашных культур позволяют пошсить продуктивность возделываемых в севооборотах культур и сохранить плодородие тяжелосуглинистых почв Среднего Приамурья в условиях их сезонного переувлажнения,

20. В результате научных исследований и практического опыта разработана адаптивно-ландцафтная система земледелия для Среднего Приамурья. Подобраны культуры и сорта с максимальной адаптационной способностью к сложным гидротермическим условиям.

Предложения производству

1. При выборе сорта для возделывания в районах края следует ориентироваться на его устойчивость к изменяющимся условиям окружающей среды и уровень реализации потенциальной урожайности. Предпочтение следует отдавать сортам селекции Дальневосточного НИИ сельского хозяйства, так как они изначально обладают генетически детерминированной устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессорам Среднего Приамурья. Для Хабаровского района это: овес сортов Экспресс, Тигровый и новый сорт Премьер; яровая пшеница Хабаровчанка и Зарянка; ячмень Ерофей, Муссон и новый районированный сорт многорядного типа Казьминский; соя Гритиказ-80, Марината и новый районированный сорт Иван Караманов; кукуруза Бирсу и Алюрс 3. С целью более полного использования биоклиматического потенциала района и расширения биологического разнообразия рекомендуем высевать сорго Пищевое 35 и Волжское 51.

2 При возделывании овса применять при высоком уровне плодородия азотные удобрения в дозе NM на известкованном фоне, при низком уровне плодородия - N60 P«, К30, что обеспечивает получение урожая зерна 35,0 - 45,3 ц/га.

Наиболее эффективно под яровую пшеницу применять минеральные удобрения в дозе N60 Рзо К«> и N90 Рбо Кво в зависимости от уровня плодородия почвы, что обеспечивает получение 23,8 - 24,6 ц/га зерна.

При возделывании ячменя наиболее эффективны при высоком уровне содержания в почве подвижных фосфатов минеральные удобрения в дозе N60 Рзо К«о > при низком содержании в пахотном слое почвы подвижных фосфат9в дозу фосфорных удобрений необходимо увеличить до 60 кг д.в. на га, что обеспечивает получение 30,6 - 30,2 ц/га зерна.

При возделывании сои наиболее экономически эффективно использовать при высоком уровне плодородия почвы и благоприятной кислотно-щелочной среде азотные удобрения в дозе N30, что обеспечивает получение 21,4 ц/га зерна. При низком уровне плодородия рекомендуется вносить полное минеральное удобрение.

Для повышения устойчивости к абиотическим и биотическим стрессорам Среднего Приамурья семена сои перед посевом следует обрабатывать препаратами НИК-1, ЛЦ-1 и ДВ-47-4 из расчета 10 мл на 10 л воды.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации Монографии

1. Романова, Т.А. Воспроизводство плодородия почв - важнейший фактор устойчивого развития региональных агросистем Дальнего востока / Т.А. Романова и др. // Коллективная монография. - Уссурийск, 1998. - 160с.

2. Романова, Т.А. Оценка новых систем, технологий и сортов на биоэнергетической основе / Т.А. Романова, A.M. Ярушин, В.М. Ступин. - Хабаровск, 2002. -45с.

3. Асеева, Т.А. Стратегия повышения устойчивого социальнотэкономическош развития г. Вяземского / Т.А. Асеева // Коллективная монография. - Хабаровск, 2008,- 175с.

Публикации в периодической печати, рекомендованной ВАК

4. Асеева, Т.А. Эффективность различных биологических средств защиты сельскохозяйственных культур в Приамурье / Т.А. Асеева, Е.В. Золотарева, О.В. Федотова, З.В. Ошлакова и др. // Вестник Российской академии,сельскохозяйственных наук. - 2007. - №6. - С.33-36.

5. Асеева, Т.А. Оценка агроклиматических ресурсов Среднего Приамурья и их влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур / Т.А. Асеева, // Вестник КрасГАУ. - Красноярск. - 2008. - №3. - С. 103-109.

6. Асеева, Т.А. Эффективность различных приемов повышения продуктивности посевов сои в Хабаровском крае / Т,А, Асеева, Е.В. Золотарева, С.Р. Паланица // Вестник КрасГАУ. - Красноярск. - 2008. - №3. - С. 113-117.

7. Асеева, Т.А. Приемы повышения адаптивного потенциала кукурузы в условиях Среднего Приамурья / Т.А. Асеева, АЛ. Шевцова, В.И. Голов, А.Н. Тимофеев // Достижения науки и техники АПК. - 2008. -№11. - С.23-26.

8. Асеева, Т.А. Баланс гумуса и азота в севооборотах с соей на почвах Среднего Приамурья /Т.А. Асеева//Плодородие.- 2008.-№5(44).-С.14-15.

9. Асеева, Т.А. Гумусное состояние пахотных почв Хабаровского края в зависимости от типа севооборота и времени его освоения / Т.А. Асеева // Плодородие. -2008.-№6(45).-С.4-6.

Ю.Асеева, Т.А. Подбор перспективных сортов и гибридов сорго на зерно и кормовые цели для южных районов Приамурья II Т.А. Асеева, А.И. Зубрев, Т.В. Ли-сиченок // Кормопроизводство. - 2009. - №5. - С.28-30.

Н.Асеева, Т.А. Влйяние различных техногенных средств на урожайность сои в условиях Среднего Приамурья / Т.А. Асеева, С.Р. Паланица // Достижения науки и техники АПК. - 2009. - №6. - С.25-28.

12.Асеева, Т.А. Влияние применения различных видов удобрений на плодородие тяжелосуглинистых почв и урожайность зерновых культур / Т.А. Асеева;

A.A. Суняйкин II Достижения науки и техники АПК. - 2009. - №7. - С.32-34.

Патенты РФ на изобретения

13.Патент №2346917, Российская Федерация, (51)МПК С2 C05F 11/02 (2006.01). Органоминеральное удобрение на основе торфа / В.И. Голов, А.Н. Тимофеев, Т.А. Асеева, Н.И. Игнатов, В.Н. Величко. - №2007114216/12; заявл. 16.04.2007; опубл. 20.02.2009 Бюл№5. - 5с.

14. Патент №2346973 Российская Федерация, (51) МПК С2 С09К 17/40 (2006.01). Способ раскисления почвы/ В.И. Голов, А.Н. Тимофеев, ТА. Асеева, Н.И. Игнатов,

B.Н. Величко. -№2007113750/12; заявл. J2.04.2007,- олубл. 20.022009 Бюл. №5 -4с.

Авторское свидетельство

15.Авторское свидетельство № 46736, Овес яровой Премьер, выдано в соответствии с решением Государственной комиссии Российской Федерации по'ис-пытанию и охране селекционных достижений от 10.06.2009, по заявке № 9359954 с датой приоритета 12.12.2006. Патентообладатель ГНУ Дальневосточный ОТКЗ НИИСХ. Авторы: Асеева Т.А., Адеков A.A., Главацкая Т.В., Карачева Г.С., Макарова М.А., Рубан З.С.

Другие публикации

16. Романова, Т.А. Экологически сбалансированные, ресурсосберегающие системы земледелия и модели управления плодородием почв в Приамурье / Т.А. Романова, В.П. Басистый, И.А. Гришин // Химия в сельском хозяйстве. - 1996. - №5. - С.31-33.

17. Романова, ТА. Опыт изучения внутриландшафтной структуры и типизации земель для организации сельскохозяйственных территорий в Хабаровском крае (на примере модельного хозяйства) / ТА. Романова, ЛА. Матюшкина, АЛ. Тынинова, ВА-Морин // Проблемы антропогенного почвообразования. - М., 1997. - Т.2. - С.216-225.

18. Романова, Т.А. Опыт разработки экологически сбалансированных, адаптированных, ресурсосберегающих систем земледелия и моделей управления плодородием почв в Приамурье / ТА. Романова, В.П. Басистый, И.А. Гришин // Повышение плодородия почв в современном земледелии с использованием удобрений и ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур. - М.: изд-во ВИУА, 1998. - С. 36-39.

19.Романова, ТА. Принципы устойчивого развития земледелия / Т.А. Романова // Устойчивые сельскохозяйственные инициативы. - Хабаровск, 2000. - С.40-41.

20. Романова, ТА. Воспроизводство плодородия земель сельскохозяйственного назначения в Хабаровском крае /Т.А.Романова, Л.В. Ким, P.P. Руль // Роль науки в повышении эффективности производственной деятельности сельскохозяйственных предприятий в новых экономических условиях на примере ГОПХ «Восточное» ДальНИИСХ. - Хабаровск, 2000. - С.42-54.

21.Романова, Т.А. Динамика содержания и запасов гумуса в пахотных почвах ГОПХ «Восточное» ДальНИИСХ / Т.А. Романова, И.А. Гришин // Труды Даль-НИИСХ. - Хабаровск, 2001. - Т.2. - С.82-87.

22. Романова, Т.А. Разработка системы воспроизводства плодородия почв с учетом лаидшафтно-экологических условий Приамурья / ТА: Романова, И.А. Гришин//Бюллетень ВИУА. - 2001.-№114. - С.30-31.

23. Романова, Т.А. Влияние агроэкологических условий Среднего Приамурья на урожайность сои / ТА. Романова, С.Р. Паланица // Природопользование Дальнего Востока на рубеже веков. - Хабаровск, 2001. - С.79-83.

24. Асеева, ТА. Современное состояние сельскохозяйственных земель Хабаровского края / ТА. Асеева, J1.B. Ким // Пути повышения эффективности научных исследований на Дальнем Востоке. - Новосибирск, 2003. - Т.2. -С.78-84.

25.Асеева, ТА. Агроэкологический мониторинг на тяжелосуглшистых почвах ГОПХ «Восточное» ДальНИИСХ / ТА. Асеева, И А. Гришин // Пути повышения эффективности научных исследований на Дальнем Востоке. - Новосибирск, 2003. - Т.2. - С.96-102.

26. Асеева ТА. Оценка роли агрохимических показателей в почвенном плодородии / ТА. Асеева, H.A. Николаева, АА. Суняйкин, Г.П. Хоменж // Пути повышения эффективности научных исследований на Дальнем Востоке. - Новосибирск, 2003. - Т.2. - С.102-107.

27. Асеева, ТА. Разработать научные основы и региональные модели систем адаптивно-ландшафтного земледелия, обеспечивающие повышение продуктивности земель и охрану окружающей среды / ТА. Асеева, И.А. Гришин'/ Научно-технический бюллетень. - 2003. - №2(71). - С.40-41.

28. Асеева, ТА. Разработка адаптивной ландшафтной системы земледелия и апробация ее элементов в хозяйствах Приамурья / ТА.Асеева // Модели и технологии оптимизации земледелия. - Курск, 2003. - С.56-60.

29. Асеева, Т.А. Эффективность и перспективы применения органо-минерагьных удобрений из местного агросырья на почвах Дальнего Востока / ТА.Асеева,В.И. Голов и др. // В кн. «Генетические ресурсы растениеводства Дальнего Востока». - Владивосток, изд-во Дальний Восток, 2004. - С.223-230.

30. Асеева, ТА. Модель системы рационального использования сельскохозяйственных земель Хабаровского края / Т.А. Асеева // Проблемы и перспективы развития мелиорации, водного и лесного хозяйства. - М.: ВНИИА, 2005. - С.477-488.

31. Асеева, ТА. Ресурсосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Хабаровском крае на основе рационального использования торфогу-миновых удобрений из местного агросырья / ТА. Асеева // Ресурсосберегающие технологии земледелия. - Курск, изд-во ВНИИЗПиЗПЭ, 2005. - С. 186-190.

32. Асеева, ТА. Зональная система технологий и машин / ТА. Асеева и др. // Коллективная монография. - Благовещенск, изд-во ДзльГАУ, 2005. - 486с.

33.Асеева, ТА. Агрохимические свойства гидроморфных почв Среднего Приамурья и урожайность культур при различных системах удобрений / ТА- Асеева // Агрохимические приемы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно- ландшафтных системах земледелия. -М.: изд-во ВНИИА, 2006.-С.119-122.

34. Асеева, ТА. Приемы сохранения и воспроизводства плодородия гидроморфных лугово-бурых почв Среднего Приамурья / ТА. Асеева // Агрохимические приемы

повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно- ландшафтных системах земледелия. -М.: иэд-во ВНИИА, 2006. - С.7-10.

35. Асеева, Т.А. Влияние различных видов сельскохозяйственных культур и севооборотов на количественные показатели гумуса / Т.А. Асеева // Энергосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Дальнего Востока. - Владивосток, изд-во Дальнаука, 2006. - С.64-69.

36. Асеева, Т.А. Влияние сроков посева на урожайность сельскохозяйственных культур в Хабаровском крае / Т.А. Асеева, Г.С. Карачева // Энергосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Дальнего Востока. - Владивосток, изд-во Дальнаука, 2006. - С,87-90.

37. Асеева, Т.А. Влияние торфо-органических удобрений с разным уровнем кислотности на изменение кислотно-щелочных свойств, пищевого режима почвы и урожайность сои / Т.А. Асеева, С.Р. Паланица // Энергосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Дальнего Востока. — Владивосток, изд-во Дальнаука, 2006. - С.69-72.

38. Асеева, Т.А. Пути сохранения плодородия тяжелосуглинистых почв в адаптивно-ландшафтном земледелии Среднего Приамурья / Т.А. Асеева // Инновационно-технологические основы развития земледелия. - Курск, изд-во ВНИИЗиЗ-ПЭ, 2006. - С.257-260.

39.Асеева, Т.А. Вопросы плодородия тяжелосуглинистых почв Среднего Приамурья / ТА. Асеева // Современное научное обеспечение дальневосточной аграрной отрасли. - Хабаровск, 2007. - С.142-148.

40. Асеева, Т.А. Приемы повышения адаптивного потенциала зерновых культур в условиях Среднего Приамурья / ТА. Асеева, Г.С. Карачева // Вестник Дальневосточного Государственного Университета. - 2007. - Вып.4. -С.17-21.

41.Асеева, ТА. Принципы адаптивно-ландшафтного земледелия для условий Среднего Приамурья / ТА. Асеева / Пути повышения ресурсного потенциала сельскохозяйственного производства Дальнего Востока // Владивосток, Изд-во Дальнаука, 2007. - С.278-291.

42. Асеева, ТА. Разработка экологически безопасных элементов технологии комплексного применения удобрений, мелиорантов, химических средств защиты растений, регуляторов роста и биопрепаратов в адаптивно-ландшафтном земледелии Среднего Приамурья / ТААсеева, Е.В. Золотарева, Г.П. Хоменок II Научно-технический бюллетень. - М.: изд-во ВНИИА. - 2007. - С.31-32.

43.Асеева, ТА. Эффективность комплексного применения агрохимических средств и биопрепаратов на посевах сои в условиях Среднего Приамурья / ТА. Асеева, Е.В. Золотарева, С.Р. Паланица // Экологические функции агрохимии в современном земледелии. - М.: изд-во ВНИИА, 2008, С.27-30.

44. Асеева, ТА. Влияние биосинтетических регуляторов роста растений гормональной природы на величину и качество урожая / ТА. Асеева, З.С. Рубан // Дальневосточный Аграрный Вестник. - Благовещенск, 2008. - №8. - С.16-19.

Асеева Татьяна Александровна

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЙНОСТИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР И СОИ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПРИАМУРЬЯ

06.01.09 - растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Подписано в печать с оригинал-макета

Формат издания 60x80/16

Урл. печ. л. = 2,2

Тираж 100 экз.

Заказ №536

ООО «Издательский дом «Амурский утес» 680000, г. Хабаровск, ул. Муравьева-Амурского, 24

Содержание диссертации, доктора сельскохозяйственных наук, Асеева, Татьяна Александровна

Введение.

Глава 1. Теоретические основы и практические аспекты формирования урожайности культур под влиянием комплекса агроэкологических факторов

1.1. История развития научных принципов адаптивности в растениеводстве и земледелии.

1.1.1.Севооборот ы.

1.1.2. Средообразующие функции культурных растений в севооборотах

1.1.3. Адаптация и устойчивость.

1.2.Влияние факторов внешней среды на адаптивные способности культурных растений.

1.2.1. Солнечная радиация.

1.2.2. Температурный режим.

1.2.3. Водный режим.

1.2.4. Почвенные условия.

1.2.4.1. Кислотность почвы.

1.2.4.2. Органическое вещество почвы.

1.2.4.3. Азот.

1.2.4.4. Фосфор.

1.2.4.5. Калий.

1.2.4.6. Кальций.

1.2.4.7. Особенности химических и физических свойств почв Среднего Приамурья.

1.3. Влияние почвенно-климатических и погодных условий на рост, развитие и продуктивность зерновых культур и сои.

1.3.1. Требования зерновых культур и сои к гидротермическим условиям.

1.3.1.1. Влияние гидротермических условий на рост, развитие и продуктивность зерновых культур.

1.3.1.2. Влияние гидротермических условий на рост, развитие и формирование урожая сои.

1.3.2. Требования зерновых культур и сои к условиям минерального питания и применению удобрений.

1.3.2.1. Влияние условий минерального питания на рост, развитие и урожайность зерновых культур.

1.3.2.2. Влияние почвенных условий и минерального питания на рост, развитие и урожайность сои.

Глава 2. Место, условия, объекты и методы исследований.

2.1. Агроклиматические и почвенные ресурсы.

2.2. Объекты и методы исследований.

2.2.1. Полевые опыты.

2.2.2. Объекты и методика исследований при проведении мониторинга за изменением плодородия почвы.

2.3.3. Методика и объекты исследований при разработке адаптивно-ландшафтной системы земледелия.

Глава 3. Формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от почвенных ресурсов Среднего Приамурья.

3.1. Современное состояние и оценка почвенных ресурсов Среднего Приамурья.

3.1.1. Современное состояние сельскохозяйственных земель в Хабаровском крае.

3.1.2. Оценка почвенных ресурсов Хабаровского края.

3.1.3. Агроэкологический мониторинг ресурсно-экологического состояния земель.

3.1.3.1. Динамика содержания и запасов гумуса в пахотных почвах ГОПХ «Восточное».

3.1.3.2. Динамика кислотности пахотных почв ГОПХ «Восточное».

3.1.3.3. Динамика подвижного фосфора в пахотных почвах ГОПХ «Восточное».

3.1.3.4. Динамика подвижного калия в пахотных почвах ГОПХ «Восточное».

3.1.3.5. Изменение ресурсного потенциала пахотных почв ГОПХ «Восточное».

3.1.4. Качественная оценка сезонно-мерзлотных тяжелосуглинистых периодически переувлажняемых почв Среднего Приамурья.

3.2. Формирование урожайности сельскохозяйственных культур в

Среднем Приамурье в зависимости от почвенных ресурсов.

Глава 4. Оценка климатических и погодных условий Среднего Приамурья и их влияние на урожайность зерновых культур и сои.

4.1. Климат Среднего Приамурья.

4.2. Агроклиматические ресурсы Хабаровского края и их влияние на урожайность сельскохозяйственных культур.

4.2.1. Оценка природно-ресурсного потенциала Среднего Приамурья

4.2.2. Изменение климатических и погодных условий в Среднем Приамурье.

4.2.3.Влияние климатических и погодных условий на реализацию продуктивного потенциала возделываемых культур.

4.3. Модели гидротермических условий, обеспечивающих формирование максимального и минимального урожая зерновых культур.

Глава 5. Адаптивный потенциал зерновых культур и сои в Среднем Приамурье и приемы повышения урожайности культивируемых растений

5.1. Оценка адаптивного потенциала.

5.1.1. Среднее квадратичное отклонение показателей урожайности изучаемых культур.

5.1.2. Относительный адаптивный потенциал по урожайности и стабильности возделываемых культур.

5.1.3. Оценка потенциальной продуктивности изучаемых видов и сортов растений.

5.2. Оценка экологической устойчивости сортов в Среднем Приамурье.

5.3. Приемы повышения урожайности зерновых культур и сои в Среднем Приамурье.

5.3.1. Доля сорта в повышении урожайности.

5.3.2. Влияние техногенных факторов на рост урожайности зерновых культур и сои.

5.3.2.1. Влияние условий минерального питания на урожайность зерновых культур и сои.

5.3.2.2. Влияние биосинтетических регуляторов роста растений гормональной природы на величину и качество урожая зерновых культур и сои.

5.3.2.3. Влияние гербицидов на фитосанитарное состояние посевов и урожайность культур.

Глава 6. Влияние севооборотов на рост продуктивности зерновых культур и сои и их средоулучшающие функции.

6.1. Средоулучшающие функции севооборотов.

6.1.1. Влияние севооборота на накопление органического вещества почвы и баланс гумуса и азота.

6.1.2. Влияние севооборотов на изменение физических и химических свойств тяжелосуглинистой почвы.

6.1.3.Влияние севооборотов на снижение засоренности посевов.

6.2. Влияние типа севооборота на продуктивность и урожайность культур

6.3. Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур в севооборотах от агрохимических свойств почвы.

Глава 7. Принципы адаптивно-ландшафтной системы земледелия для

Среднего Приамурья.

7.1 Ландшафтная организация территории.

7.2. Теоретические основы ландшафтной системы земледелия.

7.3. Принципы комплексного изучения морфологической структуры агроландшафта и типизация земель на примере ГОПХ «Восточное».

7.3.1. Методические подходы к составлению ландшафтно-геоморфологической карты.

7.3.2. Ландшафтно-геоморфологические условия территории на примере ГОПХ «Восточное».

7.3.3. Структура почвенного покрова как основа формирования агроландшафта и разработки адаптивных систем земледелия.

7.3.4. Рекомендуемые севообороты для условий Среднего Приамурья

Глава 8. Биоэнергетическая эффективность различных приемов повышения урожайности зерновых культур и сои в полевых севооборотах Среднего Приамурья.

8.1. Окупаемость минеральных удобрений прибавкой урожая.

8.2. Биоэнергетическая эффективность изучаемых приемов.

Выводы.

Предложения производству.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Агроэкологические основы формирования урожайности зерновых культур и сои в адаптивно-ландшафтном земледелии Среднего Приамурья"

В обеспечении продовольственной безопасности любой страны велика роль зернового хозяйства. В России же, с ее огромной, протяженной территорией, а значит и с разнообразием почвенно-климатических условий, эта роль основополагающая.

Однако в мире в последние годы отмечается тенденция к снижению темпов роста урожайности зерновых культур и, прежде всего, основных -пшеницы, кукурузы, ячменя.

Ученые говорят о значительной и продолжающей увеличиваться антропогенной нагрузке на почву, об ухудшении экологической ситуации в целом. Проблема эта затронула и Дальневосточный регион России.

В структуре посевных площадей Хабаровского края зерновые культуры и соя занимают около 27 % посевной площади, из них 15,5 % - зерновые культуры. В зерновом клине 60 % засевается овсом, 21 % - яровой пшеницей, 14 % - ячменем и 5 % - кукурузой. Несмотря на то, что зерно-соевые севообороты являются ведущим звеном в агроландшафтах региона, будучи производителем ценной продукции и обеспечивая функцию сохранения среды в агроценозе, урожайность культивируемых в них растений остается довольно низкой. На протяжении всех лет наблюдений (с 1960 г.) урожайность зерновых культур не превысила в среднем по краю 14,8 ц/га, а сои даже в благоприятные для ее роста и развития годы - 10,2 ц/га.

Анализ неблагоприятных тенденций в современном сельском хозяйстве со всей очевидностью свидетельствует об их долговременном характере. Традиционное земледелие не способно вывести современное сельскохозяйственное производство из кризисной ситуации, так как в основу подходов заложен принцип химико-техногенной интенсификации, отрицательные стороны которого изложены в многочисленных работах A.A. Жученко[2002, 2004, 2008, 2009], Н.З. Милащенко, O.A. Соколова, Т. Брайсона, В.А. Черникова [2000], В.В. Коринец, A.B. Коринец [2007], А.Н. Каштанова [1993,1994,

1997], Кирюшина [1993, 1996] и др. Суть их заключается в том, что все отрицательные стороны хозяйственной деятельности связаны с отсутствием понимания целостности природы, недоучетом того, что все ее компоненты -почва, растительность, животные, вода, приземная атмосфера - образуют сложную единую систему. По словам Б.Б. Полынова «.о том, какое значение имеет обратимая связь между различными элементами природы. едва ли надо говорить. Едва ли надо доказывать, что в проникновении в эту связь, которая дается и знанием и опытом, кроется главный секрет искусства земледельца, и чем глубже это проникновение, тем выше искусство» [1956]. По этой причине назрела необходимость в пересмотре стратегии и тактики сельскохозяйственной деятельности на качественно новой, адаптивной, основе.

Новые подходы в виде концепций «адаптивного» растениеводства сформулированы A.A. Жученко [1990, 1993, 1994, 2008], адаптивного земледелия на ландшафтной основе - А.Н. Каштановым [1993, 1994], Кирюши-ным [1993, 1996) ] и рядом других исследователей [42, 43, 45, 46, 54].

Адаптивная стратегия развития сельскохозяйственного производства предполагает тщательный подбор культур и селекцию сортов, приспособленных к возделыванию в определенных почвенно-климатических и погодных условиях. Наряду с адаптивным размещением сельскохозяйственных культур важно реализовать адаптивно- ландшафтный подход к формированию агроландшафтов. Стратегия адаптивной интенсификации сельского хозяйства ориентирует на необходимость более полного использования неисчерпаемых природных ресурсов за счет мобилизации адаптивного потенциала культур и применения техногенных факторов.

Формирование адаптивного потенциала культурных растений имеет свои особенности, что обусловливает специфику управления им в растениеводстве. В этой связи на первый план выдвигается этап конструирования агроценозов, агроэкосистем, агроландшафтов, основными компонентами которого являются формирование адаптивной видовой структуры посевных площадей в каждом природном ландшафте, выделение в нем агроэкологиче-ски однотипных территорий и размещение на них соответствующих культур, дифференцированное применение техногенных факторов, учитывающее особенности адаптации каждого вида и сорта культивируемых растений.

В повышении адаптивности интенсификационных процессов в растениеводстве исключительно важную роль могут играть краткосрочные и долговременные прогнозы возможных изменений погоды и климата. Считается, что за последние 100 лет средняя температура воздуха на Земле увеличилась на 0,6 °С. При этом высокие широты прогреваются больше, чем низкие, а сам нагрев выше зимой, чем летом. При общем количестве осадков в теплом климате уменьшается число дней с осадками, но становятся заметными более продолжительные периоды интенсивных дождей. Одновременно возрастает число дней без осадков.

Известно, что с ростом континентальное™ климата, в зависимости от рельефа и типа почвы увеличивается амплитуда вариабельности основных климатических параметров, а также зависимость величины и качества урожая от нерегулируемых факторов среды. Поэтому для сельскохозяйственного производства исключительно важную роль играет анализ происшедших в регионе за последние 30-40 лет изменений климата. Без этих знаний невозможна своевременная оптимизация возделываемых видов и сортов растений, определение их доли и границ при агроэкологическом районировании территорий, включая формирование адаптивных севооборотов и агроландшаф-тов.

Исходя из вышесказанного, следует отметить, что главными факторами повышения и устойчивости урожайности сельскохозяйственных культур в неблагоприятных почвенно-климатических и погодных условиях являются: возделывание такого набора культур и сортов, которые в наибольшей степени приспособлены к местным, в т.ч. неблагоприятным и экстремальным, условиям внешней среды; дифференцированное использование неравномерно распределенных во времени и пространстве лимитирующих величину и качество урожая природных факторов (климата, почвы, рельефа), а также техногенных, материальных и других ресурсов. Этим определяется актуальность темы исследований, что, в свою очередь, потребовало разработки новых подходов к повышению урожайности культивируемых видов и сортов растений, новых приемов, отвечающих требованиям экономичности, снижения энергозатрат и решения природоохранных задач.

Цель работы. Разработать агроэкологические основы и практические приемы, обеспечивающие рост величины и качества урожая зерновых культур и сои на основе рационального использования природных и техногенных ресурсов и их адаптивного размещения во времени и пространстве с учетом адаптивного потенциала.

Для выполнения намеченной цели были определены задачи:

- провести системный анализ современного состояния АПК Хабаровского края и установить причины, негативно влияющие на эффективность сельскохозяйственного производства;

- определить динамику и направление изменений почвенных, климатических и погодных условий Среднего Приамурья;

- установить зависимость формирования урожайности зерновых культур и сои от природных ресурсов Среднего Приамурья;

- определить оптимальные агроэкологические параметры внешних условий, способствующие реализации потенциальной урожайности зерновых культур и сои;

- определить величину адаптивного потенциала изучаемых культур и сортов в Среднем Приамурье и его структурных элементов: потенциальной продуктивности и экологической устойчивости;

- подобрать наиболее адаптированные к местным условиям сорта зерновых культур и сои и разработать приемы повышения их урожайности на тяжелосуглинистых почвах на основе рационального применения различных техногенных средств;

- установить влияние севооборотов на урожайность культур и их средоулучшающие функции;

- разработать принципы адаптивно-ландшафтной системы земледелия для условий Среднего Приамурья и оптимизировать агроэкологическое размещение посевных площадей зерновых культур и сои;

- определить энергетическую эффективность отдельных приемов повышения урожайности зерновых культур и сои.

Научная новизна. Впервые осуществлено комплексное изучение природных ресурсов Среднего Приамурья и определено их соответствие аг-роэкологическим требованиям изучаемых культур. Установлены диапазон и направление изменений основных факторов, влияющих на рост и развитие зерновых культур и сои в Среднем Приамурье. Установлены корреляционные зависимости формирования урожайности зерновых культур и сои от климатических и погодных факторов и уровня плодородия тяжелосуглинистых почв. Определен адаптивный потенциал возделываемых в регионе культур и сортов и величина его структурных компонентов: потенциальной урожайности, экологической устойчивости. Установлена зональная изменчивость адаптивного потенциала культивируемых видов и сортов растений, разработана формула расчета адаптивного потенциала сортов по урожайности и стабильности в изменяющихся условиях окружающей среды. Разработаны приемы повышения урожайности зерновых культур и сои на основе рационального использования различных техногенных средств. Изучено формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от типа севооборота и его влияние на средоулучшающие функции растений в нем. Установлены корреляционные зависимости урожайности полевых культур в различных севооборотах от агрохимических показателей почвы и уровень взаимосвязи параметров между собой. Разработаны принципы адаптивно-ландшафтной системы земледелия для условий Среднего Приамурья; для аг-роэкологически однотипных территорий разработаны схемы севооборотов.

Научная и практическая значимость. К новым результатам можно отнести установленные диапазон и направление изменения климатических, погодных и почвенных условий в Среднем Приамурье за период с 1960 по 2008 гг. Установлены корреляционные зависимости формирования урожайности зерновых культур и сои от климатических и погодных факторов и уровня плодородия тяжелосуглинистых почв. Получены зависимости формирования урожая от плодородия тяжелосуглинистых почв Среднего Приамурья в полевых и специализированных зерно-соевых севооборотах. Предложен метод расчета относительного адаптивного потенциала различных сортов культивируемых видов растений. Основные научные разработки и предложения, вытекающие из результатов исследований, обеспечивают возможность формирования структуры посевных площадей и севооборотов с привлечением культур и сортов, максимально адаптированных к почвенно-климатическим условиям каждой зоны возделывания. За счет предложенных приемов стало возможным обеспечить большую реализацию потенциальной урожайности возделываемых сортов. Научно разработанная структура посевов и рекомендуемые севообороты позволяют приостановить деградацию пахотных почв, улучшить их физические, физико-химические свойства и обеспечить сохранение и воспроизводство гумуса. Результаты исследований были использованы при разработке: «Программы повышения плодородия почв Хабаровского края до 2010 г.», способа раскисления почвы (патент РФ № 2346973), органоминерального удобрения на основе торфа (патент РФ № 2346917); вошли в «Зональную систему технологий и машин»; стали составной частью «Стратегии повышения устойчивого социально-экономического развития г. Вяземский»; используются при чтении лекций в школе повышения квалификации работников агропромышленного комплекса. Результаты исследований широко внедряются в хозяйствах края.

Положения, выносимые на защиту:

1. Региональные изменения почвенно-климатических и погодных условий, происшедшие с 1960 по 2008 гг. в Среднем Приамурье, и формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от природных ресурсов региона.

2. Модели оптимальных параметров почвенного плодородия тяжелосуглинистых почв и гидротермических условий для реализации урожайности зерновых культур и сои.

3. Корреляционные зависимости формирования урожая зерновых культур и сои от параметров почвенного плодородия тяжелосуглинистых почв в полевых и специализированных зерно-соевых севооборотах и гидротермических условий периода вегетации культур.

4. Подбор культур и сортов для возделывания в различных агроэколо-гических условиях по показателям адаптивного потенциала и эффективность различных техногенных средств для повышения его основных структурных элементов - потенциальной урожайности и экологической устойчивости.

5.Средоулучшающие функции полевых и специализированных зерно-соевых севооборотов в Среднем Приамурье.

Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались на международной конференции «Проблемы антропогенного почвообразования» (Москва, 1997); международных научно-практических конференциях: «Модели и технологии оптимизации земледелия» (ВНИИЗ и ЗПЭ, Курск, 2003), «Ресурсосберегающие технологии земледелия» (ВНИИЗ и ЗПЭ, Курск, 2005), «Агрохимические приемы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии» (ВНИИА, Москва, 2006); Всероссийском координационном совещании Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами (Москва, 2001, 2008); Общих годичных собраниях ДВНМЦ РАСХН (п. Тимирязевский, 1998, 2008, 2009); научно-практических конференциях: «Роль науки в повышении эффективности производственной деятельности сельскохозяйственных предприятий в новых экономических условиях» (Хабаровск, 2000), «Инновационно-технологические основы развития земледелия» (Курск, ВНИИЗ и ЗПЭ, 2006); научных сессиях: «Энергосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Дальнего Востока» (Хабаровск,

2005), «Результаты совместных исследований ДВНМЦ РАСХН и Дальневосточного отделения РАН по проблемам биологии в сельском хозяйстве Дальнего Востока» (п. Тимирязевский, 2007); IV и V Казьминских чтениях (Хабаровск, 2005, 2006); координационном совещании зоны Дальнего Востока и Сибири по программе «Соя» (Благовещенск, 2009).

Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом обобщения и анализа многолетних исследований автора, которые проводились с 1990 по 2008 гг.

Выбор направления научного поиска, методологические оценки влияния изучаемых факторов на рост, развитие и формирование урожая культивируемых видов и сортов растений, сбор и обобщение климатических и погодных данных за 48-летний период времени, математические зависимости и их анализ, производственное внедрение, выводы и предложения производству в диссертационной работе выполнялись лично автором.

В проведении ряда полевых исследований участвовали сотрудники отделов земледелия, биотехнологии и защиты растений, лаборатории биохимии, которым автор выражает искреннюю благодарность.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 51 научной работе, из которых 9 - в изданиях перечня ВАК, описаниях к 2-м патентам РФ на изобретения и к авторскому свидетельству на сорт ярового овса Премьер.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 324 страницах компьютерного текста, состоит из введения, восьми глав, выводов по диссертации и предложений производству, содержит 61 таблицу, 15 рисунков, 36 приложений. Список литературы включает 492 источника отечественных и зарубежных авторов.