Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агрофизические и биологические основы повышения урожайности и плодородия дерново-подзолистых почв

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Агрофизические и биологические основы повышения урожайности и плодородия дерново-подзолистых почв"

На правах рукописи

БАНКИН МИХАИЛ ПЕТРОВИЧ

АГРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ И ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ

почв

Специальность 06.01.03. - агропочвоведение, агрофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена в лаборатории физики и биофизики почв Агрофизического научно-исследовательского института Российской академии сельскохозяйственных наук.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, проф. Анатолий Иванович Осипов доктор сельскохозяйственных наук, проф. Геннадий Александрович Воробейков доктор сельскохозяйственных наук, проф. Анатолий Васильевич Жигунов

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский Государственный аграрный университет

Защита состоится декабря 2005 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 020.21.01 в Агрофизическом научно-исследовательском институте (195220, Санкт-Петербург, Гражданский пр., 14).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Агрофизического научно-исследовательского института.

Автореферат разослан JJ.4 ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук проф. М. В. Архипов.

¿(Юб'4 215410%

1. Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Полевые севообороты - основа сельскохозяйственного производства Нечерноземья. Они размещаются на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения, оптимального гранулометрического состава от супесей до средних суглинков, благодаря выборочное™ и давности освоения. Плодородие этих почв низкое и продуктивность возделываемых культур (зерновые, картофель, травы) зависит от известкования, внесения органических и минеральных удобрений, а также интенсивности технологических воздействий.

Парадигма, существовавшая в период интенсивной химизации земледелия, состояла в том, что минеральные удобрения рассматривались (Постников, 1979) и сейчас рассматриваются (Сычев, 2000; Никитишен, 2002) как основной фактор повышения урожайности и плодородия почв. Причем, происходит постоянное смешение понятий «плодородие почвы» и «продуктивность агроценоза». Как указывал Б.Н. Мичурин (1967), - «понятия служат нам средством познания лишь в том случае, если они не двусмысленны, то есть определены однозначно».

Изменение плодородия почвы и зависимость от него продуктивности агроценоза можно оценить при условии четкого определения и разграничения этих понятий. Сейчас стало очевидно, что вести экономически эффективное производство растениеводческой продукции в гелиогидротермических условиях Нечерноземья, ориентируясь на максимальное использование антропогенных энергетических вложений, основным из которых являются минеральные азотные удобрения - путь тупиковый. Вклад плодородия в продуктивность агроэкосистемы должен быть основным и значительно большим, чем антропогенные энергетические вложения (Володин, 1988). Роль плодородия почвы - естественного самовозобновляемого энергетического ресурса - не ограничивается его вкладом в продукционный процесс, а проявляется гораздо шире, оптимизируя экономику аграрного сектора и экологическое состояние природной среды.

Период с 1960 по 1990 год, благоприятный для улучшения состояния и экономического роста аграрного сектора России, упущен - ни плодородие почв, ни продуктивность возделываемых сельскохозяйственных культур заметно не повысились. В конце этого периода по основным возделываемым культурам (пшенице, ячменю и картофелю) Россия едва достигла урожаев стран Западной Европы, которые они получали в 1960 году.

Главной причиной неудач в повышении продуктивности агроценозов, если не

касаться социальных аспектов, следует считать отсутствие теории воспроизводства

плодородия, биологической по сути и реалистичной с экономических позиций. На

отсутствие теории земледелия «соответствующей сМ^ОДМИДООНАфЬИМфрям

БИБЛИОТЕКА С.Лете?|ург » , „

обеспечить рост урожаев и повышение плодородия почвы» указывай Т.С. Мальцев Создание теории почвенного плодородия «необходимо для целенаправленного, научно обоснованного воздействия на процесс культурного почвообразования» (Шишок и др.,1991).

Цель исследований. Установить агрофизические и биологические основы повышения урожайности посевов и плодородия автоморфных дерново-подзолистых почв в полевых севооборотах.

Основные задачи исследований

1. Выявить агрофизические и биологические критерии и установить показатели изменения плодородия дерново-подзолистых почв.

2. Разработать экологически адаптированный и ресурсосберегающий полевой севооборот для производства растениеводческой продукции и повышения плодородия дерново-подзолистых почв автоморфного увлажнения.

3. Разработать инструментальные методы контроля основных агрофизических и биологических показателей, характеризующих плодородие почвы.

Научная новизна. Установлены агрофизические и биологические критерии и показатели изменения плодородия дерново-подзолистых почв. Предложены способы повышения продуктивности агроценозов и воспроизводства плодородия почв. Основываясь на данных многолетних стационарных опытов, проведенных на дерново-подзолистых почвах, разработана энерго- и ресурсосберегающая система производства растениеводческой продукции. Разработаны новые методики и усовершенствованы инструментальные методы контроля основных агрофизических и биологических показателей, характеризующих плодородие почвы.

Практическая значимость работы. Методические разработки автора по оценке интенсивности и направленности трансформационных процессов органических соединений почвы газохроматографическим методом изложены в учебном пособии "Физико-химические методы в агрохимии", ЛГУ, 1986.- 186 с. (в соавторстве), в книге «Хроматография в агроэкологии», СПбГУ, 2002,- 555 с. (в соавторстве) и "Физико-химические методы в агрохимии и биологии почв", СПбГУ, 2005.- 178 с. (в соавторстве). Разработано устройство для определения усадки почв, авторское свидетельство № 1126875 от 27.07.83 г. (в соавторстве). Усовершенствован пламенно-фотометрический детектор для анализа углерод- и азотсодержащих газов. Патент № 1226205. - открытия, изобретения М., N° 15. 1986. С. 145 (в соавторстве).

Предложен для внедрения в хозяйствах Ленинградской области ресурсосберегающий экологически адаптированный полевой севооборот для производства растениеводческой продукции при сохранении уровня плодородия дерново-подзолистых почв автоморфного увлажнения.

Усовершенствованный пламенно-фотометрический детектор для газохрбматографического анализа углерод- и азотсодержащих газов (ПФД-АФИ) внедрен в:

- ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии (ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ);

- Ботанический сад при Казанском государственном университете;

- Сахалинский институт сельского хозяйства.

Усовершенствованные и разработанные газохроматографические методы исследования микробиологической трансформации соединений углерода и азота в почве внедрены в научно-исследовательские учреждения:

- ГНУ Ленинградский научно-исследовательский институт сельского хозяйства (ГНУ ЛНИИСХ);

- ГНУ ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова (Москва);

- Институт агрохимии и почвоведения Узбекистана;

- ГНИУ Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ГНИУ ВНИИМЗ, г. Тверь).

Теоретические и практические разработки внедрены в учебный процесс почвенного отделения Санкт-Петербургского Государственного университета в курсе «Физико-химические методы исследования почв». Основные положения, выносимые на защиту:

- Агрофизические и биологические критерии плодородия и показатели его изменения в дерново-подзолистых почвах;

- Агрофизические и биологические основы повышения урожайности посевов и плодородия дерново-подзолистых почв в полевых севооборотах;

- Экологически адаптированный и ресурсосберегающий севооборот для производства растениеводческой продукции и повышения плодородия дерново-подзолистых почв автоморфного увлажнения.

- Инструментальные методы контроля агрофизических и биологических показателей, характеризующих плодородие почвы.

Апробация результатов исследований. Основные положения работы доложены и представлены на Всесоюзных конференциях «Современные методы исследования почв», М., МГУ, 1983; «Проблемы охраны природы в Нечерноземной зоне в связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства», Брянск, 1983; «Современные методы физико-химических исследований и химико-аналитического контроля в сельском хозяйстве», Тюмень, 1984; «Углеродный и азотный обмен в растениях», МГУ, 1986; "Ходовые системы и машины в сельском хозяйстве»,

Варшава, 1986, «Использование 15N в агрохимических исследованиях», Новосибирск, 1988; Пятая научно-практическая конференция «Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах» М., МГУ, 1997; Международная научно-практическая конференция «Проблема воздействия движителей на почву» М., ВИМ, 1998; Всероссийская конференция «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям» М., 2002, на VII и VIII съездах ВОП (1985,1989); на II и III съездах почвоведов России (1996, 2000), IV съезде Докучаевского общества почвоведов (2004).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 62 печатных работу и 3 монофафии (в соавторстве).

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 0страницах печатного текста, включая //^таблицы и 44- рисунков. Работа состоит из введения, семи глаб, заключения, общих выводов и практических рекомендаций. Список литературы включает ИЗ 6 наименований, в т.ч. Ц,(> на иностранных языках.

Автор благодарит ответственного исполнителя полевого многолетнего опыта к. с.-х. наук С. Е. Пегрушенко за помощь при проведении полевых экспериментов.

2. Объекты и методы исследований

С 1982 по 2002 год нолевые исследования проводились на дерново-подзолистой супесчаной почве Меньковской опытной станции Агрофизического института в Гатчинском районе Ленинградской области в условиях 7и-польного зерно-травяно-пропашного севооборота со следующим чередованием культур: ячмень с подсевом многолетних трав, многолетние травы 1 и 2 года пользования, картофель, ячмень, однолетние травы (занятый пар) и озимая рожь. Динамика форм органического вещества, их трансформация и минерализация при применении минеральных удобрений под программируемые урожаи исследовалась как общепринятыми методами (Александрова и др., 1982; Пономарева и др., 1986; Кершенс и др., 1997), так и разработанными автором (Банкин и др., 2005). Наблюдения за агрофизическими показателями (структурным состоянием, плотностью сложения, влажностью и влагозапасом) проводились в гумусовом горизонте и в полном профиле почвы, как по общепринятым методикам (Вадюнина и др., 1973; Ревут, Роде, 1969), так и разработанными автором (Банкин и др., 1989; Судаков, Охитин, Банкин, 1983).

Исследования по выращиванию растений и получению растениеводческой продукции субстратно-минеральным способом (гидропоника) проводились на Меньковской опытной станции Агрофизического института (1963-1966 гг.) и в Биологическом институте ЛГУ (1966-1976 гг.) по методу В.А. Чеснокова и др. (1960).

Вегетационные опыты, лабораторные эксперименты и стендовые испытания разработанных приборов для исследования агрофизических и биологических показателей почв проведены в соответствии с общепринятыми методами. Контроль интенсивности биологических процессов трансформации углерода проводили по разработанным автором методам с газохроматографическим окончанием, принципиально отличающимся от описаний, имеющихся в литературе. Основное отличие предложенных методик состоит в определении интенсивности биологических процессов в нативной почве без добавления в неё стимулирующих микробиологическую деятельность субстратов, а также повышении чувствительности и точности определений (Банкин в соавт., 2002). Для изучения агрофизических свойств почв разработаны и усовершенствованы инструментальные методы определения усадки почв под действием сельскохозяйственной техники (авт. свид. №1126875, 1983), плотности сложения и влажности (в соавторстве). Многолетний стационарный опыт проведен в 6-кратной повторности, учет урожая проводили поделячно. Площадь учетной делянки 150 м2.

Экспериментальные данные приведены в виде средних значений и стандартных ошибок их определений, которые получали и сравнивали с помощью компьютерных статистических программ. Существенность различий устанавливали при уровнях значимости, не превышающих 0,05.

3. Основное содержание работы

3.1. Способы производства растениеводческой продукции и определение понятий «плодородие почвы» и «продуктивность агроценоза» Вести экономически эффективное производство растениеводческой продукции в полевых севооборотах на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения можно только за счет использования их плодородия, которое определяет влагозапас в почвенном профиле и количество доступного растениям почвенного азота. Чтобы оценить естественные (за счет плодородия) и антропогенные (ресурсные) вложения в продуктивность агроценоза, необходимо рассмотреть два способа производства растениеводческой продукции, в которых эти виды вложений являются преобладающими: субстратно-минеральный и почвенно-биологический (табл.1).

Основное отличие почвенно-биологического от субстратно-минерального способа производства растениеводческой продукции состоит в поддержании влагозапаса в полном почвенном профиле и снабжении растений ежегодно восполняемым почвенным доступным азотом благодаря воспроизводству органических соединений.

Суть субстратно-минерального способа, крайним случаем которого является гидропонный способ выращивания растений (В.А. Чесноков и др., 1960; Е.И. Ермаков, Р.И Штрейс, 1968), состоит в том, что все условия для оптимального функциониривания агроценоза создаются искусственно, благодаря чему достигается максимальная продуктивность возделываемых растений в первый же год вегетации. Однако, получение растениеводческой продукции таким способом весьма затратно. При этом способе создание и поддержание в течение вегетационного периода оптимальных условий минерального питания и увлажнения позволяет получать урожаи картофеля до 10,3 кг клубней и корнеплодов моркови до 11,8 кг на 1м2. В таких условиях единственным лимитирующим фактором роста урожайности выступает величина поступающей в агроценоз солнечной радиации (Чесноков, Банкин, 1973;Банкин, 1975).

Таблица I Способы производства растениеводческой продукции и условия для их реализации

Факторы условия Субстратно-минеральный Почвенно-биологическии

Водный режим Поддерживается искусственно Автоморфный

Органический углерод Индифферентен Стабилизация или постепенное накопление

Источник адата Минеральные удобрения Основной - почвенный ают, минерализуемый из органических соединений, дополнительный - из минеральных удобрений

Источник фосфора и калия Минеральные у добрения Внесение минеральных удобрений уменьшено на величищ реутилизации Р и К из сидеральных ку тьтур

Биологическая аюивность корнеобитаемого горизонта Индифферентен Постепенное повышение биологической активности

Плодородие почвы Понятие плодородия отсутствует Простое или расширенное воспроизводство плодородия

Проду КТИВНОСТЬ агроценоза Настроен на достижение максимальной продуктивности Стабилизация или постепенное повышение продуктивности

В почвенно-биологическом способе, благодаря содержащимся в почве гумусу (С0бщ) и ежегодно поступающим свежим органическим соединениям, гидролизат которых, перемещаясь по профилю, восстанавливает структуру и поддерживает водоудерживающую способность генетических горизонтов почвенного профиля,

оптимизируются основные агрофизические показатели: гумусированность, влажность и плотность сложения. Поэтому влагозапас в полном почвенном профиле, рассчитываемый как произведение влажности на плотность сложения, при почвенно-биологическом способе выращивания растений является основным агрофизическим показателем, характеризующим плодородие почвы.

При почвенно-биологическом способе основным источником азота для вегетирующих растений является пул доступного почвенного азота, формируемый, главным образом, из ежегодно воспроизводимого и поступающего в почву растительного опада, частично из детрита и, в меньшей степени, из гумуса. Пул доступного почвенного азота является биологическим показателем плодородия.

В определение понятия «плодородие почвы» должны обязательно входить два перечисленных выше показателя: влагозапас полного почвенного профиля и пул почвенного доступного азота. Таким образом, понятия «плодородие почвы» и «продуктивность агроценоза» могут быть сформулированы в следующем виде:

-плодородие почвы - это свойство почвенно-растительного комплекса осуществлять самовоспроизводство органических соединений необходимых для поддержания пула почвенного доступного азота и влагозапаса в полном почвенном профиле.

-продуктивность агроценоза (урожайность) - интегральный показатель, определяемый уровнем плодородия почвы, величиной ресурсных вложений и интенсивностью технологических воздействий.

3.2. Агрофизические и биологические критерии и оценка изменения плодородия дерново-подзолистых почв

3 2.1. Влагозапас в полном почвенном профиле

Проблема плодородия рассматривается нами исключительно в отношении дерново-подзолистых почв, что связано с присущими только им особенностями. В первую очередь это большое разнообразие формирующих эти почвы гидрологических условий. В этом отношении в наиболее жестких, но полностью контролируемых условиях находятся только дерново-подзолистые почвы автоморфного увлажнения. Водный режим таких почв формируется исключительно за счет атмосферных осадков, определяющих влагозапас в почвенной толще. Влагозапас, приходящийся на начало вегетационного периода, с большой степенью вероятности определяет условия вегетации в первый период жизни растений, и, возможно, конечный урожай. В известном уравнении зависимости продуктивности сельскохозяйственных культур от влагозапаса в почве и коэффициента водопотребления (Временные методические... 1977), первый член уравнения будет увеличиваться с улучшением

водно-физических свойств почвы (влагоемкой ь и плотность сложения) и эффективностью использования влаги при улучшении питания растений, связанного с повышением плодородия:

где У - продуктивность сельскохозяйственных культур, ц/га; ш, - влагозапас в почве на начало вегетационного периода, мм; ат2 - количество осадков за вегетационный период, мм; (1 - коэффициент использования осадков; К у,- -коэффициент водопотребления, мм*га/ц.

В связи с тем, что влагозапас полного почвенного профиля является функцией основных агрофизических показателей - гумусированности, влажности и плотности сложения генетических горизонтов, он может служить агрофизическим критерием плодородия дерново-подзолистых почв автоморфного увлажнения.

3.2.2. Пул почвенного доступного азота

Почвенный азот, доступный вегетирующим растениям, высвобождается из растительного опада, детрита и гумуса в результате минерализации лабильных органических соединений, образующихся при их гидролизе. Именно на этой форме органического вещества акцентировал внимание И.В. Тюрин (1955): «Огромна роль в питании растений той части органического вещества почвы, которая сравнительно легко разлагается микроорганизмами и составлена из неразложившихся органических остатков ежегодного опада и промежуточных продуктов его разложения. Собственно гумусовые вещества почвы, по причине их значительной устойчивости, играют гораздо меньшую роль». В результате ферментативного гидролиза растительных остатков, детрита и гумуса в почве образуется лабильное органическое вещество (Кауричев и др., 1972), причём доля гумуса участвующего в его создании, невелика и составляет менее 1 % от Сц<-1Щ (Фокин, 1983).

Для агроценозов основными формами органических веществ, участвующих в образовании лабильных органических соединений (Слаб) - основного субстрата, минерализуемого почвенной биотой и формирующего пул почвенного доступного азога, являются пожнивные остатки, детрит и гумус, рис. 1 (Банкин и др., 2002).

Конечными продуктами минерализации лабильных органических соединений почвы являются СО> и минеральные формы азота >ГН4+ и N0^ . В период вегетации растений основная функция почвенных микроорганизмов - максимально минерализовать лабильные органические соединения с высвобождением минеральных форм азота. В осенне-ранневесенний период функция микробной биоты состоит в иммобилизации остаточного азота минеральных удобрений. Переключение

работы почвенной микробной биоты с процесса минерализации азотсодержащих органических соединений на процесс иммобилизации минерального азота в микробную биомассу и в органические соединения, осуществляется в результате поступления в почву свежего малоазотистого растительного опада, который, гидролизуясь, значительно расширяет в лабильном органическом веществе отношение углерода к азоту.

Рис 1 Формы органических соединений почвы, участвующих в образовании пула досту пного почвенного азота.

Агрофизические и биологические критерии, характеризующие плодородие почвы и продуктивность агроценоза, а также показатели, определяющие их изменение, представлены на рис. 2.

Благозапас в полном почвенном профиле

--Углерод органический (СобЩ)

--Влажность генетических горизонтов

--Плотность сложения

--Тренд урожайности

--Прирост урожая

--Эффективность азотных удобрений

--Масса растительных остатков

--Активность микробной биоты

--Эмиссионное С/Ы отношение

Рис 2 Агрофизические и биологические критерии плодородия и продуктивности, а также показатели, определяющие их изменение.

Продуктивность агроценоза

Пул почвенного доступного азота

Количество почвенного доступного азота, находящегося в сфере биологического круговорота, определяется содержанием Слаб, насыщенностью его азотом, определяемому по эмиссионному СЛМ отношению и количеством минерализованного Сла6 за вегетационный период, определяемым по

продуцированию СО? Одномоментные определения этих показателей химическими методами не позволяют оценить количество минерализованного С.ыб и образовавшегося почвенного доступного азота, так как устанавливается квазистационарное состояние, при котором непрерывно происходит расход С,аб в процессе минерализации и восполнение его в результате ферментативного гидролиза. При этом большая часть образующегося минеральною азота поглощается растениями и выводится из почвы.

Определить суммарную величину почвенного доступного азота, образовавшегося за вегег анионный период и усвоенного вегетирующими растениями, можно по выносу азота биологическим урожаем (Трепачев, 1974). Безусловно, это возможно только без внесения в почву минеральных азотных удобрений и в отсутствие азта, симбиотически фиксированного бобовыми культурами. Поступление за вегетационный период азота с осадками и за счет деятельности свободноживущей азот фиксирующей микрофлоры уравновешивается денитрификационными потерями.

Массу минерализованного за вегетационный период углерода лабильных органических соединений (Слай) можно рассчитать по динамике активности микробной биоты, продуцирующей С02 (табл. 2), динамике величины эмиссионного С/Ы отношения (табл. 3) и выносу азота биологическим урожаем.

Таким образом, пул почвенного доступного азота, определяемый массой поступающих в почву растительных остатков, активностью микробной биоты и эмиссионным СЛ^ отношением, показывающим насыщенность азотом минерализуемых лабильных органических соединений, является биологическим критерием плодородия. Этот азот высвобождается из ежегодно возобновляемых и минерализуемых органических соединений.

Специфика почвенного доступного азота заключается в том, что его высвобождение из лабильных органических соединений и потребность в нем вегетирующих растений - процессы взаимосвязанные, т.к. интенсифицируются одними и теми же внешними факторами: солнечной радиацией, температурой и влажностью.

Особенность поведения в почве азота минеральных удобрений, в отличие от почвенного доступного азота, состоит в том, что коэффициент использования культурами вносимого азота невелик и составляет 0,3-0,4 (Берестецкий,1986). Остающиеся невостребованными в почве в конце вегетационного периода 60-70% азота минеральных удобрений, будут на одну треть вымыты из почвы к началу следующего вегетационного сезона, еще одна треть может быть иммобилизована в органический азот почвы, а остающийся минеральный азот денитрифицируется, т.е.

превращается в газ и удаляется из почвы (Банкина, 1993). Направленность работы почвенной биоты в сторону иммобилизации или в сторону денитрификации минерального азота регулируется содержанием в почве легкоминерализуемых почвенной биотой органических соединений и величиной отношения в них органических углерода к азоту (С/К).

Таблица 2 Динамика потенциальной биологической активности под культурами семипольного

севооборота на дерново-подзолистой супесчаной почве

Культура Вар. СОг мг/кг-сут. Среднее за вегетацию Среднее по культурам

Начало вегетации Середина Конец вегетации

Ячмень + мн. травы 0* 222 297 208 242 249±7

1 270 227 250 249

2 248 287 235 257

Мн. травы 1 т.п. 0 257 298 362 306 306±12

1 250 . 291 378 306

2 273 282 362 306

Мн травы 2 г.п. 0 337 210 356 301 295±15

1 274 221 388 294

2 262 297 300 290

Картофель 0 163 148 171 161 187±9

1 195 174 209 192

2 162 208 257 209

Ячмень 0 200 173 261 211 225±16

1 176 163 326 222

2 226 181 321 243

Однолетние травы 0 222 204 322 248 250±14

1 231 207 317 252

2 211 178 309 250

Очимая рожь 0 235 241 317 265 252±14

1 193 204 302 253

2 206 219 343 256

* 0-контроль; 1 - 1МРК 60-90кг/га; 2-1\ТРК 180-300 кг/га

Применение минеральных азотных удобрений, не согласующееся с содержанием в почве легкоминерализуемых лабильных органических соединений, ведет к нарушению нормального функционирования микробной биоты. Снижается или сводится на нет ее основная функция - перевод азота лабильных органических соединений, образующихся в почве из растительного опада, детрита и гумуса в течение вегетации в минеральную форму, когда потребность в нем растений

максимальна, и, напротив, связывание минерального азота в органическую форму в процессе иммобилизации в осенне-ранневесенний период, когда урожай убран и в почву поступает свежий растительный опад с широким отношением С/Ы

Таблица 3 Динамика эмиссионного углеродно-азотного отношения пот культурами ссчипочьного севооборота на дерново-подзолистой супесчаной почве

Культура Вариант С/Ы отношение

Всходы Середина вегетации Коней ве^гации

Ячмень + многолетние травы Контроль 6,6±0,3 20,9±1,2 29,2±1,8

дак 6,3±0,3 4,3±0,2 9,6±0,5

Многолетние травы 1 года пользования Контроль 52,2±2,6 54±3,2 153±8,3

№К 21,5±1,2 12,8±0,7 37,5±1,7

Многолетние травы 2 года пользования Контроль 12,3±0,6 32,1±1,5 42,7±1,8

№К 8,5±0,4 13,5±0,5 24±1,2

Картофель* Контроль 26±1,1 3,9±0,2 46,5±2,4

7,3±0,4 2,4±0,1 14±0,7

Ячмень Контроль 9,7±0,5 27,3±1,1 163±7,5

ЫРК 6,5±0,3 7,2±0,3 43,5±2,4

Однолетние травы Контроль 6,6±0,4 22,5±1,1 7,5±0,3

ЫРК 5±0,3 5,9±0,2 3,7±0,2

Озимая рожь Контроль 7,4±0,4 27,8±1,2 40±2,1

КРК 3,6±0,2 12,3±0,6 30,5±1,6

* - внесено 20 т/га навоза

Снижение плодородия проявляется в том, что в каждом последующем урожае доля почвенного самовозобновляемого азота снижается. Для сохранения ранее достигнутого уровня продуктивности необходимо повышать дозы вносимых в почву минеральных азотных удобрений. При этом малозатратный почвенно-биологический способ производства растениеводческой продукции постепенно трансформируется в высокозатратный субстратно-минеральный.

Азот минеральных удобрений, вносимый в почву - это, образно говоря, кредит агроценозу на создание дополнительной продукции. Особенность его состоит в том, что оплачивается этот кредит не столько стоимостью дополнительно произведенной и реализованной продукции, что важно для сегодняшней экономики хозяйства, сколько количеством органических соединений, произведенных агроценозом и возвращенных в почву, что важно для поддержания в будущем почвенного плодородия. В этом

основное противоречие между экономикой и экологией нынешнего афарного сектора.

Известно (Ваксман, 1936), что на единицу денитрифицируемого микрофлорой минерального азота, оставшегося невостребованным в почве в конце вегетации растений, требуется 20 единиц углерода органических соединений. Соответственно при нынешних средних дозах азотных удобрений, равных 90 кг/га и остающихся невостребованными 60 кг/га одна треть (20 кг) будет денитрифицирована. Па осуществление этого микробиологического процесса необходимо затратить 400 кг/га углерода органических соединений. Это значит, что только на устранение последствий от ежегодного применения средних доз минеральных азотных удобрений требуется около 10ц/га растительных остатков (в растительном веществе 40 % углерода), что соответствует 5 т/га навоза в год. Поэтому, несбалансированное по углероду внесение азотных удобрений приводит к снижению плодородия почвы.

Естественная продуктивность агроценозов на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения - низкая. Повышение ее связано с мероприятиями, направленными на замедление подзолообразовательного процесса (Семенов, 1976; Небольсин, 1982, 2003; Никитин, 1986), основными чертами которого являются: кислая реакция почвенной среды, фульватный характер гумуса, низкая азотминерапизующая способность, закрепление фосфора, вымывание калия и двухвалентных катионов. Следовательно, иерархия показателей, определяющих рост продуктивности агроценоза на дерново-подзолистых почвах и последовательность их введения, следующая: снижение кислотности ~> повышение доступности азота —> повышение доступности фосфора —> увеличение содержания калия —> увеличение содержания двухвалентных катионов (Ефимов, Донских, Синицын, 1984).

3.2.3. Продуктивность агроценоза 3.2.3.1 Тренд урожайности Продуктивность агроценоза может служить критерием плодородия почвы только при оптимизации всех условий нормального функционирования агроценоза (доступном фосфоре и калии, оптимальном рН), кроме внесения минеральных азотных удобрений. В реальных условиях производства растениеводческой продукции участие плодородия оценивается в многолетнем цикле наблюдений по следующим показателям: тренду урожайности, величине прироста урожая и эффективности азотных удобрений.

Для выяснения возможности повышения урожайности посевов и плодородия почвы в 1982 г на Меньковской опытной станции Агрофизического института (МОС АФИ) был заложен зерно-травяно-пропашной семипольный севооборот по

общепринятой рекомендации для Нечерноземья (Шатилов, и др., 1978) Дозы минеральных удобрений рассчитывались под планируемые урожаи трех уровней- 0 -контроль (без удобрений); 1 - средний (климатически обеспеченный) и 2 - высокий (потенциально-возможный).

Таблица 4 Урожайность ку тьтур семипольного севооборота на дерново-подзолистой супесчаной

почве (МОС АФИ), ц/га

Год Уровень мин пит Мн. травы 1 г.п. Мн. травы 2 г.п. Картофель Ячмень Однолет травы (сыр. вес) Ошмая рожь Ячмень + мн. травы

1982 0* - - 226 - - 15,3 -

1 62 63 300 32,2 264 29,5 24,0

2 - - 305 - - 30,0 -

1983 0 - - 298 24,0 102 27,8 15,2

1 70 63 420 37,6 136 41,6 27,3

2 - - 455 38,2 162 40,8 32,7

1984 0 32 48 298 16,6 198 22,7 11,4

1 88 90 401 27,5 235 33,8 21,9

2 105 107 375 30,4 257 38,0 34,6

1985 0 41 47 232 23,2 176 20,5 14,3

1 111 102 278 27,0 271 31,8 32,7

2 119 109 277 31,8 267 33,8 23,4

1986 0 34 32 232 17,0 123 19,8 10,0

1 88 106 297 25,0 305 31,9 21,2

2 120 136 341 27,7 387 36,5 25,1

1987 0 84 39 127 18,9 183 12,4 10,4

1 106 99 218 26,0 340 18,0 20,8

2 134 132 258 27,5 415 20,8 22,8

1988 0 40 82 203 14,1 198 18,2 5,6

1 101 108 319 20,9 315 23,5 11,5

2 ИЗ 127 338 22,3 342 25,8 16,0

1989 0 37 24 174 15,9 167 27,0 13,1

1 65 79 246 25,0 255 42,7 17,1

2 84 100 306 26,6 284 48,2 21,5

1990 0 44 36 172 18,8 108 26,2 12,2

1 93 80 233 28,0 218 39,3 18,5

2 117 103 258 31,1 278 42,9 23,0

1991 0 79 83 208 17,0 144 23,6 10,6

1 96 79 265 23,6 283 38,2 17,6

2 104 99 292 25,4 309 43,4 21,0

1992 0 41 47 126 7,5 69 25,1 6,3

1 55 54 157 10,8 97 38,4 9,7

2 60 60 177 13,7 117 45,2 11,8

1993 0 52 51 100 9,0 64 7,0 1,0

1 64 63 110 10,0 80 8,0 1,0

2 70 67 120 11,0 88 9,0 1,0

♦ 0 - контроль, 1 - ЫРК 60-90 кг/га, 2 - №К 180-300 кг/га.

Полученные данные подтверждают тот факт, что применение минеральных удобрений дает существенное увеличение урожайности всех культур севооборота по сравнению с контролем (табл. 4). В то же время, закономерного роста урожайности за 12-и летний период исследований не наблюдается. Изменения обусловлены в основном погодными условиями. Нами проведена обработка данных по урожайности с использованием редактора электронных таблиц Excel путем линейной аппроксимации. Результаты показали, что при ежегодном изменении урожайности возделываемых культур на различных уровнях применения минеральных удобрений, этот прием позволил выявить тренд (общую тенденцию изменения динамического ряда) урожайности (табл. 5). Такой способ анализа данных показал, что происходит снижение урожайности на всех культурах и во всех вариантах опыта Исключение составил урожай сена многолетних трав на контрольном варианте.

Таблица 5 Ежегодное изменение урожайности сельскохозяйственных культур (тренды) семипольного севооборота на дерново-подзолистой супесчаной почве, ц/га в год (МОС АФИ).

Культура Контроль* 1 2

Мн. травы 1 года 2,13 -0,77 -3,27

Мн. травы 2 года 0,81 -1,20 -3,70

Картофель -13,70 -19,70 -18,50

Ячмень -1,17 -1,79 -1,96

Однолетние травы -4,49 -8,66 -4,13

Озимая рожь -0,18 -0,55 -0,24

Ячмень+мн. травы -0,86 -1,89 -2,28

* - контроль, 1 - NPK 60-90 кг/га, 2 - NPK 180-300 кг/га.

В известном опыте Д.Н. Прянишникова (ТСХА), заложенном в 1912 г. (Егоров, 1963) с целью выяснения возможности повышения плодородия и продуктивности, получены данные об урожайности культур в течение 7 ротаций севооборота. Проведенное нами определение трендов и величин изменения урожайности (табл. 6) показало, что четкое снижение урожайности происходит при возделывании озимой ржи и картофеля в вариантах без удобрений. Это можно объяснить снижением плодородия почвы. Незначительный рост урожайности в других вариантах опыта связан по нашему мнению с применением возрастающих доз азотных удобрений в течение проведения эксперимента, которые вуалировали снижение плодородия. В этой связи можно констатировать, что во всех вариантах и под всеми возделываемыми культурами развернутого на дерново-подзолистой почве севооборота данного типа и принятой агротехники ни продуктивность, ни плодородие повысить не удалось.

Аналогичный результат получен в опыте З.Н Прохоровой и А С Фрида (1993) в зернопропашном севообороте, проведенном в совхозе "Зеленоградский" Московской области на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве (табл. 7) Авторы утверждают, что "рациональные уровни содержания элементов питания в почве обеспечивают создание любого уровня урожайности в севообороте при внесении удобрений из расчета на вынос элементов питания планируемыми урожаями".

Таблица 6 Урожайность «у льтур и ее изменение, рассчитано по данным В Е. Егорова (1963), ц/га

Рожь Картофель Овес

Годы без удобрений NPK без удобрений NPK без удобрений NPK

1913-1918 14,2 22,3 121,3 174,2 9,9 10,5

1919-1924 14,2 20,5 67,9 99,9 15,0 22,2

1925-1930 12,7 19,1 98,4 186.3 14,4 20,8

1931-1936 11,4 14,2 81,4 164,8 12,7 17,8

1937-1942 10,2 18,3 68,6 121,2 11,1 17,2

1943-1948 11,6 20,7 93,2 153,7 12,1 17,2

1949-1954 13,4 22,9 75,6 176,1 15,0 22,0

Изменение

урожайности за ротацию (тренд), ц/га -0,36 +0,05 -4,1 + 1,7 +0,22 +0,75

Севооборот черный пар, оз рожь, картофель, овес+клевер, клевер, чен Удобрения 1912-1938, ежегодно кг/га N 7,5, Р205 15, К,0 22.5,

1939-1954, ежегодно кг/га N 75, Р205 60, К20 90, навоз 20т/га.

Таблица 7 Урожайность сельскохозяйственных культур севооборота и ее изменение (тренды), рассчитано по данным З.Н. Прохоровой и А.С Фрида (1993)

Годы Внесено удобрений Урожайность, u/ra

органич т/га минеральн, кг/га пшеница озимая ячмень овес картофель мн травы

1967-1970 8 190 24,3 26,7 24,7 158 25,7

1971-1975 19 290 34,3 29,5 31,3 160 42,7

1976-1980 17 320 23,3 24,6 26,5 127 42,6

И шенение урожайности за ротацию (тренд), u/ra -0,5 -1,0 +0,9 -15 +8,5

Проведенный нами анализ данных, представленных авторами, показал, что из пяти культур, возделываемых в севообороте, под тремя (озимая пшеница, ячмень и картофель) происходило снижение урожайности. Рост урожайности, отмечаемый на

культуре многолетних трав и овса, как и в предыдущем примере, связан с тем, что за рассматриваемые 15 лет происходило постепенное повышение доз органических и минеральных удобрений. Это замедлило темпы снижения урожайности, но не изменило тенденции падения уровня плодородия.

В рассмотренных опытах МОС АФИ и ТСХА прибавка урожая возделываемых культур за счет применения минеральных удобрений составила для трав - 60-80%, для озимой ржи и картофеля - 45-80%, для ячменя - 40-70% по сравнению с контролем. Налицо стремление форсировать урожайность за счет применения высоких доз минеральных удобрений, т.е. делается сильный крен от почвенно-биологическош способа производства растениеводческой продукции к субстратно-минеральному.

В опытах МОС АФИ, а также Прохоровой и Фрида (1993) на общем фоне снижения плодородия почвы не происходит снижение урожайности многолетних бобово-злаковых трав, что связано с компенсацией потерь почвенного азота биологическим.

3.2.3.2 Прирост урожая

Для эффективного использования минеральных удобрений, как показал опыт стран Европы (Прянишников, 1934), необходимо достигнуть максимального уровня продуктивности посевов за счет естественных факторов (полный возврат побочной продукции и, дополнительно, введение бобовых сидератов). Только после этого внесение минеральных азотных удобрений обеспечит максимальный ежегодный прирост на длительную перспективу. Последовательное и постепенное наращивание доз азотных удобрений будут способствовать воспроизводству плодородия.

Проведенный нами анализ динамики и ежегодного прироста урожая трех основных возделываемых в странах Европы и России культур за период с 1958 по 1992 годы (по статистическим данным ФАО) представлен на рис. 3-5.

Рис 3 Динамика урожайности и тренды пшеницы.

Явропа

урожайность = 154+1,8(Мо)

1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 годы

Рис 4 Динамика урожайности и тренды картофеля.

45 т 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Квропа

урожайность = 23,3+0,53(М<|) неустойчивость земледелия - 6%

1970 1980

годы

СССР

урожайность = 12,0+0,17(Ио) неустойчивость земледелия -15%

н

Рис 5 Динамика урожайности и тренды ячменя.

Европейские страны начали применять минеральные азотные удобрения, достигнув урожайности пшеницы - 16,1 ц/га, ячменя - 23,3 ц/га и картофеля - 154 ц/га только за счет естественных факторов. В СССР приступили к широкой химизации при урожайности пшеницы - 10,2 ц/га, картофеля - 98,0 ц/га и ячменя -12,0 ц/га. Показано, что до 90-х годов прошлого века страны Европы шли с ежегодным ускорением (приростом урожая) равным для пшеницы - 0,96, ячменя -0,53, картофеля - 1,8 ц/гатод и неустойчивостью земледелия, отражающей влияние на урожайность случайных факторов при возделывании этих культур, равной 5, 6 и 7% соответственно. В СССР эти показатели составляли - 0,26, 0,17 и 0,7 ц/гатод и неустойчивость земледелия - 12, 15 и 11% соответственно. Как можно видеть, темпы ежегодного прироста урожайности зерновых культур и картофеля в России были в 34 раза ниже, чем в Европе. Достигнутая в 90-е годы урожайность зерновых и

картофеля в Европе была в 2-3 раза выше, чем в России Это указывает на го, что достижение в СССР урожайности основных культур к 1960 году (пшеницы - 10,2 ц/га, ячменя - 12,0 ц/га и картофеля - 98,0 ц/га) за счет мобилизации естественных факторов (возврат побочной продукции, известкование, использование фосфорных и калийных удобрений), было неполным и не позволяло перейти к дополнительному использованию антропогенных вложений, главным из которых являются минеральные азотные удобрения, что, было малоэффективно и отразилось как на росте продуктивности, так и на воспроизводстве плодородия почвы.

Естественно, величина урожайности отражает не только уровень плодородия почвы, но и эффективность антропогенных вложений и интенсивность технологических воздействий. Совокупное действие всех трех факторов и, в особенности то, что в этот период (1960-1990 гг.) происходил непрерывный рост применения минеральных удобрений, не привело к снижению урожайности, но отразилось на величине ежегодного прироста урожая, окупаемости вложений и в конечном итоге на рентабельности производства сельскохозяйственной продукции.

3.2.3.3 Эффективность азотных удобрений

Показателем направленности изменения плодородия, может служить эффективность использования минеральных азотных удобрений. Снижение урожайности, при неизменной дозе азота удобрений, будет указывать на уменьшение поступления в растения почвенного доступного азота, т.е. на снижение плодородия. При этом в эксперименте необходимо иметь как минимум два варианта доз вносимых азотных удобрений и проводить систематические наблюдения за величиной урожая в течение нескольких ротаций севооборота. Возможен и второй вариант - проводить учет урожая, выращенного на постоянных дозах азотных удобрений в течение, как минимум, нескольких ротаций севооборота.

В качестве примера мы использовали уникальный опыт, заложенный ВИУА в Смоленском филиале института и проведенный Т.И.Ивановой и др. (1985) на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве К сожалению, во вторую ротацию 6-ти польного севооборота дозы азотных удобрений были увеличены под всеми культурами. Рассчитанные нами значения действительных прибавок урожая, полученные во второй ротации севооборота, путём приведения к одинаковым с первой ротацией дозам азотных удобрений, представлены в табл. 8. Полученные данные показывают, что во второй ротации севооборота доза азота 47 кг/га была наибольшей, которая еще обеспечивала прибавку урожая, равную 2,2%. Начиная с дозы 63 кг/га азота и выше, наблюдалось устойчивое снижение урожайности во второй ротации севооборота по сравнению с первой

Таблица 8 Вчиянис \ добретгй на продуктивность севооборота (рассчитано по данным Ивановой и др , 1985).

Дозы NPK Первая ротация Вторая ротация Изменение урожайности, %

Урожай, ц/ra з.е. год Прибавка Урожай, ц/га з.е. год Прибавка

14-0-0 22,7 _ 23,7 _ + 4,4

30-25-20 33,1 10,4 35,0 11,3 + 2,7

47-50-40 36,9 14,2 38,7 15,0 + 2.2

63-75-60 39,6 16,9 40,0 16,3 -08

80-100-80 41,7 19,0 42,2 18,5 - 1,2

113-150-120 44,9 22,2 44,6 20,9 -2,9

130-170-140 46,2 23,5 46,1 22,4 -2,4

147-200-160 47,4 24,7 46,8 23,1 -3,6

Авторы утверждают (Иванова и др.,1985), что «оптимальные дозы удобрений лежат в пределах М8оРюоК80 - ЫВ0Р15ОК12о. Применение этих доз позволило увеличить продуктивность севооборота на 82-84%». Это правильно на короткую перспективу Составленный нами прогноз влияния возрастающих доз удобрений и динамики продуктивности на длительную перспективу показал (табл. 9), что получение максимальной урожайности с помощью возрастающих доз удобрений, главным образом азотных, возможно, но ущербно как с экономических, так и с экологических позиций.

Таблица 9 Прогноз влияния возрастающих доз удобрений на суммарную продуктивность (X ц/га з е )

и количество внесенного азота минеральных удобрений (Е N кг/га) и 6 ротаций севооборота

Дозы NPK Начальная продуктивность, ц/га зев гад Изменение урожайности, % Конечная продуктивность, и/га хе. в год Ец/га з.е. кг/га за 6 ротаций (36 лет)

14-0-0 22,7 + 4,4 28,1 954 504

30-25-20 33,1 + 2,7 38,8 1308 1080

47-50-40 36.9 + 2,2 42,0 1434 1692

63-75-60 39,6 -0,8 37,7 1386 2268

80-100-80 41,7 - 1,2 38,8 1440 2880

113-150-120 44,9 -2,9 37,6 1458 4068

130-175-140 46,2 -2,4 39,9 1530 4680

147-200-160 47,4 -3,6 38,0 1506 5292

Суммарная продуктивность севооборота за 6 ротаций в зерновых единицах (з.е ) при дозе минерального азота 47 кг/га равнялась бы продуктивности полученной Т.И Ивановой с соавторами (1985) при дозе минерального азота 80 кг/га. Ухудшение экологической обстановки в агроценозе при использовании рекомендуемых авторами доз азота по сравнению с оптимальным, по нашему мнению, вариантом равным 47 кг/га было явным, так как количество минеральных азотных удобрений, которое должно быть внесено за 6 ротаций севооборота при дозе 80 кг/га, превышало соответствующий показатель при дозе равной 47 кг/га на 1188 кг/га. Анализ данных многолетних опытов показал, что повышение урожайности за счет применения повышенных доз минеральных удобрений приводит к снижению эффективности их использования возделываемыми культурами, за счет нарушения баланса между углеродом и азотом в почве. В результате доля почвенного азота в урожае постепенно уменьшается, что указывает на снижение плодородия почвы.

Основным источником азота, определяющим продуктивность агроценоза, является пул доступного почвенного азота. Ресурсные вложения в виде минеральных азотных удобрений, форсируя рост урожайности, вызывают интенсивную минерализацию лабильных органических соединений. Остающийся не востребованным минеральный азот должен гармонизирование встраиваться в агроэкосистему в результате иммобилизации почвенной биотой. При этом, дозы вносимых азотных удобрений должны лишь лопочнять снабжение растений азотом из почвы, но не должны выступать в качестве решающего фактора повышения продуктивности посевов. В эпоху химизации земледелия рост урожайности за счет применения минеральных азотных удобрений являлся основой аграрной парадигмы (Сапожников и др., 1963; Корнилов и др. 1964).

3 3. Разработка экологически адаптированной и ресурсосберегающей системы производства растениеводческой продукции на дерново-подзолисгых почвах автоморфного увлажнения Ленинградской области.

Перестройка системы производственных отношений, возрождающаяся многоукладность хозяйствования и близость мегаполиса создают благоприятные условия для развития аграрного сектора Ленинградской области.

Эффективность аграрного сектора в большей степени зависит от состояния почвенного покрова, как важнейшей составляющей ресурсной базы с.-х. производства Анализируя итоги крупномасштабных мероприятий по химизации, мелиорации, интенсификации, концентрации, специализации сельскохозяйственного производства и причины их неудач, следует отметить, что они могли лишь частично

компенсировать прогрессирующее ухудшение состояния почвенных фондов -материальной основы всех перечисленных мероприятий, но ни коим образом изменить эту тенденцию.

Исходя из вышеизложенного, ясно, что целенаправленное воздействие на процесс культурного почвообразования на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения, составляющих 50% площади пашни Ленинградской области, возможно только при одновременном и сопряженном повышении как продуктивности агроценоза, так и простого или расширенного воспроизводства плодородия почвы.

Таблица 10 Динамика посевных площадей, урожайности и валовых сборов сельскохозяйственной

продукции в Ленинградской области. •

Показатели 1940 1960 1985 1990 1996 2000

Площадь сельскохозяйственных

угодии, тыс. га 597.4 490.7 744.4 750.0 754 0

Естественные сенокосы 70.0 80 0 175.7 170.0 170 0

Естественные пастбища 60.0 60.0 154 0 170 0 160 0

Пашня 466.9 347 7 437 3 410.0 424.0

в сельхозпредприятиях 412 5 2160

в личных хозяйствах 23.0 208 0

Площади зерновых культур, тыс га 200 0 48 0 45 0 36.7 30 1 28 0

Урожайность, ц/га 8.0 10.0 20 0 22.9 16.4 20.0

Валовый сбор, тыс. тонн 160.0 48 0 90 0 84.5 49.4 51.6

Площади под картофелем, тыс га 60.0 65 7 45 4 40 8 70 0 51 7

в сельхозпредприятиях 21 7 18.8 11.0

в личных хозяйствах 19 1 51 2 46.7

Урожайность, ц/га 1120 1140 129 0 138 0 101 0 126 0

Валовой сбор, тыс. тонн 712.0 563.0 590.0 564.0 699.0 652.0

в сельхозпредприятиях 388 0 3150 354 0 300.0 190 0 130 0

в личных хозяйствах 324 0 248 0 236 0 264 0 509 0 522 0

Травы и силосные культуры, тыс га 168.6 214.3 319.3

Урожайность сена, ц/га 83 169 51.0

Кормовые и овощные культуры, тыс. га 26.7 19.4 31.4 12 9 11 3

Урожайность овощей, ц/га 41.0 142 0 279.0 220 0 2120

Валовый сбор овощей, тыс. тонн 90.2 202.5 439.0 284.0 239.0 307.0

в личных хозяйствах 25 26.5 63 5 45 0 86.0

Луга и пастбища, тыс. га 130.0 143 0 356 9 340 0 330 0

Урожай сена, ц'га 6.9 66 9.9

Кру пный рогатый скот, тыс голов 147 275 580 539 242

Внесено удобрений.

Навоза, т/га 4.0 2.0 2.0

Торфа, т/га 6.0 16.0

Минеральных, кг/га 100.0 253 0 225 0

Статистические данные показывают, что за 60 лет площадь пашни Ленинградской области заметно не изменилась. Однако, более чем в 7 раз

сократилась площади под зерновыми, валовые сборы зерна уменьшились в 3 раза Это привело к тому, что поступление соломы — основного гумусообразователя в почву, уменьшилось более чем в 3 раза (табл. 10).

В настоящее время по основным показателям, характеризующим аграрный сектор (производство зерна и картофеля, поголовье КРС), сельское хозяйство области опустилось до уровня 60-х годов. Детальный анализ структуры с -х угодий и, главным образом, пашни показывает, что негативные тенденции в использовании земельного фонда в коллективных хозяйствах нарастали до начала 90-х годов. Интенсивность использования пашни к этому времени снизилась до 17 3% (табл. 11).

Таблица 11 Интенсивность использования пахотных земель Ленингралской области

Годы 1940 1960 1985 1990 1996 2003 2004

Общая площадь пашни, тыс. га 467 348 413 410 216 271 266

Площадь интенсивно используемой пашни (под зерновыми и пропашными культурами), тыс. га 287 133 1 121 8 71 3 60 1 32,6 34,3

Отношение интенсивно используемой пашни к общей, % 61.4 38.1 29 5 17.3 27 8 12,0 12,9

В полеводстве от повсеместно внедренных семи- и восьмипольных севооборотов, имевших два поля многолетних трав, хозяйства перешли к 13-польным севооборотам с 11 полями трав (табл. 12). Причина этого, на наш взгляд, не столько в стремлении обеспечить кормами животноводство, сколько в отсутствии достаточного количества зерно- и картофелеуборочной техники. В новых экономических условиях, когда технику селу не поставляют, а ее необходимо приобретать самостоятельно (за собственные средства), сделать производство зерновых рентабельным при нынешней низкой урожайности, незначительности посевных площадей и низких валовых сборах зерна, весьма проблематично.

Анализ статистических данных, характеризующих эффективность использования пашни в настоящее время, показывает, что наблюдается хорошее согласие с аналитическими данными распределения почв по степени окультуренности, полученными в 60-е годы H.JI. Благовидовым (1962) позднее H.A. Сапожниковым и М.Ф. Корниловым (1977). Площади хорошо окультуренных пахотных почв, имевшихся в 60-е годы, и площади интенсивно используемых пахотных земель в 90-е годы существенно не изменилась и составляет 17% всей площади пашни. Этот факт выявила нынешняя экономическая ситуация, когда стало расточительно поддерживать продуктивность малоплодородных почв путем

химизации и техногенной интенсификации. На первый план вышел основной фактор продуктивности агроценозов - плодородие почвы.

Таблица 12 Динамика структуры сельскохозяйственных угодий Ленинградской области

Угодье 1940 1960 1985 1990 1996 2000 2003 2004

Площадь

сельскохозяйственных угодий, 597.4 490 7 744 4 750.0 754.0

тыс. га

Естественные луга и пастбища, тыс. га 130.0 140.0 329.7 340.0 330.0

* ♦ * * * * * *

Полевые севообороты, тыс. га 467 348 413 410 216 216 271 266

под зерновыми 200 43 48 14 45 И 36 7 9 30 14 28 13 23 8 25 9

под пропашными под травами 60 179 13 38 65 234 19 67 45 292 11 71 21 7 339 5 83 188 156 9 72 11 177 5 82 18 230 7 85 17 224 7 84

Полей севооборота из них под 7 7 13 23 2 4

зерновыми 3 1 2 3

пропашными травами 1 3 I 5 1 7 1 11 1 6 1 6 1 20 1 20

Кормовые севообороты, тыс. га 26 7 19 4 31 4 12 9 11 3 8,8 7,4

Доля кормовых севооборотов к площади пашни, % 62 56 76 3 1 52 3,2 2,7

* - процент к площади полевого севооборота

Сейчас стало очевидным, что принятая в 60-е годы стратегия на преимущественное развитие в Ленинградской области кормовой базы животноводства на основе травосеяния в полевых севооборотах была ошибочной. Громадные вложения, связанные с интенсивной химизацией и мелиорацией земель, осуществленные в последующие 30 лет, не позволили создать условия для расширенного воспроизводства плодородия. Использование в качестве основы кормовой базы для животноводства посевов однолетних и многолетних трав в полевых севооборотах - это ориентировка на дотационное ведение аграрной отрасли в связи с необходимостью использования привозных концентрированных кормов, что снижает экономическую эффективность и доходность (табл. 13).

При осуществлении мер по повышению продуктивности агроценозов необходимо, прежде всего, стабилизировать или наращивать гумусированность почвы (Лыков, 1980). Как показал предшествующий опыт, путь на стабилизацию или рост содержания гумуса в почве за счет поступления лишь пожнивных остатков зерновых и, главным образом, корневых остатков многолетних трав бесперспективен.

Не меняет положения и периодическое, раз в ротацию севооборота, внесение 10-15 т/га навоза. Необходимо дополнительное и в гораздо больших объемах поступление органического вещества в почву. Существует 4 источника пополнения почвы органическим веществом, а именно, внесение навоза, торфа, соломы и биомассы сидеральных культур. Два последних источника в нынешних условиях наиболее приемлемы. Установлено, что реализация их возможна при введении полевых зерно-сидерально-пропашных севооборотов со следующим чередованием культур' бобовый сидерат, озимая рожь, картофель, крестоцветный сидерат, озимая рожь, картофель.

Таблица 13 Сравнительная эффективность возделывания многолетних трав и зерновых культур для сохранения плодородия и повышения экономики хозяйства

Показатель Многолетние травы Зерновые

Коэффициент водопотребления 500-600 400-500

Урожайность, ц/га 35 25

солома 35

Растите тьныс остатки, ц/га в год стерня 30 стерня 15

корни 50 корни 25

Содержание лигнина, % 6 24

Количество лигнина, ц/га 4 8 10,0 (без соломы)

18,0 (с соломой)

Возврат в виде навоза, ц/га 85 125

Экономический эффект, тыс. ру б./га в год 3,5 7,5

Проведенные нами полевые и микрополевые опыты позволили установить, что бобовый и крестоцветный сидераты, запаханные в почву в фазу цветения содержат в биомассе 51-82 кг азота, 22-26 кг фосфора, 37-83 кг калия на гектар Коэффициент использования из сидератов последующими культурами азота и калия составляет 80%, фосфора 40% (Черникова, 1989). Таким образом, последующие культуры (озимая рожь и картофель) будут снабжены азотом, фосфором и калием в количестве 40-60, 30-60 и 9-10 кг/га соответственно. Такого количества доступного азота, фосфора и калия достаточно для получения 20-24 ц/га зерна озимой ржи и 120 ц/га картофеля.

Фактором, ограничивающим рост урожайности, является недостаток фосфора. В то же время, в период интенсивной химизации произошло значительное накопление фосфатов в почвах в формах, недоступных растениям. По данным А. Ю. Кудеяровой (1986), это явление характерно для всех регионов России. Для дополнительной мобилизации фосфора сидеральными культурами эффективна инокуляция семян бобовых микоризой. Показано, что бобовые сидерагы и злаковые зерновые культуры,

семена которых инокулированы микоризой, поглощают из почвы на 17-31% больше фосфора (табл. 14), чем не инокулированные (Якушев и др., 1998)

Таблица 14 Влияние микоризации семян на вынос фосфора растениями на дерново-подзолистой

супесчаной почве.

Виды сидератов Биомасса сырая, ц/га Биомасса сухая, ц/га Содержание фосфора в биомассе, % Вынос фосфора, кг/га

Люпин однолетний 248/285* 174/199 0,22/0,28 38,3/55,7

Горох+бобы 210/241 147/169 0,25/0,28 36,8/49,0

Овес песчаный 186/208 130/146 0,18/0,22 23,4/32,1

Рожь озимая 291/329 204/230 0,19/0,24 38,8/55,2

*В числителе - без микоризации, в знаменателе - с микоризацией.

Выбор озимых зерновых в качестве основной культуры определяется тем, что они более полно, чем яровые используют гелиогидротермический потенциал региона, кроме того, на первых этапах окультуривания, позволяют проводить полевые работы в периоды благоприятного физического состояния почвы.

Солома озимых, оставленная в поле и заделанная в почву, является более эффективным источником пополнения органического вещества, по сравнению с остатками многолетних трав. Только выведение двух полей трав из полевых севооборотов и замена их на занятые сидеральные пары позволяет повысить урожайность последующей культуры - озимой ржи - на 25 %., увеличить валовые сборы зерна и повысить содержание органических соединений в почве, что благотворно скажется на эффективности использования дорогостоящей зерноуборочной техники. Нынешнее состояние плодородия дерново-подзолистых почв автоморфного увлажнения в полевых севооборотах без внесения минеральных азотных удобрений характеризуется, по данным А. Н. Небольсина (2002), следующими величинами продуктивности: озимой ржи - 16 ц, картофеля - 138 ц и сена многолетних трав - 35 ц на гектар. В 50 % пахотных почв Ленинградской области в настоящее время содержится 100 мг/кг легкогидролизуемого азота, 50-100 мг/кг фосфора, 80-120 мг/кг калия, при рН почвенной среды 4,6-6,0. При условии запашки соломы озимой ржи (при урожае 20 ц зерна на га), остаточный минеральный азот в почве будет полностью компенсирован углеродом.

В гармонизированных агроэкосистемах (полевые зерно-сидерально-пропашные севообороты) воспроизведство плодородия достигается за счет ежегодного восполнения органических соединений, затраченных на создание урожая за счет возврата соломы при выращивании зерновых и всей произведенной побочной

продукции для остальных возделываемых культур и обязательном дополнительном поступлении в почву органических соединений в виде сидеральных удобрений. При этом азот минеральных удобрений необходим только для сужения С/К отношения в минерализуемых органических остатках (солома, зерновых, биомасса крестоцветного сидерата) в количестве 20-30 кг/га, но не как основной фактор создания урожая. Такое условие выполняется только тогда, биомасса, произведенная за счет азота вносимых минеральных удобрений, последовательно и постепенно увеличивает количество органического углерода, находящегося в сфере биологического круговорота.

Таким образом, эффективно использовать почвенный доступный азот для производства растениеводческой продукции при простом или расширенном воспроизводстве плодородия на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения в полевых севооборотах можно только при минимальном применении минеральных азотных удобрений, запашке всей побочной производимой биомассы и сидеральных удобрений, выращиваемых в занятых парах под основные зерновые и/или пропашные культуры.

Использование сидеральных культур, размещенных в занятых парах в качестве удобрений, способствует значительному увеличению содержания доступных N. Р, К (табл. 15) и повышению урожайности выращиваемой озимой культуры

Таблица 15. Накопление N. Р, К в биомассе сидсратов.

Культура Срок от посева до уборки Сухая масса, ц/га Накопление, кг/га

N Р К

Вика 35 17,2 43,0 4,0 35,0

60 42,0 51,0 5,1 37,0

80 94,5 179,0 26,0 160,0

Рапс 35 13,0 26,8 2,2 19,5

60 36,4 61,8 7,6 55,0

80 63,0 81,9 22,0 83,0

Выбирая такую стратегию вывода аграрного сектора области из кризиса, необходимо определить ее возможных исполнителей (табл. 16).

Солома озимых, оставленная в поле и заделанная в почву, является более эффективным источником пополнения органического вещества, по сравнению с многолетними травами. При уменьшении посевных площадей, занятых под зерновыми в результате введения двух сидеральных полей, станет реальным востановление площади зернового клина за счет уменьшения площадей под многолетними травами. Это позволяет увеличит ь валовые сборы зерна, и повысить

содержание органического вещества в почве, увеличив эффективность использования зерноуборочной техники, что сделает ее использование в хозяйствах рентабельным

Таблица 16 Распределение землепользователей по укладам в Ленинградской области (на 1 января 2000 г).

Наименование уклада Размер индивидуального участка, га Количество хозяйств, тыс. Общая площадь

тыс. га %

Огороднические и садоводческие хозяйства 0,02 0,06 705,0 962,0 14,1 57,7

Всего' 1667,0 71,8 18

Индивидуальные жилищные и дачные хозяйства 0,12 122,5 14,7 4

Личные подсобные хозяйства (селяне) 0,17 235,0 39,9 10

Фермерские хозяйства 56,4 14

Производственные с -х кооперативы 216,0 54

Всего. 2024,5 398,8 100

Огороднические и садоводческие хозяйства не могут вести расширенное воспроизводство плодородия почв по следующим причинам: отсутствие в хозяйствах скота, интенсивное воздействие на почву (высокие дозы минеральных удобрений, искусственный полив, частые рыхления почвы, преимущественное выращивание овощных культур), что способствует повышенной минерализации органического вещества.

В личных подсобных хозяйствах (селяне), имеющих скот, возможно поддерживать в почве высокий уровень гумусированности за счет кормления животных привозными кормами. В этих хозяйствах, в пересчете на один гектар, пашня получает до 50 т навоза в год, что позволяет вести в течение длительного времени монокультуру картофеля и овощных при довольно высокой урожайности.

Фермерские хозяйства могут осуществлять расширенное воспроизводство плодородия почвы при условии введения нЯ полях зерно-сидерально-пропашных севооборотов. Ограничивающим фактором в этом случае является недостаточная площадь пашни для развертывания полного зерно-сидерально-пропашного севооборота и отсутствие трудовых ресурсов в наиболее напряженные периоды сельскохозяйственных работ.

Реальными исполнителями стратегии простого и расширенного воспроизводства плодородия почв остаются только производственные с.-х. кооперативы. Это связано с тем, что в их распоряжении находятся большие площади пахотных земель,

необходимая техника и трудовые ресурсы, что позволяет уже в настоящее время вводить зерно-сидерально-пропашные севообороты Основной бюджетонаполняющей культурой в условиях (Северо-Запада в полевых севооборотах является картофель Для воспроизводства плодородия необходимо возделывать зерновые культуры, солома которых является главным гумусообразователем

3.4. Инструментальные методы контроля основных агрофизических и биологических показателей, характеризующих изменение плодородия почвы 3.4.1. Контролирование уплотнения пахотного горизонта почвы сельскохозяйственной техникой и динамики плотности сложения в полном профиле

Д,ля оценки уплотняющего воздействия ходовых систем на почву нами с соавторами разработано устройство регистрации деформации почвы (УРДП-АФИ, авторское свидетельство №1126875). Устройство обеспечивает измерение деформаций преимущественно в пахотном и верхней части подпахотного слоя почвы. Исследования уплотнения пахотного и подпахотных горизонтов почвы ходовыми системами сельскохозяйственной техники подробно изучены (Бахтин, 1984; Русанов, 1997). Нижние горизонты почвенного профиля выпали из поля зрения исследователей. Это объясняется, во-первых, отсутствием исследований роли этих горизонтов в возможном нарушении нормального функционирования всего почвенного профиля. Во-вторых, до сих пор нет достоверных экспериментальных данных об изменении плотности сложения нижних горизонтов почвенного профиля (глубже 60-и см) под влиянием техногенных нагрузок. В-третьих, существует представление, что уплотнение нижних горизонтов почвы, если и происходит, то не носит кумулятивного характера, так как техногенное уплотнение компенсируется разуплотнением, обусловленным естественными факторами. К таким естественным факторам можно отнести; почвенных животных и глубокопроникающие корневые системы растений, периодически повторяющиеся процессы увлажнения-иссушения и промораживания-оттаивания, что обуславливает процесс набухания-усадки и рыхления как отдельных горизонтов, так и полного почвенного профиля.

Большое разнообразие происходящих в нижних горизонтах почвенного профиля процессов и малая скорость происходящих изменений предъявляют достаточно жесткие требования к аппаратуре для их контроля и измерения. В частности, существенными параметрами такой аппаратуры являются термостабильность, чувствительность, автономность и полная защищенность от неблагоприятных воздействий среды.

В настоящее время нами с соавторами (Банкин и др, 1998) разработан

электронный измеритель деформации почвы ЭИДП-АФИ (табл 17), позволяющий производить контроль динамики плотности сложения на всю глубину почвенного профиля.

Таблица 17 Сравнительные характеристики УРДП и ЭИДП

Показатель УРДП ЭИДП

Толщина измеряемого почвенного слоя, мм 100 20-1500

Зона нечувствительности, мм 1.5 0.005

Абсолютная чувствительность, мм 0.01 0.001

Диапазон и ¡меряемых линейных деформаций, мм 0-25 0-5

Способ индикации ИЧ-10 цифровой

Масса, кг 2 02

3.4.2. Разработка устройств для контролирования влажности и влагозапаса в полном

почвенном профиле

Влагозапас полного почвенного профиля при автоморфном увлажнении характеризуется скоростью влагопереноса в процессах инфильтрации, перераспределения и эвапотранспирации. Эти гидрофизические характеристики являются основными, описывающими водный режим таких почв (Глобус, 1975).

Определение влагозапаса в полном почвенном профиле обычно сопровождается бурением скважины, отбором почвенных образцов с последующим определением в них влаги термостатно-весовым методом Кроме того, для расчета влагозапаса данные по влажности дополняются данными по плотности сложения почвы. Для наблюдения динамики профиля влажности процесс бурения скважин повторяется несколько раз за вегетацию, что весьма трудоемко. Репрезентативность получаемых результатов характеризуется количеством повторностей, что обусловлено требуемой точностью определения влагозапаса Существенным уменьшением трудоемкости определения влагозапаса почвы является применение неразрушающих технологий, основанных на инструментальной влагометрии и одновременном контролировании плотности сложения почвы (Степанов, 1978). Один из перспективных методов базируется на послойном измерении диэлектрической проницаемости в почвенной толще, величина которой зависит от содержания в ней влаги. Технически проблема измерения диэлектрической проницаемости почвенной толщи может быть решена двумя способами. Первый предполагает использование нескольких датчиков, закрепленных неподвижно по глубине почвенного профиля. Второй основывается на применении одного датчика, перемещаемого в обсадной трубе, заглубленной в почвенный профиль Последний способ более предпочтителен, так как позволяет получать непрерывные значения влажности почвенной толщи.

Нами с соавторами (Банкин и др., 1990) разработана автоматизированная система сбора и обработки данных для определения влагозапаса почвы. Она реализует способ измерения профиля влажности почвы с использованием одного датчика, работающего в режиме сканирования. Датчиком влажности является электронный влагомер емкостного типа (Ма1ис1а, 1983). По заданной программе осуществляется возвратно-поступательное перемещение датчика в тонкостенной полимерной трубе, расположенной в почвенной толще, преобразование и запись сигнала. Проведенное тестирование и длительная работа на автоматизированной установке показали, что данная система может использоваться в качестве датчика для измерения динамики влажности в полном почвенном профиле, как в лабораторных экспериментах, так и в полевых условиях.

Параллельно проводимое контролирование динамики плотности сложения отдельных горизонтов почвенного профиля с помощью датчика ЭИДП-АФИ позволяет рассчитывать влагозапас в полном почвенном профиле.

3.4.3 Модификация пламенно-фотометрического газохроматографического детектора для экспрессного анализа трансформации соединений углерода и азота в почве

Для анализа продуктов минерализации лабильных органических соединений почвы и контролирования количества минерального азота, образующегося в почве и его локализации, разработаны методы контроля с высокочувствительным газохроматографическим окончанием. Благодаря этим методам стало возможным сопряженное контролирование интенсивности минерализации органического углерода и накопление минерального азота на всех стадиях их трансформации и минерализации в почве.

Благодаря внедрению метода газовой хроматографии в почвенно-агрохимические и агрофизические исследования при оценке интенсивности и направленности почвенных процессов минерализации лабильного органического вещества и трансформации соединений азота, стало возможным количественно учитывать изменения не только в конце процесса, но и на промежуточных стадиях в последовательной цепи превращений трат углерода и накопления минерального азота.

В дерново-подзолистой почве ежегодно возобновляемые органические

соединения являются существенным источником элементов питания для растений,

служат основным регулятором агрофизических, агрохимических и биологических

свойств. Будучи одним из звеньев непрерывной цепи трофических связей между

различными жизненными формами, ежегодно возобновляемые органические

соединения почвы замыкают эту цепь и в ВДСмААДОМШ/ЫДОшп <е первым звеном.

БИБЛИОТЕКА С. Петербург •а т «кг ;

Вероятно, только при оптимальном сочетании процессов их воспроизводства и минерализации может поддерживаться наибольшее разнообразие и богатство жизненных форм, их интенсивная биологическая деятельность.

По сравнению с используемыми в газовой хроматографии детекторами теплопроводности (ДТП) и ионизации пламени (ДИП), применение модифицированного детектора фотометрии пламени (ПФД-АФИ) позволило контролировать все основные процессы трансформации органических соединений углерода и азота на небольших почвенных образцах (5-10 г) при коротком времени инкубирования от 3 до 48 часов (табл. 18).

Таблица 18 Микробиологические процессы трансформации органического вещества почвы,

контролируемые методом газовой хроматографии.

Процесс Исходные и конечные соединения Размерность Детектор и условия хроматографирования

Гидролиз органических соединений Собщ ^ Стаб мг С/кг почвы Окисление на СиО катализаторе при 400°С, ДТП, 2 м, полисорб, Не

Ферментативное декарбоксилиро-ванис С^СОз мг С-С02/кг ДТП, 2 м, полисорб, Не ПФД, 2 м, полисорб, N2

Минерализация аэробная (для почв с рНКс1<5,5) С.иб СО2 мг С-С02/кг*сут. ДТП, 2 м, полисорб, Не; ПФД, 2 м, полисорб, N2

Минерализация аэробная (для почв с рНКп>5,5) Спя6-> (-Ог) мг Ог экв. СОг/ кг*сут ДТП, 1 м, СаА, Не

Минерализация анаэробная Слаб СО2 мг С-С02/кг*сут ДТП, 2 м, полисорб, Не; ПФД, 2 м, полисорб, N2

Метаногснез Сдаб"^ СН4 мг С-СН4/кг*сут. ДИП, 3 м, 5% трис на полисорбе, N2

Эмиссия летучих органических соединений Слаб Слос мг С/кг*су т. ДИП. 1 м, капилляр, N2

Пиролиз органических соединений Слаб ^ СцНщ мг С-С„Н„ /кг ДИП, 2 м, 10% карбовакса на инертоне, N2

Анаэробиозис нормально аэрируемой почвы , сн„ Сиб ( \ со. мгС-СШ* 100% мг С-СН4 + мг С-СО2 ДИП, 3 м, 5% трис на полисорбе, N2, ДТП, 2 м, полисорб, Не

Углеродно-азотное эмиссионное отношение ^ со2 N^0 С-СО, N-N20 ПФД, 2 м, полисорб, N2

Примечание С ла6 - водорастворимый у глерод органических соединений,

С„ос - углерод летучих органических соединений

Работа с биологически активной почвой, в отличие от воздушно-сухой, используемой при химических анализах, потребовала разработка методов ее подготовки и условий инкубирования (влажность, температура, экспозиция) для получения результатов, адекватных почвенным условиям. При этом была выявлена особенность, ускользавшая от внимания исследователей, работавших с почвой в замкнутых инкубационных сосудах. Она состоит в том, что основной конечный метаболический газ (С02) выступает как ингибитор биологической активности, что необходимо учитывать, оптимизируя работу микрофлоры, подбирая условия увлажнения, температуры, объема инкубационного сосуда и времени инкубирования (Банкин и др., 2005).

Определение биологической активности почв, имеющих рН более 5,5 (серые лесные, черноземы, каштановые, сероземы) по продуцированию С02 некорректно ввиду его частичного химического связывания нейтральным или щелочным почвенным раствором. Как следствие, приводимая в некоторых работах (Кузнецова и др., 1998) низкая биологическая активность черноземов, при высокой азотминерализующей способности почвы является заниженной. Для таких почв более приемлем метод контролирования биологической активности по поглощению кислорода. Мольные отношения поглощенного кислорода и выделяющегося углекислого газа эквивалентны. Для повышения точности определения поглощенного кислорода предложено использовать неон (№) в качестве внутреннего стандарта.

Применение усовершенствованного нами с соавторами (Исламов и др., 1983) пламенно-фотометрического детектора (ПФД-АФИ) позволило ввести новый показатель - эмиссионное углеродно-азотное отношение, показывающее эффективность высвобождения минерального азота из минерализуемых почвенной микрофлорой органических соединений, содержащих органические формы азота и накопление минерального азота в почве.

Под эмиссионным С/И соотношением мы понимаем отношение углерода минерализованных органических соединений в виде выделяющегося С02 к минерализованному азоту органических соединений, трансформированного до нитритной (Ы02") или нитратной (Ы03") форм.

ВЫВОДЫ

1. На основании многолетнего стационарного полевого опыта, а также модельных экспериментов установлены агрофизические и биологические основы повышения продуктивности агроценозов и плодородия дерново-подзолистых почв автоморфного увлажнения, важнейшими из которых являются влагозапас в полном почвенном профиле и биологически возобновляемый почвенный доступный азот.

2. На основе системного анализа выявлены агрофизические и биологические критерии, характеризующие плодородие почвы и продуктивность агроценоза, а также показатели контролирующие направленность их изменения. Плодородие дерново-подзолистых почв полевых севооборотов автоморфного увлажнения характеризуется обобщенным агрофизическим критерием - влагозапасом в полном почвенном профиле, определяемым содержанием органического углерода, плотностью сложения и влажностью генетических горизонтов. Биологическим критерием плодородия является пул доступного почвенного азота, определяемый массой ежегодно поступающего в почву растительного опада, активностью микробной биоты и углеродно-азотным эмиссионным отношением. Продуктивность агроценоза характеризуется трендом урожайности, ежегодным приростом урожая и эффективное I ью использования посевом минеральных азотных удобрений.

3. На основании определения продуктивности агроценоза как интегрального показателя уровня плодородия почвы, величины ресурсных вложения и интенсивности технологических воздействий предложена экономически обоснованная, экологически адаптированная технология производства растениеводческой продукции, включающая сидерально-зерно-пропашной севооборот со следующим чередованием культур: бобовый сидерат (занятый пар), озимая рожь, картофель, крестоцветный сидерат (занятый пар), озимая рожь, картофель.

4. Показано, что применение бобового и крестоцветного сидеральных удобрений на дерново-подзолистых супесчаных почвах полевых севооборотов автоморфного увлажнения увеличивает количество доступного азота на 25-62 кг/га, фосфора на 2-8 кг/га и калия на 20-55 кг/га.

5. Установлены основные различия производства растениеводческой продукции при субстратно-минеральном и почвенно-биологическом способах. При субстратно-минеральном способе производства все условия для оптимального функционирования агроценоза создаются антропогенно, следствием чего является максимальная продуктивность при высокой затратности. При почвенно-биологическом способе основными условиями эффективного функционирования агроценоза являются максимальная аккумуляция осадков и возобновляемость почвенного доступного азота, что обеспечивает минимальную затратность при постепенном росте продуктивности, сопровождающимся простым или расширенным воспроизводством плодородия.

6. Основным источником ежегодно возобновляемого почр^юго доступного азота являются, i лавным образом, растительные остатки. " меньшей степени детрит и, минимально, гумус, формирующие пул ля^'ьных органических соединений, трансформируемых в почве микробн^ оиотой до минеральных соединений азота.

7. Минеральные удобрения и возделываемые культуры существенно влияют на минерализационно-иммобилизанионные процессы в почве, контролируемые ьеличиной эмиссионного C/N отношения. Применение минеральных удобрений снижает этот показатель ДО 3,6-43,5 в зависимости от периода вегетации, по сравнению с контролем, где этот показатель меняется от 6,6 до 163,0. Возделываемые многолетние травы, усиливая иммобилизационные процессы, удерживают эмиссионное С/N отношение в конце вегетации на уровне 24,0-37,5.

8. Показано, что современные, повсеместно внедренные 7-8-польные зерно-травяно-пропашные севообороты на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения, не повышают гумусированность почвы. Применение минеральных азотных удобрений, не скомпенсированных углеродом лабильных органических соединений, повышая продуктивность посевов, одновременно приводит к деградации плодородия почв.

9. Предложена экономически и экологически оптимальная агротехнология для возделывания сельскохозяйственных культур в полевых зерно-сидерально-пропашных севооборотах на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения Ленинградской области, с использованием биологического азота, частично фосфора и калия, производимых бобовыми или крестоцветными сидератами после их минерализации, и реутилизируемых последующей основной зерновой или пропашной культурами.

10. Предложено вводить 6-польные полевые зерно-сидерально-пропашные севообороты на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения, позволяющие экономически эффективно вести производство растениеводческой продукции при простом или расширенном воспроизводстве плодородия почвы. Улучшение экономического состояния хозяйства, осуществляется благодаря сидеральным удобрениям, полному возврату произведенной побочной продукции в почву, включая солому зерновых - основного гумусонакопителя и пополнению бюджета за счет возделывания пропашной культуры (картофеля).

11. Для инструментального контроля агрофизических и биологических показателей разработаны и усовершенствованы: 1) устройство для анализа метаболических почвенных газов ПФД-АФИ (A.c. № 1226205) (в соавторстве); 2)

устройство для контролирования усадки почвы под воздействием движителей сельскохозяйственной техники УФДП-АФИ (A.c. № 1126875) (в соавторстве); 3) автоматизированное устройство для контроля влажности и влагозапаса в почвах с использованием диэлькометрического датчика; 4) усовершенствовано устройство для контролирования динамики объемной массы почвы путем замены механической индикации перемещений на электронную.

12. Усовершенствованные и разработанные методики газохроматографического определения микробиологических процессов трансформации органических соединений углерода в почве позволяют увеличить информативность, интенсифицировать и повысить точность научных исследований (Банкин в соавт., 2002).

Рекомендации производству.

1. Ведение экономически эффективного и экологически сбалансированного производства сельскохозяйственной продукции на дерново-подзолистых почвах авггоморфного увлажнения необходимо основывать на введении полевых зерно-сидерально-пропашных севооборотов с обязательным выращиванием картофеля -основной бюджетонаполняющей культуры, зерновых и сидеральных культур (озимая рожь, бобовые и крестоцветные сидераты) - основных гумусообразователей.

2. Расширенное воспроизводство плодородия почвы должно достигагься за счет возврата в почву соломы озимых зерновых, выращивания бобовых и крестоцветных сидеральных культур, минимальном использовании минеральных удобрений (NPK 20-30 кг/га). Это гарантирует урожайность озимых 20-24 ц/га, картофеля - 150-200 ц/га и эффегсгивное использование дорогостоящей картофеле- и зерноуборочной техники.

Опубликованные печатные работы по теме диссертации

Монографии:

Аксенов С.М , Банкин М.П. Физико-химические методы в агрохимии.- JI., ЛГУ,- 1986,- 136 с.

Банкина Т.А., Петров М.Ю., Петрова Т.М., Банкин М.П. Хроматография в агроэкологии,- СПб., НИИ Химии СПбГУ,- 2002 - 580 с.

Банкин М.П., Банкина Т.А , Коробейникова Л.П. Физико-химические методы в агрохимии и биологии почв,- СПб., СПбГУ.- 2005- 178 с.

Тезисы и статьи:

1. Чесноков В.А., Банкин М.П. Выращивание растений в упрощенной гидропонной установке.// В кн.: Плодородие почв и питание растений,- Л., ЛГУ,- 1973.-С. 170-175.

2. Банкин М.П. Суточная динамика продуктивности картофеля при выращивании в условиях гидропоники. Автореф...дисс. канд.. биол.наук.-Л.- 1975- 16 с.

3. Банкин М. П., Банкина Т. А. К вопросу определения динамики продуцирования почвой углекислого газа и несимбиотической азотфиксации газохроматографическим методом.// В сб.: Биодинамика и плодородие почв.-1978,-С. 140-142.

4 Банкин М.П. Некоторые аспекты биологической диагностики почв в зависимости от загрязнения их промышленными отходами.// Тезисы конференции "Биодинамика и плодородие почв".- Таллин.- 1979.- С. 3.

5. Банкин М.П., Банкина Т.А. Особенности определение аэробной и анаэробной азотфиксации газохроматографическими методом,- Там же - С. 4.

6. Иванова Н А., Селюжицкий Г.В., Банкин М.П., Богерук А.Д. Применение альгологического и газохроматографического методов для контроля за санитарным состоянием почвы.// Тезисы VI съезда Всесоюзного микробиологического общества, т. 6 - Рига.- 1980 - С. 41.

7. Банкина Т.А., Морина Л.Е., Бригадина О.Н., Банкин М.П. Влияние доз азотных удобрений на плодородие почвы и качество многолетних трав.// В сб.: Проблемы использования я реутилизации биофильных элементов.- Л., ЛГУ,-1980,-С. 79 -89.

8. Банкин М.П., Банкина Т.А. Определение баланса на органичного вещество в тежки малкопродуктивни почви при тяхното интензивно окултураване.// Трета научонална конференция по почвознание- София.- 1981.- С. 17.

9. Банкина Т.А., Банкин М.П. Биологическа активност и азотен режим на хумусно-подзолисто-глеева глинисто-песъклива почва при итензивно уевояване. - Гам же.- С. 18.

10. Банкина Т.А., Горбунова М.О., Банкин М.П. Миграция минерального азота из почв различного механического состава в растения и дренажную воду.// Тезисы

конфер. "Экологические последствия применения агрохимикатов".- Пущино.-1982,-С. 71-72.

П.Банкин МП., Горбунова МО., Банкина Т.А. Расходные статьи и прогноз состояния углеродного баланса дерново-подзолистой тяжелосуглинистой глееватой почвы.// Тезисы конфер. «Докучаевское почвоведение 100 лет на службе сельского хозяйства»,- JI- 1983.-С. 113-114.

12.Иванова H.A., Горшков А В., Банкин М.П., Метляева A.B. Оценка показателей гигиенического обоснования нормирования отходов при использовании их в качестве удобрений.// Тезисы конфер. "Проблемы охраны природы в Нечерноземной зоне в связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства", вып. 2., Брянск, 1983. С. 137 - 139.

И.Аксенов СМ., Банкина Т.А., Горшков А.В, Банкин М.П., Иванова H.A. Изменение окружающей природной среды под влиянием стоков свиноводческого комплекса при применении их в качестве удобрений.// Тезисы конфер."Г1роблемы охраны природы в Нечерноземной зоне в связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства", вып. 2., Брянск, 1983. С. 137- 139.

14.Судаков А. В., Охитин А. А., Банкин М. П. Метод и устройство для определени динамики объемной массы почвы в полевы условиях.// Тезисы конеференции "Современные методы исследований почв",- М., МГУ,- 1983,- С. 45-50.

15.Банкин М.П. Влияние биологической активности на микроагрегатный cociae дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы.// Научно-технический бюллетень по агрономической физике.- Л,- № 55,- 1983,- С. 39 - 43.

16.Банкин МП., Аксенов С.М., Банкина Т.А., Иванова H.A. Применение газохроматографического метода в агрохимических исследовниях.// Тезисы конференции "Современные методы исследования почв".- М., МГУ - 1983 - С 14-15.

17.Патент Г1ФД-АФИ. Патент № 1226205. - открытия, изобретения М., № 15. 1986. С. 145 (в соавторстве).

18.Охитин A.A., Судаков A.B., Банкин М.П., Хрящева Т.Н. Устройство регистрации деформации почвы под ходовыми системами

сельскохозяйственной техники.// Научно-технический бюллетень по агрономической физике, №59 - Л., АФИ - 1984.- С. 30 - 33.

19. Патент УРДП. № 1126875 от 27.07.83 г. (в соавторстве).

20.Банкин М.П., Исламов С.С., Аксенов С.М., Банкина Т.А. Контроль и прогнозирование трансформации азота и углерода почвы методом газовой хроматографии.// Тезисы докладов республиканского совещания «Проблемы повышения культуры земледелия и урожайности хлопчатника на землях нового освоения.».-Ташкент.- 1984-С. 185-186.

21.Банкин М.П., Горшков A.B., Банкина Т.А. Трансформация и утилизация биофильных элементов вод дренажного стока в гидросистеме мелиорированного поля.// Тезисы докладов республиканского совещания «Проблемы повышения культуры земледелия и урожайности хлопчатника на землях нового освоения.».- Ташкент.- 1984 - С. 187-189.

22. Банкина Т.А., Иванова H.A., Банкин М.П., Горбунова М.О. Влияние различных режимов увлажнения подзолистых тяжелосуглинистых почв на биологическую активность и азотный режим.// В кн.: Моделирование почвообразовательных процессов гумидной зоны. Труды Биологического НИИ, № 35.- Л- 1984.- С. 157-171.

23.Судаков A.B., Охитин A.A., Кузнецова Е.П., Банкин М.П. К методике изучения уплотняющего действия ходовых систем сельскохозяйственной техники.// Сборник научных трудов, т. 102-М., ВИМ- 1984.-С. 121-128.

2.4. Банкина Т.А., Минин В.Б., Банкин М.П. Баланс и усвоение растениями азота в почвах различного механического состава.// Тезисы II конференции по с.-х. радиологии, т. 3.- Обнинск - 1984,-С. 45.

25. Банкина Т.А., Аксенов С.М., Банкин М.П. Сравнительная оценка методов определения доступного азота в дерново-подзолистых почвах.// В сб.: «Свойства почв и их изменения при окультуривании ».- Белогорка - Л.- 1984. С. 70 - 77.

26. Банкина Т.А., Аксенов С.М., Банкин М.П. Оценка методов диагностики обеспеченности дерново-подзолистых почв доступным для растений азотом.//

Научно-технический бюллетень по агрономической физике, № 57- JI - 1984-С. 35 - 39.

27.Судаков A.ß , Охитин A.A., Кузнецова Е.П., Банкин М.П. Комплект устройств для регистрации уплотняющего воздействия движителей на почву.// Тезисы конференции «Новые методы испытаний тракторов и с.-х. машин.».- М. 1985,-С. 45-46.

28.Аксенов СМ, Банкин М.П., Банкина Т.А., Степанов С.Б. Пищевой режим и биологическая продуктивность песчаных почв Ленинградской области при их интенсивном освоении.// Вестник ЛГУ - 1985.- № 3.- С. 84 - 90.

29. Банкин М.П., Алексеева М.О., Банкина Т.А. Микробиологические процессы азсггно-углеродного цикла в дерново-подзолистых почвах различного механического состава.// Тезисы докладов III Всесоюзной конференции «Микроорганизмы в сельском хозяйстве.».- М., МГУ.- 1986.- С. 137-139.

30. Банкин М.П., Банкина Т. А., Алексеева М.О. Изменение показателей физического состояния почв различного механического состава от интенсивности биологических процессов.// Тезисы конференции «Воспроизводство и оптимизация плодородия почв», ч. II - Л.- 1986 - С. 19-21.

31.Судаков A.B., Охитин A.A., Банкин М.П. Метод регистрации и результаты измерений уплотняющего воздействия движителей тракторов на почву.// Доклады III конференции ходовым системам и машинам в с.-х. и дорожном строительстве - Варшава,- 1986,- С. 153 -156.

32.Исламов С.С., Охитин A.A., Судаков A.B., Банкин М.П., Королев A.M. Пламенно-фотометрический детектор для анализа почвенных газов.// Сб. научных трудов АФИ. Физика методов и средства получения информации в агромониторинге - Л,- 1987.- С. 19 - 22.

33.Ермаков Е.И., Чайковская Л.А., Банкин М.П. Биологическая активность корнеобитаемых сред и приемы управления ею в регулируемых условиях.// Научно-технический бюллетень по агрономической физике, № 69 - Л., АФИ.-1987,-С. 41 -44.

34. Банкина Т.А., Банкин М.П., Петрушенко С.Е. Влияние удобрений на химический состав растений при различных способах обработки почвы.// В кн.:

"Изменение химического состава растений и качества с/х продукции при интенсификации растениеводства в условиях Северо-Западной зоны РСФСР" Труды СЗНИИСХ,- Л,- 1987 - С. 24-33.

35.Банкин М.П., Аксенов С.М., Банкина Т.А. Газохроматографический контроль микробиологических процессов трансформации соединений азота и углерода в почве.//Доклады ВАСХНИЛ,- 1988.-№ 9,- С. 20-22.

36.Баркин М.П., Аксенов С.М., Банкина Т.А., Иванова H.A. Влияние физико-химических свойств подзолистых почв на трансформацию азота удобрений.// В кн.: Применение 15N в агрохимических исследованиях - Новосибирск- 1988-С. 76-78.

37.Банкин М.П,, Заславский Б.Г., Терлеев В.В. Автоматизированная система определения влагопроводности почв.// Научно-технический бюллетень по агрономической физике, № 72,-Л., АФИ- 1988- С. 33 -36.

38.Банкин М.П., Банкина Т. А., Иванова H.A. Управление содержанием органического вещества и азота при интенсивном освоении мелиорированных почв.// Тезисы конференции: «Почвенно-агрохимические и экологические проблемы формирования высокопродуктивных агроценозов.».- Пущино,-1988.-С. 65-66.

39. Зуев B.C., Банкин М.П., Влияние удобрений на гидросорбционные характеристики тяжелосуглинистой дерново-подзолистой глееватой почвы.// В кн.: Физика и физико-химия корнеобитаемого слоя почвы- Л., АФИ- 1989-С. 155-163.

40. Банкин М.П., Богданова H.H., Банкина Т.А. Газохроматографический контроль динамики микроструктуры поверхности почвенных агрегатов.// Тезисы докладов VIII Всесоюзного съезда почвоведов, Т. 6 - Новосибирск - 1989- С. 8.

41. Банкин М.П., Банкина Т.А. Газохроматографический контроль микробиологических процессов трансформации соединений азота и углерода в почве. В кн.: Использование современных методов исследований в биологии-Пушкин - Ленинград - 1989- С. 21-29.

42.Шевцова Л.К., Банкин М.П. Влияние гуминовой кислоты на выделение ССЬ почвами.// Почвоведение,- 1990 - № 4 - С. 104-106.

43.Жиряева Е.В., Ермилова И.А., Банкин М.П. Влияние полиакрилнитрильных (ПАН) волокон на микроорганизмы почв.// Тезисы IV Конференции по биоповреждениям.- Нижний Новгород - 1991-С. 24-25.

44. Банкин М.П., Банкина Т.А., Земесзиркс Н.Э. Сопряженность процессов трансформации углерода и азота и их влияние на плодородие почв.// В кн.: Плодородие почв и оптимизация условий питания растений,- СПб, СПбГУ.-1993 -С. 56-62.

45.Банкин М.П., Банкина Т.А., Земисзиркс Н.Э. Управление содержанием органического вещества и азота при интенсивном использовании дерново-подзолистых почв.// Вестник СПбГУ.- 1993,- Сер. 3, вып. 3.- С. 96 - 99.

46.Банкина ТА., Банкин М.П. Экологическая оценка азотного состояния почв. В кн.: Плодородие почв и оптимизация условий питания растений.-СПб, СПбГУ,- 1993,-С. 63-68.

47.Банкин МП., Шельпяков А А., Банкина Т.А., Рижия Е.Я., Свиридова Т.А. Соотношение процессов выделения и поглощения СО2 в зональных почвах России. В кн : Микроклимат агроландшафтов, СПб.- 1995.- С. 90 - 92.

48.Банкина Т.А., Петрушенко С.Е., Земисзиркс Н.Э., Банкин М.П. Контролирование процессов микробиологической трансформации соединений углерода и азота в дерново-подзолистых почвах методом газовой хроматографии. // Вестник СПбГУ - 1996,- Сер. 3, вып. 1 (№ 3).- С. 109-113.

49.Банкин М.П , Банкина Т.А., Земесзиркс Н.Э. Состояние и пути воспроизводства плодородия дерново-подзолисгых почв.// Тезисы докладов II съезда почвоведов России, книга I,- 1996,- С. 319 - 320.

50.Банкина Т.А., Банкин М.П., Шельпяков A.A. Сравнительная оценка действия минеральных и сидеральных удобрений на агрофизические и биологические показатели почвы.// Тезисы докладов II Съезда общества почвоведов, книга I-1996,-С. 144- 145.

51 Ван кипа Т.А., Банкин М.П., Шелытяков A.A. Биосферная функция почв, в предотвращении накоплений СО2 в атмосфере.// Тезисы докладов II Съезда общества почвоведов, книга I - 1996.- С. 144 - 145.

52.Банкин М.П., Рижия Е.Я., Якушев В.П. Состояние плодородия дерново-подзолистых почв и прогноз развития земледелия на Северо-Западе России.// Материалы конференции «Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах».- М., МГУ - 1998 - С. 256-259.

53.Банкин М.П., Земесзиркс Н.Э., Шельпяков A.A., Банкина Т.А. Роль ацетилена при определении интенсивности и направленности микробиологических процессов азотного цикла в почвах газохроматографическим методом.//Тезисы докладов Всероссийской конференции "Микробиология почв и земледелие ".СПб.- 1998.-С.21.

54. Банкин М.П., Якушев В.П., Шельпяков A.A. Биологические аспекты повышения плодородия дерново-подзолистых почв.// Тезисы докладов Всероссийской конференции "Микробиология почв и земледелие". СПб-1998,-С. 10.

55.Банкина Т.А., Банкин М.П., Шельпяков A.A. Сравнительная оценка действия минеральных и сидеральных удобрений на агрофизические и биологические показатели почвы.// В кн.: Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах.-М., МГУ - 1998.-С. 167-176.

56. Банкина Т.А., Шельпяков A.A., Банкин М.П., Рижия Е.Я. Интенсивность процессов минерализации-иммобилизации как показатель азотного состояния почв.// Тезисы докладов Всероссийской конференции "Микробиология почв и земледелие".-СПб.- 1998,- С. 20.

57.Банкин М.П., Исламов С.С., Банкина Т.А., Якушев В.П., Банкин П.М. Применение газохроматографического пламенно-фотометрического анализатора для контролирования физических условий в почве.// Тезисы докладов Международной научно-практической конференции "Проблема воздействия движителей на почву и эффективные направления ее решения".-М., ВИМ,- 1998,- С. 49.

58.Банкин М.П., Банкин П.М., БанкинаТ.А. Электронный измеритель деформации почвы.// Тезисы докладов Международной научно-практической конференции "Проблема воздействия движителей на почву и эффективные методы направления ее решения",- М., ВИМ - 1998 - С. 11.

59. Якушев В.П., Банкин М.П., Рижия Е.Я. Роль сидеральных удобрений в управлении биофизическим и агрохимическим состоянием дерново-подзолистой супесчаной почвы // Тезисы докладов конференции "Экология и сельскохозяйственная техника".- СПб., СЗНИИМЭСХ - 1998 - С. 38 - 40.

60.Банкин М.П., Таразанов В.А., Русинова К.С. Экономически эффективное ведение сельскохозяйственного производства на дерново-подзолистых почвах.// Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов,-Новосибирск - 2004- кн.2,- С. 32.

61.Банкина Т.А., Таразанов В.А., Русинова К.С., Банкин М.П. Создание ресурсосберегающих, устойчивых и экологически безопасных агроэкосистем на дерново-подзолистых почвах.// Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов Новосибирск - 2004 - кн.2,- С. 33.

62.Банкина ТА., Лабутова НМ., Банкин М.П., Таразанов В.А., Долинский А.С., Королева П.А. Роль сидеральных удобрений в плодородии и экологическом состоянии дерново-подзолистых почв.// Сб. докладов международной научно-практической конференции 1-5 июля 2004,- Владимир,- 2004 - С.430 -433.

Подписано в печать 24.11.2005. Формат бумаги 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать ризографичсская. Усл. пен. л. 2,0.

Тираж 100 экз. Заказ 3702. Отпечатано в отделе оперативной полиграфии НИИХ СПбГУ. 198504, Санкт-Петербург, Старый Петергоф, Университетский пр.2б

P2557Z

РНБ Русский фонд

2006-4 28394

Содержание диссертации, доктора сельскохозяйственных наук, Банкин, Михаил Петрович

Введение.

Благодарности.

Глава 1. Методологические аспекты понятий плодородие почвы и продуктивность агроценоза.

Глава 2. Агрофизические аспекты воспроизводства плодородия дерновоподзолистых почв.

Глава 3. Биологические аспекты воспроизводства плодородия дерновоподзолистых почв.

3.1. Формы соединений углерода в почвах.

3.2. Регулирование гумификационных процессов в почве.

3.3. Сущность процессов минерализации и гумификации почвенного органического вещества.

3.4. Влияние систем удобрений на содержание органического вещества в почве.

Глава 4. Объекты и методы исследования.

4.1. Объекты.

4.2. Методы.

4.3. Авторские методические разработки газохроматографического определения биологических процессов азотно-углеродного цикла.

Глава 5. Изменение основных агрофизических показателей дерновоподзолистых почв автоморфпого увлажнения в агроценозах.

5.1. Агрофизические критерии плодородия дерново-подзолистых почв.

5.2. Влияние минимальной и общепринятой обработок почвы в 7-полыюм севообороте на агрофизические и агрохимические показатели дерново-подзолистой супесчаной почвы.

5.3. Инструментальные методы контроля основных агрофизических и биологических показателей, характеризующих изменение плодородия почвы.

Глава 6. Изменение основных биологических показателей дерновоподзолистых почв автоморфиого увлажнения в агроцепозах.

6.1. Влияние минеральных удобрений и возделываемых культур в 7-польном севообороте на содержание лабильных органических соедииеиий в дерново-подзолистой супесчаной почве.

6.2. Влияние удобрений и возделываемых культур в семипольном севообороте на биологическую активность дерново-подзолистой супесчаной почвы.

6.3. Пул почвенного доступного азота.

6.4. Продуктивность агроцепоза.

Глава 7. Разработка ресурсосберегающей и экологически адаптированной системы производства растениеводческой продукции па дерново-подзолистых почвах автоморфиого увлажнения Ленинградской области.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Агрофизические и биологические основы повышения урожайности и плодородия дерново-подзолистых почв"

Плодородие почвы и продуктивность растений всегда входили в число ключевых проблем почвоведения, агрохимии и многих смежных специальностей.

Отечественное сельское хозяйство вместе со всей экономикой России переживает сейчас глубокий кризис. Развитие устойчивого сельскохозяйственного производства, как известно, основывается на простом или расширенном воспроизводстве плодородия почв, однако, до сего времени не создана теория, соответствующая требованию обеспечивать рост урожаев и повышения плодородия. Не разработаны экономически эффективные, энергосберегающие, экологически обоснованные технологии получения растениеводческой продукции при одновременном простом или расширенном воспроизводстве плодородия. Осуществить эти задачи возможно только при эффективном использования имеющихся возобновляемых природных ресурсов. Такими ресурсами, прежде всего, являются: гелиогидродинамический потенциал, имеющееся плодородие почвы, возобновляемый биологический азот при использовании сидеральных удобрений, осуществляющих мобилизацию питательных веществ из почвы.

Современные пахотные дерново-подзолистые почвы полевых севооборотов не восстанавливают и не накапливают органические соединения — основу плодородия. Это происходит вследствие несбалансированности в агросистемах, из-за отторжения не только хозяйственно-ценной, но и побочной продукции, прежде всего азотно-углеродного цикла - основы создания и устойчивости почвенного плодородия.

Рассматривать плодородие как способность почвы обеспечивать растения водой и элементами минерального питания некорректно, поскольку почва в этом случае выступает как пассивный субстрат, а не активной средой, в которой динамично осуществляется множество процессов.

Сохранение и воспроизводство плодородия почв сопряжено с ресурсосберегающими, экономически и экологически сбалансированными системами земледелия. К сожалению, до настоящего времени не определена суть плодородия, как свойства естественноисторического тела, не учитывается принцип первичного плодородия, развития его во времени.

В основе научного понимания плодородия должна лежать парадигма о том, что это — саморегулируемое, объективное свойство почвы, созданное и поддерживаемое жизнью растений и микроорганизмов. Потеря плодородия обесценивает почву и затрудняет ее использование. Очевидно, что такие понятия, как продуктивность, урожайность, плодородие нуждаются в строгом однозначном определении.

Другой проблемой является определение показателей уровня плодородия почв. В настоящее время предлагается более тридцати почвенных и экологических параметров. Это - совокупность важных свойств почвы, обеспечивающих определенную продуктивность растений, однако, общей основы они не имеют. Общей чертой этих свойств является мнение о том, что плодородие формируется в процессе аккумуляции и трансформации органических соединений, однако почва не выступает как саморегулирующаяся, динамическая система, но определяется свойствами и зависимостью от технико-экономических воздействий.

Представления о нескольких формах плодородия не раскрывают самого понятия плодородия, нет часто разницы между понятиями «продуктивность» и «плодородие».

Полевые севообороты - основа сельскохозяйственного производства Нечерноземья. Они размещаются на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения, оптимального гранулометрического состава от супесей до средних суглинков, благодаря выборочности и давности освоения. Плодородие этих почв низкое и продуктивность возделываемых культур (зерновые, картофель, травы) зависит от известкования, внесения органических и минеральных удобрений, а также интенсивности технологических воздействий.

Парадигма, существовавшая в период интенсивной химизации земледелия, состояла в том, что минеральные удобрения рассматривались (Постников, 1979) и сейчас рассматриваются (Сычев, 2000; Никитишен, 2002) как основной фактор повышения урожайности и плодородия почв. Причем, происходит постоянное смешение понятий «плодородие почвы» и «продуктивность агроценоза». Как указывал Б.Н. Мичурин (1967), - «понятия служат нам средством познания лишь в том случае, если они не двусмысленны, то есть определены однозначно».

Смешение понятий плодородие и продуктивность привело к негативным ф последствиям. Период с 1960 по 1990 год для экономического роста аграрного сектора России потерян - ни плодородие, ни продуктивность дерновоподзолистых почв не были повышены. На конец этого периода Россия не достигла урожайности аграрного сектора Европы 1960 года. Повышение плодородия зиждется на обязательном возврате в почву побочной продукции, что позволит сохранить гумусированность почвы.

Повышения плодородия в первую очередь требуют почвы полевых севооборотов автоморфного увлажнения, как наиболее истощенные и занимающие большую часть пахотных почв Нечерноземья. Повышение их ^ гумусированности - важнейшая проблема. Форсированный рост урожайности за счет интенсивного применения минеральных удобрений не позволяет поднять плодородие. При этом смешение понятий «плодородие почвы» и «продуктивность агроценоза» нанесло и наносит ощутимый вред. Естественно предполагать, что больших успехов можно достигнуть путем естественного повышения урожайности, неразрывно связанной с повышением плодородия. В этом случае происходит более полное использование в создании урожая ф естественных факторов при значительном снижение затрат. Это может быть достигнуто введением в севооборот сидеральных паров, как эффективного и малозатратного приема повышения урожая озимых зерновых культур, что позволяет минимизировать применение минеральных удобрений. Дополнительным резервом снижения затрат на дорогостоящие фосфорные удобрения может быть микоризация семян зерновых, что также имеет немаловажную роль, учитывая повсеместное зафосфачивание пахотных почв.

Главное условие экономической эффективности - минимизация затрат при производстве продукции. Форсирование повышения урожайности за счет применения повышенных доз минеральных удобрений - затратный путь.

Не менее важен экономически обоснованный севооборот. Возделывание трав в полевых севооборотах имеет низкую экономическую эффективность. В полевом травяно-зерно-пропашном севообороте (при урожайности сена трав 30 ц/га, озимых зерновых 15 ц/га и картофеля 150 ц/га), соотношение экономической эффективности в стоимостном выражении относится как 1:2:20.

Рост урожайности зерновых на основе сидеральных удобрений будет иметь важный экономический аспект - повышение эффективности использования зерноуборочной техники. Известно, что оптимальный срок уборки зерновых составляет 10 дней. Если уборка затягивается, то потери зерна составляют 50 %. Поэтому, уменьшение клина зерновых за счет сидерального пара, позволяет, не снижая валовых сборов зерна, повысить эффективность использования зерноуборочной техники, что может сделать рентабельным возделывание зерновых в Нечерноземье и эффективность всего сельскохозяйственного производства.

Роль сидеральных паров для нашей области, при нынешнем уровне плодородия, многофункциональна. Это, прежде всего, улучшение азотного баланса почв и, в частности, снабжение последующей озимой культуры азотом. Не менее важная роль сидератов - в снабжении зерновых культур фосфором, путем расфосфачивания наших почв. Анализы показывают, что в пахотном и подпахотном горизонтах за годы интенсивной химизации закрепилось от 2000 до 5000 кг на гектар фосфора. Эффективно использовать его могут лишь отдельные сидеральные культуры (люпин, фасоль), а при микоризации - все бобовые культуры.

Эффективное использование дерново-подзолистых почв возможно при насыщении севооборотов озимыми зерновыми, идущими по сидеральным парам, и картофелем. Минимальное использование минеральных удобрений, при наличии сидеральных культур, позволит вовлечь в биологический круговорот большое количество минеральных элементов, таких как фосфор и калий, внесенных в избытке в почвы Ленинградской области в годы химизации. Это приведет к повышению рентабельности возделывания зерновых и пропашных культур.

В Ленинградской области перестройка системы производственных отношений, возрождающаяся многоукладность хозяйствования и близость мегаполиса создают благоприятные условия для развития аграрного сектора. Интенсивный путь - максимизация выхода продукции на единицу интегральных ресурсов - в большей степени зависит от состояния почвенного покрова как важнейшей составляющей ресурсной базы с.-х. производства. Анализируя итоги крупномасштабных мероприятий по химизации и мелиорации, причины их неудач, следует отметить, что они могли лишь частично компенсировать прогрессирующее ухудшение состояния почвенных фондов, но ни коим образом изменить эту тенденцию.

Для дерново-подзолистых почв автоморфного типа, составляющих 75 % площади пашни Ленинградской области повышение почвенного плодородия выражается в росте гумусированности, увеличение мощности и влагоемкости пахотного горизонта, в оптимизации функционирования подпахотных горизонтов.

В то же время необходимо иметь в виду, что повышение плодородия почв, даже базирующееся на строгой научной основе, можно осуществить только с учетом новых экономических реалий, в корне изменивших многие ранее привычные представления и подходы в сфере аграрного хозяйствования.

Продолжающаяся дезинтеграция крупных собственников земли и становление многоукладности не позволит в ближайшие годы перейти к интенсификации сельскохозяйственного производства.

Представление о нынешнем состоянии аграрного сектора Ленинградской области и динамике основных показателей за последние 50 лет можно составить из обобщенных статистических данных.

Детальный анализ структуры с.-х. угодий и главным образом пашни показывает, что экстенсивные тенденции в использовании земельного фонда в коллективных хозяйствах нарастали до начала 90-х годов. Интенсивность использования пашни к этому времени снизилась до 17,3 %. В полеводстве от повсеместно внедренных семи- и восьмипольных севооборотов, имевших два поля многолетних трав, хозяйства перешли к 13-польным севооборотам с 11 полями трав. Причина этого, на наш взгляд, не столько в стремлении обеспечить кормами животноводство, сколько в отсутствии достаточного количества зерноуборочной техники. В новых экономических условиях, когда технику селу не поставляют, а ее необходимо приобретать, сделать это при нынешней урожайности, посевных площадях и валовых сборах зерновых становиться весьма проблематичным.

В настоящее время, в результате передачи из коллективного в индивидуальное пользование половины пашни, интенсивность использования ее возросла до 27,8 % как у новых, так и прежних хозяев.

Анализ статистических данных, характеризующих эффективность использования пашни в настоящее время, показывает, что наблюдается хорошее согласие с аналитическими данными распределения почв по степени окультуренности, полученными в 60-е годы, и площадь интенсивно используемых пахотных земель, в настоящее время существенно не изменилась и составляет 17 % всей площади пашни. Этот факт выявила нынешняя экономическая ситуация. Когда стало расточительно поддерживать продуктивность малоплодородных почв путем химизации и техногенной интенсификации. На первый план вышел основной фактор продуктивности почвы - ее плодородие.

Сейчас стало очевидным, что принятая в 60-е годы стратегия на преимущественное развитие в Ленинградской области овощемолочного направления на основе травосеяния была ошибочной. Даже громадные вложения, связанные с интенсивной химизацией и мелиорацией земель, осуществленные в последующие 30 лет, не позволили создать условия для расширенного воспроизводства плодородия. Использование в качестве основы кормовой базы для животноводства посевов однолетних и многолетних трав в полевых севооборотах - это ориентировка на экстенсивное развитие аграрной отрасли с весьма низкой экономической эффективностью хозяйствования и доходностью.

Повышение продуктивности дерново-подзолистых почв Ленинградской области и воспроизводство плодородия имеют общую цель — увеличить выход с.-х. продукции при снижении затрат на ее производство. В то же время, методы достижения этой цели весьма различны. Различны и критерии оценки этих показателей. Обобщенным критерием расширенного воспроизводства плодородия почвы считается рост ее гумусированности. Критерием повышения продуктивности почвы является рост урожайности. В настоящее время продуктивность почвы определяется на 65 % уровнем плодородия, на 25 % ресурсными вложениями (органические и минеральные удобрения, средства защиты и семена) и на 10 % уровнем технологического воздействия.

При осуществлении мер по повышению продуктивности дерново-подзолистых почв необходимо учитывать следующие положения. Прежде всего, это выполнение условий простого или расширенного воспроизводства плодородия, как важнейшего условия экономически эффективного и экологически сбалансированного с.-х. производства. Критерием выполнения этих условий является стабилизация или рост гумусированности почвы. Как показал предшествующий опыт, путь на стабилизацию или рост содержания гумуса в почве за счет поступления лишь пожнивных остатков зерновых и, главным образом, корневых остатков многолетних трав бесперспективен. Не меняет положение и периодическое, раз в ротацию севооборота, внесение 10-15 т/га навоза. Необходимо дополнительное и в гораздо больших объемах поступление органического вещества в почву. Существует 4 источника пополнения почвы органическим веществом, а именно, внесение навоза, торфа, соломы и биомассы сидеральных культур. Два последних источника в нынешних условиях наиболее приемлемы. Реализация их возможна при введении полевых зерно-сидерально-пропашных севооборотов со следующим чередованием культур: бобовый сидерат, озимая рожь, картофель, крестоцветный сидерат, озимая рожь, картофель.

Сидеральные удобрения, в результате почти полного разложения в летние месяцы, способствуют значительному повышению урожайности за счет мобилизации Ы, Р, К и увеличения их доступности выращиваемой озимой культуре. Солома озимых, оставленная в поле и заделанная в почву, является главным источником пополнения органического вещества (Кант, 1982). При уменьшении площадей, занятых под зерновыми в результате введения двух сидеральных полей, станет необходимым восстановление зернового клина за счет полей многолетних трав. При этом начнут расти валовые сборы зерна и повысится эффективность использования зерноуборочной техники.

Выбор озимых зерновых в качестве основной культуры определяется тем, что они более полно, чем яровые используют гелиогидротермический потенциал региона, кроме того, на первых этапах окультуривания, позволяют проводить полевые работы в периоды благоприятного физического состояния почвы.

Выбирая такую стратегию вывода аграрного сектора области из кризиса, необходимо определить ее возможных исполнителей.

Огороднические и садоводческие хозяйства также как индивидуальные жилищные и дачные хозяйства не могут вести расширенное воспроизводство плодородия почв по следующим причинам: отсутствие в хозяйстве скота, интенсивное воздействие на почву (высокие дозы минеральных удобрений, искусственный полив, частые рыхления почвы, преимущественное выращивание овощных культур), что способствует повышенной минерализации органического вещества.

Личные подсобные хозяйства (селяне) способны проводить стратегию простого и расширенного воспроизводства плодородия почв. Это связано с тем, что в этих хозяйствах в пересчете на один гектар пашня получает 50 т навоза в год, что позволяет вести в течение длительного времени монокультуру картофеля и овощных при довольно высокой продуктивности.

Фермерские хозяйства могут осуществлять расширенное воспроизводство плодородия почвы при условии возможности развернуть на своих полях в полном объеме зерно-сидерально-пропашной севооборот. Ограничивающим фактором в этом случае является наличие зерно- и картофелеуборочной техники.

Реальными исполнителями стратегии простого и расширенного воспроизводства плодородия почв являются производственные с.-х. кооперативы. Это связано с тем, что в их распоряжении находятся большие площади пахотных земель и необходимая техника. Это позволяет уже в настоящее время вводить зерно-сидералыю-пропашные севообороты, делая акцент на производство зерна.

Таким образом, на основе анализа существующих в литературе положений, можно заключить, что назрела необходимость в создании теории почвенного плодородия, установление его критериев и показателей. Существенно важной проблемой является определение основ повышения урожайности посевов и плодородия почв и разработка инструментальных методов для контролирования динамики показателей и критериев плодородия.

Цель исследований. Установить агрофизические и биологические основы повышения урожайности посевов и плодородия автоморфных дерново-подзолистых почв в полевых севооборотах.

Основные задачи исследований:

1. Выявить агрофизические и биологические критерии и установить показатели изменения плодородия дерново-подзолистых почв.

2.Разработать экологически адаптированный и ресурсосберегающий полевой севооборот для производства растениеводческой продукции и повышения плодородия дерново-подзолистых почв автоморфного увлажнения.

3. Разработать инструментальные методы контроля основных агрофизических и биологических показателей, характеризующих плодородие почвы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Агрофизические и биологические критерии плодородия и показатели его изменения в дерново-подзолистых почвах;

2. Агрофизические и биологические основы повышения урожайности посевов и плодородия дерново-подзолистых почв в полевых севооборотах;

3. Экологически адаптированный и ресурсосберегающий севооборот для производства растениеводческой продукции и повышения плодородия дерново-подзолистых почв автоморфного увлажнения.

4. Инструментальные методы контроля агрофизических и биологических показателей, характеризующих плодородие почвы.

Научная новизна. Установлены агрофизические и биологические критерии и показатели изменения плодородия дерново-подзолистых почв. Предложены способы повышения продуктивности агроценозов и воспроизводства плодородия почв. Основываясь на данных многолетних стационарных опытов, проведенных на дерново-подзолистых почвах, разработана энерго- и ресурсосберегающая система производства растениеводческой продукции. Разработаны новые методики и усовершенствованы инструментальные методы контроля основных агрофизических и биологических показателей, характеризующих плодородие почвы.

Практическая значимость работы. Методические разработки автора по оценке интенсивности и направленности трансформационных процессов органических соединений почвы газохроматографическим методом изложены в учебном пособии "Физико-химические методы в агрохимии", ЛГУ, 1986.- 186 с. (в соавторстве), в книге «Хроматография в агроэкологии», СПбГУ, 2002.- 555 с. (в соавторстве) и "Физико-химические методы в агрохимии и биологии почв", СПбГУ, 2005.- 178 с. (в соавторстве). Разработано устройство для определения усадки почв, авторское свидетельство № 1126875 от 27.07.83 г. (в соавторстве). Усовершенствован пламенно-фотометрический детектор для анализа углерод- и азотсодержащих газов. Патент № 1226205. - открытия, изобретения М., № 15. 1986. С. 145 (в соавторстве).

Предложен для внедрения в хозяйствах Ленинградской области ресурсосберегающий экологически адаптированный полевой севооборот для производства растениеводческой продукции при сохранении уровня плодородия дерново-подзолистых почв автоморфного увлажнения.

Усовершенствованный пламенно-фотометрический детектор для газохроматографического анализа углерод- и азотсодержащих газов (ПФД-АФИ) внедрен в:

- ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии (ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ);

- Ботанический сад при Казанском государственном университете;

- Сахалинский институт сельского хозяйства.

Усовершенствованные и разработанные газохроматографические методы исследования микробиологической трансформации соединений углерода и азота в почве внедрены в научно-исследовательские учреждения:

ГНУ Ленинградский научно-исследовательский институт сельского хозяйства (ГНУ ЛНИИСХ);

ГНУ ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова (Москва); Институт агрохимии и почвоведения Узбекистана; ГНИУ Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ГНИУ ВНИИМЗ, г. Тверь).

Теоретические и практические разработки внедрены в учебный процесс почвенного отделения Санкт-Петербургского Государственного университета в курсе «Физико-химические методы исследования почв».

Благодарности

Автор благодарит ответственного исполнителя полевого многолетнего опыта к. с.-х. наук С. Е. Петрушенко за помощь при проведении полевых экспериментов.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Банкин, Михаил Петрович

Выводы

1. На основании многолетнего стационарного полевого опыта, а также модельных экспериментов установлены агрофизические и биологические основы повышения продуктивности агр'оценозов и плодородия дерново-подзолистых почв автоморфного увлажнения, важнейшими из которых являются влагозапас в полном почвенном профиле и биологически возобновляемый почвенный доступный азот.

2. На основе системного анализа выявлены агрофизические и биологические критерии, характеризующие плодородие почвы и продуктивность агроценоза, а также показатели контролирующие направленность их изменения. Плодородие дерново-подзолистых почв полевых севооборотов автоморфного увлажнения характеризуется обобщенным агрофизическим критерием - влагозапасом в полном почвенном профиле, определяемым содержанием органического углерода, плотностью сложения и влажностью генетических горизонтов. Биологическим критерием плодородия является пул доступного почвенного азота, определяемый массой ежегодно поступающего в почву растительного опада, активностью микробной биоты и углеродно-азотным эмиссионным отношением. Продуктивность агроценоза характеризуется трендом урожайности, ежегодным приростом урожая и эффективностью использования посевом минеральных азотных удобрений.

3. На основании определения продуктивности агроценоза как интегрального показателя уровня плодородия почвы, величины ресурсных вложения и интенсивности технологических воздействий предложена экономически обоснованная, экологически адаптированная технология производства растениеводческой продукции, включающая сидерально-зерно-пропашной севооборот со следующим чередованием культур: бобовый сидерат (занятый пар), озимая рожь, картофель, крестоцветный сидерат (занятый пар), озимая рожь, картофель.

4. Показано, что применение бобового и крестоцветного сидеральных удобрений на дерново-подзолистых супесчаных почвах полевых севооборотов автоморфного увлажнения увеличивает количество доступного азота на 25-62 кг/га, фосфора на 2-8 кг/га и калия на 20-55 кг/га.

5. Установлены основные различия производства растениеводческой продукции при субстратно-минеральном и почвенно-биологическом способах. При субстратно-минеральном способе , производства все условия для оптимального функционирования агроценоза создаются антропогенно, следствием чего является максимальная продуктивность при высокой затратности. При почвенно-биологическом способе основными условиями эффективного функционирования агроценоза' являются максимальная аккумуляция осадков и возобновляемость почвенного доступного азота, что обеспечивает минимальную затратность при постепенном росте продуктивности, сопровождающимся простым или расширенным воспроизводством плодородия.

6. Основным источником ежегодно возобновляемого почвенного доступного азота являются, главным образом, растительные остатки, в меньшей степени детрит и, минимально, гумус, формирующие пул лабильных органических соединений, трансформируемых в почве микробной биотой до минеральных соединений азота.

7. Минеральные удобрения и возделываемые культуры существенно влияют на минерализационно-иммобилизационные процессы в почве, контролируемые величиной эмиссионного СЛМ отношения. Применение минеральных удобрений снижает этот показатель до 3,6-43,5 в зависимости от периода вегетации, по сравнению с контролем, где этот показатель меняется от 6,6 до 163,0. Возделываемые многолетние травы, усиливая иммобилизационные процессы, удерживают эмиссионное СЛМ отношение в конце вегетации на уровне 24,0-37,5.

8. Показано, что современные, повсеместно внедренные 7-8-польные зерно-травяно-пропашные севообороты на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения, не повышают гумусированность почвы. Применение минеральных азотных удобрений, не скомпенсированных углеродом лабильных органических соединений, повышая продуктивность посевов, одновременно приводит к деградации плодородия почв. »

9. Предложена экономически и экологически оптимальная агротехнология для возделывания сельскохозяйственных культур в полевых зерно-сидерально-пропашных севооборотах на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения Ленинградской области, с использованием биологического азота, частично фосфора и калия, производимых бобовыми или крестоцветными сидератами после их минерализации, и реутилизируемых последующей основной зерновой или пропашной культурами.

10. Предложено вводить 6-польные полевые зерно-сидерально-пропашные севообороты на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения, позволяющие экономически эффективно вести производство растениеводческой продукции при простом или расширенном воспроизводстве плодородия почвы. Улучшение экономического состояния хозяйства, осуществляется благодаря сидеральным удобрениям, полному возврату произведенной побочной продукции в почву, включая солому зерновых -основного гумусонакопителя и пополнению бюджета за счет возделывания пропашной культуры (картофеля).

11. Для инструментального контроля агрофизических и биологических показателей разработаны и усовершенствованы: 1) устройство для анализа метаболических почвенных газов ПФД-АФИ (A.c. № 1226205) (в соавторстве); 2) устройство для контролирования усадки почвы под воздействием движителей сельскохозяйственной техники УФДП-АФИ (A.c. № 1126875) (в соавторстве); 3) автоматизированное устройство для контроля влажности и влагозапаса в почвах с использованием диэлькометрического датчика; 4) усовершенствовано устройство для контролирования динамики объемной массы почвы путем замены механической индикации перемещений на электронную.

12. Усовершенствованные и ' разработанные методики газохроматографического определения микробиологических процессов трансформации органических соединений углерода в почве позволяют увеличить информативность, интенсифицировать и повысить точность научных исследований (Банкин и др., 2002).

Рекомендации производству

1. Ведение экономически эффективного и экологически сбалансированного производства сельскохозяйственной продукции на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения необходимо основывать на введении полевых зерно-сидерально-пропащных севооборотов с обязательным выращиванием картофеля - основной бюджетонаполняющей культуры, зерновых и сидеральных культур (озимая рожь, бобовые и крестоцветные сидераты) - основных гумусообразователей.

2. Расширенное воспроизводство плодородия почвы должно достигаться за счет возврата в почву соломы озимых зерновых, выращивания бобовых и крестоцветных сидеральных культур, минимальном использовании минеральных удобрений (№К 20-30 кг/га). Это гарантирует урожайность озимых 20-24 ц/га, картофеля - 150-200 ц/га и эффективное использование дорогостоящей картофеле- и зерноуборочной техники.

Заключение

Ведение экономически эффективного производства растениеводческой продукции на дерново-подзолистых почвах автоморфного увлажнения в полевых севооборотах возможно только за счет использования их плодородия, которое связано с ростом гумусированности и, как следствие, влагозапасом в почвенном профиле и доступным азотом почвы в пахотном горизонте. Повышения плодородия в первую очередь требуют почвы полевых севооборотов автоморфного увлажнения, как наиболее истощенные и занимающие большую часть пахотных почв. Рост гумусированности возможен только при полном возврате в почву побочной продукции, главным образом соломы зерновых. Как показал предшествующий опыт, форсированный рост урожайности за счет интенсивного применения минеральных удобрений не позволяет поднять плодородие. При этом смешение понятий «плодородие почвы» и «продуктивность агроценоза» нанесло и наносит ощутимый вред.

Плодородие почвы - это свойство почвенно-растительного комплекса осуществлять самовоспроизводство органических соединений необходимых для поддержания пула почвенного доступного азота и влагозапаса в полном почвенном профиле. Продуктивность агроценоза (урожайность) -интегральный показатель, определяемый уровнем плодородия почвы, величиной ресурсных вложений и интенсивностью технологических воздействий. В долгосрочной перспективе постепенное повышение урожайности, согласующееся с повышением плодородия почвы, экономически более эффективно, чем рост урожайности за счет форсированного применения минеральных удобрений, главным образом азотных. В этом случае происходит более полное использование в создании урожая естественных факторов,и, как следствие, снижение затрат. Введение в севооборот сидеральных паров, позволяет минимизировать применение минеральных азотных удобрений. Дополнительный резерв снижения затрат на дорогостоящие фосфорные удобрения - микоризация сидеральных и злаковых культур, что также играет важную роль, учитывая повсеместное зафосфачивание пахотных почв.

Экономическая эффективность достигается при постепенном росте урожайности, повышении плодородия и минимизации затрат. Не менее важен экономически обоснованный севооборот. Возделывание трав в полевых севооборотах имеет низкую экономическую эффективность. В полевом травяно- зерно-пропашном севообороте( при урожайности сена трав-ЗОц/га, озимых зерновых -15ц/га и картофеля 150ц/га), соотношение экономической эффективности в стоимостном выражении относится как 1:2:5. Кроме того, восполнение гумуса за счет трав менее эффективно по сравнению с запахиванием соломы, так как лигнина соломой зерновых вносится в почву в ф три раза больше, чем с растительными остатками многолетних трав.

Рост урожайности на основе сидеральных паров имеет важный экономический аспект - повышение использования зерноуборочной техники. Известно, что оптимальный срок уборки зерновых 10 дней. Если уборка затягивается, то потери зерна достигают 50%. Поэтому, уменьшение клина зерновых за счет использования сидеральных удобрений в занятом пару, позволяет, не снижая валовых сборов зерна, сократить сроки уборки, повысить эффективность использования зерноуборочной техники, что сделает рентабельным возделывание зерновых в Нечерноземье и повысит эффективность всего сельскохозяйственного производства.

Таким образом, больших успехов можно достигнуть путем естественного, постепенного повышения урожайности, неразрывно связанного с повышением плодородия почвы. В этом случае происходит более полное использование в создании урожая естественных факторов при значительном снижении затрат.

Таких результатов при возделывании сельскохозяйственных культур в # полевых севооборотах можно достигнуть при соблюдении трех основных условий. Первое - полный возврат в почву всей произведенной побочной биомассы, при отторжении только хозяйственно ценной части урожая. Второе -возделывание в полевом севообороте зерновых культур, солома которых, оставленная в поле, является гумусообразователем более эффективным, чем растительные остатки многолетних трав и даже навоз, так как не требует затрат на транспортировку и внесение. Обязательность включения пропашных в полевой севооборот в качестве бюджетонаполняющей культуры.

Третье- введение в севооборот сидеральных паров, как эффективного и мало затратного приема повышения урожайности озимых зерновых культур.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Банкин, Михаил Петрович, Санкт-Петербург

1. Аксенов С.М., Банкин М.П. Физико-химические методы в агрохимии.- Л.: ЛГУ.- 1986.- 136 с.

2. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации.- Л.: Наука.- 1980.- 287 с.

3. Александрова Л.Н. Особенности формирования гумусового горизонта в пахотных дерново-подзолистых почвах и оптимизация содержания гумуса в них. //Сб. научн. трудов ЛСХИ.- Л.- 1980.- С. 3-10.

4. Александрова Л.Н. проблема гумуса в почвообразовании и плодородии почв.- Л.: ЛСХИ.- 1982.- 30 с.

5. Алексеев В.А. Опыт возделывания рапса и донника в Чувашии.-Чебоксары.- 1989.- 444 с.

6. Ален Х.П. прямой посев и минимальная обработка почвы.- М.: Агропромиздат.- 1985.- 207 с.

7. Алешин С.Н., Шевцова Л.К., Черников В.А. К вопросу об изменении органического вещества почвы при длительном применении удобрений //Агрохимия.-1971.- № 8.- С. 36-44.

8. Антипов-Каратаев и др. О почвенном агрегате и методах его исследования.- М.-Л., АН СССР.- 1948.- 83 с.

9. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв,- М.: Изд-во МГУ.- 1970.- 487 с.

10. Балтян К.И. Влагообеспеченность сельскохозяйственных культур, способы ее определения и пути улучшения в Нечерноземной полосе // Автореф. дис. доктора с.х. наук.- М.- 1972.- 48 с.

11. Балтян К.И. Влагообеспеченность. Как правильно ее определять? //Земледелие.- 1969.- № 9.- С. 87-83.

12. Балтян К.И. Повышение эффективности удобрений в Нечерноземной полосе.- М.:Колос.- 1971.-235 с.

13. Балтян К.И. Способ определения глубины уплотнения рыхлой почвы. A.C. СССР № 423040 // Бюлл. Госкомизобр.- 1974.- № 13.

14. Банкин М.П. Влияние биологической активности на микроагрегатный состав дерново-подзолистой почвы тяжелосуглинистой почвы. //Научно-технический бюллетень по агрономической физике,- Д.- 1983.- № 55.- С. 39-43.

15. Банкин М.П. Суточная динамика продуктивности картофеля при выращивании в условиях гидропоники. //Автореф. дис. канд. биол. наук.-Л.- 1975.- 16 с.

16. Банкин М.П., Аксенов С.М., Банкина Т.А. Газохроматографический контроль микробиологических процессов трансформации соединений азота и углерода в почве. //Доклады ВАСХНИЛ.- 1988,- № 9.- С. 20-22.

17. Банкин М.П., Банкин П.М., Банкина Т.А. Электронный измеритель деформации почвы. //Тезисы международной научно-практической конференции «Проблема воздействия движителей на почву и эффективные направления ее решения»,- М., ВИМ.- 1998.- С. 11.

18. Банкин М.П,, Банкина Т.А., Земесзиркс Н.Э. Сопряженность процессов трансформации углерода и азота и их влияние на плодородие почв. // Плодородие почв и оптимизация условий питания растений.- Л.: СПбГУ.-1993.- С. 56-62.

19. Банкин М.П., Банкина Т.А., Зимесзиркс Н.Э. Управление содержанием органического вещества и азота при интенсивном использовании дерново-подзолистых почв.// Вестник СПбГУ,- 1993.- Сер. 3, вып. 3.- С. 96 99.

20. Банкин М.П,, Банкина Т.А., Коробейникова Л.П. Физико-химическиеметоды в агрохимии и биологии почв.- СПб., СПбГУ.- 2005.- 178 с.

21. Банкип М.П., Заславский Б.Г., Терлеев В.В. Автоматизированная система определения влагопроводности почв. //Научно-технический бюллетень по агрономической физике.- JL: АФИ.- 1988.- № 72.- С. 33-36.

22. Банкин М.П., Таразанов В.А., Кудряшова Н.В., Банкина Т.А. Причины низкой продуктивности дерново-подзолистых почв Нечерноземья // Тезисы международной конференции «Экология и сельскохозяйственная техника».- С.-Петербург, СЗНИИМЭСХ.- 1998.- С. 38-40.

23. Банкина Т.А., Банкин М.П. Экологическая оценка азотного состояния почв. //Плодородие почв и оптимизация условий питания растений.- СПб, СПбГУ.- 1993.-С. 63-68.

24. Банкина Т.А., Петров М.Ю., Петрова Т.М., Банкин М.П. Хроматография в агроэкологии.- СПб., НИИ Химии СПбГУ.- 2002.- 580 с.

25. Банкина Т.А., Петрушенко С.Е., Земесзиркс Н.Э. и др. Контролирование процессов микробиологической трансформации соединений углерода и азота в дерново-подзолистых почвах методом газовой хроматографии // Вестник СПбГУ.- 1996.- № 3.- С. 109-113.

26. Барановский И.Н. Влияние органических удобрений на изменение агрегатного состава дерново-подзолистых почв. //Научные труды ЛСХИ,-1977.-т. 329.-С. 17-21.

27. Барановский И.Н. Влияние органических удобрений на питательный режим и содержание органического вещества дерново-подзолистой почвы. //Оптимизация перспективной системы земледелия нечерноземной зоны.1. М.- 1987.-С. 17-21.

28. Барановский И.Н. Процессы превращения органических удобрений в дерново-подзолистых суглинистых почвах. //Автореферат дисс. .канд. с.-х. наук,-Л.- 1974.-23с.

29. Бахтин П.У. Влияние уплотнителыюго воздействия мобильных агрегатов сельскохозяйственной техники на почву и ее плодородие.- Киев.- 1984.37 с.

30. Бахтин П.У. Физико-механические и технологические свойства основных типов почв Европейской части СССР// Материалы научно-техн. совещ. ВНИИСХМ.- 1968.- вып. 25.- С. 74-86.

31. Бахтин П.У., Цыбулько В.Г., Чернова М.С. Критерии оценки уплотняющего и разрыхляющего действия сельскохозяйственных машин на почву. //Тез. докл. Всесоюзного семинара «Изменение физико-механических свойств почв»,- Таллинн.- 1982.- С. 5-7.

32. Бергман В., Гютер А., Виттер В. Анализ почв и применение удобрений.-М.: «Колос».- 1969.- 104 с.

33. Берестецкий О.А. (ред.) Биологические основы плодородия почв.- М: «Колос».- 1984.-287 с.

34. Благовидов Н.Л. Почвы Ленинградской области,- Л.- 1962,- 123 с.

35. Бондарев А.Г., Бахтин П.У., Сапожников П.М. и др. Изменение физических свойств и плодородия серых лесных почв под воздействием движителей сельскохозяйственной техники.// Сб.научн. тр. ВИМ.- 1984.- т. 102.- С. 87104.

36. Буссенго Ж.Б. Избранные произведения по физиологии растений и агрохимии.- М.-Л.- 1936.- 439 с.

37. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов.- М., Высшая школа,- 1973,- 399 с.

38. Ваксман С.А. Гумус.- М.- 1937.- 471 с.

39. Вальков В.Ф. Плодородие почв и агроценозы. //Биосфера.- Ростов-на-Дону:

40. Изд-во Ростовского ун-та.- 1977.- С. 248-254.

41. Васильев A.M., Ревут И.Б. Плотность почвы, оптимальная для роста сельскохозяйственных растений на южных карбонатных черноземах Целиноградской области //Сб. трудов по агрономической физике-. JL-1965.- вып. IL- С. 95-102.

42. Веденин O.JI. изменение свойств почвы Ленинградской области при интенсификации земледелия. //Бюлл. почв, ин-та. им. Докучаева.- 1986.-вып. 3.- С. 3-6.

43. Вильяме В. Р. Почвоведение.- М., Наука.- 1949.- 420 с.

44. Володин В.М. и др. Изменение состава гумусовых веществ и биологической активности эродированных черноземов//Вестник с.-х. науки-. 1988.-№2.- С. 55-59.

45. Володин В.М. О некоторых аспектах теории плодородия почвы. //Научно-технический бюллетень ВНИИЗ и ЗПЭ.- 1986.- №1(48).- С. 23-31.

46. Володин В.М. О расширенном воспроизводстве почвенного плодородия. //Вестник с.-х. науки.- 1989.- №6.- С. 33-40.

47. Воробьев С.А. Севообороты интенсивного земледелия.- М.: Колос,- 1976.236 с.

48. Воронин А.Д. Структурно-функциональная гидрофизика почв.- М., Изд-во Моск. ун-та.- 1984.- 204 с.

49. Ганжара Н.Ф. Гумус, свойства почв и урожай // Почвоведение.- 1998.- № 7.-С. 812-819.

50. Ганжара Н.Ф., Флоринский М.А., Борисов Б.А. Агрономическая оценка состояния органического вещества в почвах. //Состав, свойства и плодородие почв.- М.: Изд-во МСХА.- 1990.- С. 4-8.

51. Глобус A.M. Экспериментальная гидрофизика почв.- Л.- 1969.- 355 с.

52. Глобус A.M. Неизотермический влагоперенос в неравномерно уплотненных почвах. //Почвоведение.- 1975.- № 9.- С. 74-82.

53. Глобус A.M. Почвенно-гидрофизическое обеспечение агроэкологическихматематических моделей.- JL- 1987.- 319 с.

54. Годлин М.М. Метод определения спелости почвы (метод Годлина). // Методическое руководство по изучению почвенной структуры.- JT: Колос.-1969,- 528 с.

55. Гончар-Зайкин П.П., Журавлев О.С. Упрощенная модель динамики содержания гумуса в почве. //Сб. трудов по агрономической физике: Теорет. основы и количественные методы программирования урожаев.1975.-С. 156-165.

56. Григорьев A.A. Практическая реализация задач аграрной биотехнологии.// Вестник с.-х. науки.- 1987.-№ 1.- С. 130-135.

57. Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гумусного состояния почв// Проблемы почвоведения, М.- 1977,- С. 42-47.

58. Димо В.Н., Бондарев А.Г. и Кузнецова И.В. Агрофизическая характеристика почв Московской области. // Агрофизическая характеристика почв Нечерноземной зоны Европейской части СССР.- М.1976.- С. 226-293.

59. Довбан К.И. Зеленое удобрение.- М.: Агропромиздат,- 1990.- 208 с.

60. Докучаев В.В. К вопросу об открытии при русских университетах кафедр почвоведения и учения о микроорганизмах (в частности, бактериологии)// Избранные сочинения.- М.:Сельхозгиз.- 1954.- С. 419-446.

61. Долгов С.И., Житкова A.A., Модина С.А. Физические свойства дерново-подзолистых почв различной степени гумусированности.//Сборник трудов НИИСХ.- 1974.- вып. 33.- С. 58-66.

62. Долгов С.И., Модина С.А. О некоторых закономерностях зависимости урожайности сельскохозяйственных культур. //Теоретические вопросы обработки почв.- Л.- 1969.- С. 54-71.

63. Долгов С.И., Модина С.А. Физические свойства дерново-подзолистых почв различной степени гумусированности.// Вестник с.-х. науки.- 1976.-N« 11.-С. 27-32.

64. Доспехов Б.А. Влияние севооборота на некоторые свойства дерново-подзолистой почвы. //Докл. Моск. с/х акад. им. Тимирязева H.A.- 1960,-вып. 53.- С. 45.

65. Дьяконова К. В, Максимова А. Е. Гумусовые вещества наиболее активной части органических удобрений и их влияние на растение // Агрохимия.-1968.-№ 10.- С. 84-90.

66. Дьяконова К. В. (составитель) Рекомендации для исследования баланса и трансформации органического вещества при сельскохозяйственном использовании и интенсивном окультуривании почв.- М.- 1984.- 96 с.

67. Дьяконова К. В. Органические и минеральные вещества лизиметрических вод некоторых типов почв.- М,- 1972.- 115 с.

68. Дьяконова К.В., Булеева B.C. Баланс и трансформация органического вещества дерново-подзолистых почв центра нечерноземной зоны. // Органическое вещество пахотных почв / Научн. Тр. Почв инт-та им. В.В. Докучаева.- М.- 1987.- С. 12-22.

69. Егоров В.В. Основы расширенного воспроизводства плодородия почв. Проблемы земледелия.// Научные труды ВАСХНИЛ.- М.- 1978.- С. 116122.

70. Егоров В.Е. Из результатов полувекового полевого опыта ТСХА с удобрениями, севооборотом и монокультурами. //Изв. ТСХА.- 1963.-№6(55)-. С. 30-56.

71. Ермаков Е.И., Штрейс Р.И. Выращивание овощей без почвы.- Л.- 1968.140 с.

72. Ефимов В.Н., Донских И.Н., Синицын Г.И. Система применения удобрений.- М.: Колос.- 1984.- 272 с.

73. Жуков А.Н. Оптимальное содержание лабильного гумуса// Земледелие.-1990.- №12,- С.38-40.

74. Заварзин Г.А. Бактерии и состав атмосферы.- М., Колос.- 1979.- 128 с.

75. Исламов С.С., Охитин A.A. Влияние плотности температуры на процессы дыхания, денитрификации и нитрификации в дерново-подзолистой почве.-// Научно-технический бюллетень по агрономической физике.- JL- 1983.- С 157-162.

76. Исламов С.С., Охитин A.A., Судаков A.B., Банкин М.П., Королев A.M. Пламенно-фотометрический детектор для анализа почвенных газов. //Сб. научн. трудов АФИ. /Физика методов и средства получения информации в агромониторинге.-JI.- 1987.- С. 19-22.

77. Кант Г. Зеленое удобрение.- М., «Колос».- 1982.- 128 с.

78. Кауричев И.С., Фокин А.Д., Карпухин А.И. Водорастворимые органоминеральные соединения. //Докл. ТСХА.- 1978.- вып. 243.- С. 35-42.

79. Качинский H.A. Физика почвы.- М., Высшая школа.- 1970.- 340 с.

80. Каштанов А.Н. Экология сельского хозяйства.// Вестник АН СССР.- 1988.-№ П.-С. 57-63.

81. Каштанов А.Н., Лыков A.M., Кауричев И.С. Плодородие почв в интенсивном земледелии: теоретические и методологические аспекты. //Вестник сельскохозяйственной науки.- 1983.- № 12.- С. 60-68.

82. Каштанов А.Н., Лыков A.M., Кауричев И.С. Плодородие почвы в интенсивном земледелии: теоретические и методологические аспекты.// Вестник с.-х. науки.- 1983.- № 12.- С. 60-68.

83. Кершенс М. Значение содержания гумуса для плодородия почв икруговорота азота.// Почвоведение.- 1992.- № 10.- С. 122-131.

84. Кирюшин В.И. управление плодородием почв в интенсивном земледелии//3емледелие.- 1987.-№ 15.- С. 3-9.

85. Кононова М.М. Органическое вещество и плодородие почв // Почвоведение.- 1984.- № 8.- С. 6-20.

86. Корнилов М.Ф., Рюмин H.H. Оптимальные дозы минеральных удобрений для основных культур на подзолистых почвах // Научные труды СЗНИИСХ вып. VII. Земледелие.- Л.: Лениздат.- 1964.- С. 67-75

87. Корнилов М.Ф., Сапожников H.A., Рюмин H.H. Рекомендации по установлению оптимальных доз минеральных удобрений для основных культур на подзолистых почвах.- Л.: 1965.- 150 с.

88. Королев A.B. Обработка и плодородие почвы.- Лениздат.- 1975.- 57 с.

89. Красильников H.A. Микробы, стимулирующие рост растений.// Вестник с.-х. науки.- 1958.- № 7.- С. 52-62.

90. Кудеярова A.IO. Фосфатогенная трансформация почв.- М.- 1995.- 288 с.

91. Кузнецова Г.С. Эффективность сидеральных культур в севообороте в условиях Среднего Зауралья.// Труды Свердловского СХИ,- 1980(1981).- т. 60.- С. 69-75.

92. Кузнецова Е.П., Осипович Л.А., Чудновский А.Ф. Полупроводниковый датчик повышенной чувствительности для измерения давления под движителями пропашных тракторов в почве.// Научн.-техн. бюлл. по агроп. физике.- 1979.- № 39.- С. 62-64.

93. Кузнецова И.В. О некоторых критериях оценки физических свойств почв// Почвоведение.- 1979.- № 3.- С. 81-89.

94. Кузнецова Т.В., Тулина A.C., Розанова Л.Н., Семенов В.М., Кудеяров В.Н. О сопряженности процессов метаболизма углерода и азота в почве // Почвоведение.- 1998.- №7.- С. 832- 39.

95. Кук Дж.У. Регулирование плодородия почвы.- М.- 1970.- 520 с.

96. Кулаковская Т.Н. Проблемы расширенного воспроизводства плодородиядерново-подзолистых почв в условиях возрастающей интенсификации сельского хозяйства.// Вестник с.-х. науки.- 1982,- №9.- С.33-44.

97. Кулаковская Т.Н., Стефанькина J1.M. Оценка плодородия дерново-подзолистой почвы с помощью биологических методов//Докл.ВАСХНИЛ,-1975.-№11.- С.7-10.

98. Ландина М.М. физические свойства и биологическая активности почв.-Новосибирск,: Наука.- 1986.- 143 с.

99. Левин Ф.И. Вопросы окультуривания, деградации и повышения плодородия пахотных почв.- М.: МГУ.- 1983.- 93 с.

100. Левин Ф.И. Методика количественного учета органической массы сельскохозяйственных культур и изучение биологического круговорота азота и зольных элементов. //Бот. журнал.- 1964.- т. 49, № 8.- С. 1180-1183.

101. Левин Ф.И. Окультуривание подзолистых почв.- М. Колос.- 1972.- 264 с.

102. Левин Ф.И., Денисова Е.А. Изменение гумусного состояния дерново-подзолистой почвы при внесении удобрений//Вестник МГУ.-сер.17.- 1987.-№3.- С.48-52.

103. Левин Ф.И., Денисова Е.А., Белозеров С.М. Влияние культур на образование подвижных гумусовых веществ в дерново-подзолистых почвах//Агрохимия.- 1986,-№ 10.- С. 82-89.

104. Лошаков В.Г. и др. Пожнивное зеленое удобрение и биологические факторы чередования культур в зерновом севообороте//Вестн. с.-х. науки.-1984.-№4.-С. 29-37

105. Лыков A.M. Воспроизводство органического вещества в почве в современных системах земледелия// Земледелие.- 1988.- № 9.- С. 45.

106. Лыков A.M. Органическое вещество решающий фактор плодородия почв в интенсивном земледелии. // Плодородие почв и пути его повышения,- М.: Колос.- 1983.-С. 138-150.

107. О.Лыков A.M. Роль длительного применения удобрений, севооборота и монокультур в изменении органического и. азотного фонда почвыподзолистого типа//Автореф. на соиск. уч. степени к.б.н.- М.-1963.- 20 с.

108. Лыков A.M. Страж плодородия,- М.: «Московский рабочий» .- 1977.- 112 с.

109. Лыков A.M. Воспроизводство плодородия почв в Нечерноземной зоне.- М.: Россельхозиздат.- 1982.- 143 с.

110. Методические рекомендации по изучению показателей плодородия почв, баланса гумуса и питательных веществ в длительных опытах// ВАСХНИЛ, Почв, ин-т им. В.В.Докучаева.- М.:Изд-во Почв, ин-та,- 1987.- 78 с.

111. Минеев В.Г. Агрохимия и биосфера.- М.: Колос.- 1984.- 245 с.

112. Михайлова О.В. Способ обработки почвы и урожай. //Корма.- 1972.- № 2,-С. 44.

113. Мичурин Б.Н. Зависимость свойств почвенной влаги и ее доступности для растений от агрегатного состояния почвы. //Автореф. дисс. . д.с.-х.н.- М.-1967.- 25 с.

114. Муха Д.В. Агроценоз как экологическая основа окультуривания почв и повышения их плодородия.//Сб. научн. трудов Харьковского СХИ.- 1982.т. 284.-С. 10-14.

115. Муха Д.В. Феномен плодородия как функция взаимодействия компонентов биогеоценоза.//Вестник с.-х. науки.- 1991.-№4,-С. 109-115.

116. Назирова Т.О. Изучение микробиальной активности дерново-подзолистой почвы после вторичной послойной заделки органических удобрений.// Приемы повышения плодородия почв в центральном районе Нечерноземной зоны.- М.- 1989.- С. 52-60.

117. Народное хозяйство Ленинграда и Ленинградской области за 70 лет. Статистический сборник,- 1987.- 173 с.

118. Народное хозяйство РСФСР. Статистический сборник.- 1957.- 371 с.

119. Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Основные принципы оптимизации норм минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры.// Прогнозирование урожаев с/х культур на С.-З. РСФСР.- JL- 1988.- С. 29-52.

120. Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Экономические аспекты применения удобрений в С.-З. зоне РСФСР. // Экономические проблемы химизации в интенсивном земледелии.- М.- 1990.- С. 140-145.

121. Никитин Б.А. Плодородие биосферы,и почв. //Агрохимия.- 1999.- №6.-С. 82-92.

122. Никитин Б. А. Окультуривание пахотных почв Нечерноземья и регулирование их плодородия,- Я: Агропромиздат.- 1986.- 277 с.

123. Никитишен В.И. Плодородие почвы и устойчивость функционирования агроэкосистем.- М., Наука.- 2002.- 257 с.

124. Николаева И.Н. Воздушный режим дерново-подзолистых почв.- М., Колос.- 1970.- 160 с.

125. Николаева И.Н. Механический, микроагрегатный и макроагрегатный состав почвы.-М., Колос.- 1982.- 160 с.

126. Новак Б. Изменение органических веществ в почве. //Органические удобрения.-М.- 1972.- С. 106-123.

127. Образцов A.C. Системный метод: применение в земледелии.- М.: ВО «Агропромиздат».- 1990.- 302 с.133.0лифер В.Н. Накопление органического вещества в полях севооборота и изменение его при удобрении // Сибирский вестник с/х науки.- 1988.- № 3.-С. 85-90.

128. Орлов Д.С, Бирюкова О.Н., Садовникова J1.K., Фридланд Е.Ф.

129. Использование группового состава гумуса и некоторых биохимических показателей для диагностики почв// Почвоведение.- 1979.- №4.- С. 10-22.

130. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации.- М.: Изд-во МГУ.- 1990.- 325с.

131. Осипов А.И., Соколов O.A. Роль азота в плодородии почв и питании растений. Кн. 4.- СПб.- 2001.- 356 с.

132. Охитин A.A., Судаков A.B., Банкин М.П., Хрящева Т.Н. Устройство регистрации деформации почвы под ходовыми системами сельскохозяйственной техники. //Научно-технический бюллетень по агрономической физике.- Л., АФИ.- 1984,- № 59.- С. 30-33.

133. Оценка почв по содержанию и качеству гумуса для производственных моделей почвенного плодородия (под редакцией Шишова Л.Л., Дьяконовой К.В.) (рекомендации).- М.: В.О."Агропромиздат".- 1990.- 28 с.

134. Панов Н., Вишницкий А. Индуктивный измеритель перемещения//Радио.-1988.- №9.- С.16.

135. Пестряков В.К. Окультуривание дерново-подзолистых почв.-Л.:Колос.-1970.- 120 с.

136. Пестряков В.К. Окультуривание почв Северо-Запада.- Л.:Колос.-1977.-343 с.

137. Пестряков В.К., Ковш Н.В., Попов А.И. и др. Моделирование трансформации органических веществ в лабораторном эксперименте // Почвоведение.- 1990. № 3. - С. 30-40.

138. Пестряков В.К., Ковш Н.В., Попов А.И. и др. О трансформации органических веществ при компостировании в дерново-подзолистых почвах // Почвоведение.- 1987. № 4. - С. 54-63.

139. Постников А. В. применение удобрений, баланс питательных веществ и изменение агрохимических свойств почв РСФСР.//Агрохимия. № 12.-1979.-С. 3-14.

140. Прокошев В.Н. Повышение плодородия песчаных и супесчаных почв дерново-подзолистого типа.- М.: АН СССР.- 1952.- 264 с.

141. Прохорова З.А., Фрид A.C. Изучение и моделирование плодородия почв на базе длительного полевого опыта.- М.: Наука,- 1993.- 189 с.

142. Прянишников Д.Н. Развитие химической промышленности мощный рычаг поднятия урожаев. //Химизация социалистического земледелия.-1934.-№ 1.- С.33-41.

143. Пупков A.M. Сравнительная характеристика лабильной части гумуса дерново-подзолистых суглинистых почв разной степени окультуренности// Гумус и азот в почвообраз. и земледелии Нечернозем, зоны РСФСР.- Л.,-1986.- С.12-17.

144. Пупков A.M., Сахарцев В.П. Исследование подвижного гумуса дерново-подзолистых почв разной степени окультуренности// Гумус и азот в земледелии Нечерноземной зоны РСФСР/ Сб. научн. тр. Ленингр. СХИ./ Л.- 1987.-С.4-8.

145. Рабочев И.С., Бахтин П.У. и др. Уплотнение почвы ходовыми системами машин// Земледелие.- 1978.- № 5.- С. 74-77.

146. Рабочев И.С., Бахтин П.У., Бондарев А.Г. О путях снижения отрицательного воздействия на почву тракторов //Плодородие почв и пути его повышения.- М.- 1984.- С. 52-56.

147. Ревут И.Б. Физика почв и проблемы их обработки// Вестник с.-х. науки,-1961.-№7.- С. 30-41.

148. Ревут И.Б., Кочурова И.И. Плотность дерново-подзолистых почв в связи с проблемами обработки.//Научн. тр. Сев.-Зап. НИИСХ.- 1963.- вып. 5, С. 137-156.

149. Ревут И.Б., Кочурова И.И. Повышение плодородия подпахотных слоев дерново-подзолистых почв.//Вестник с.-х.науки.- 1960.-№ 4.- С. 46-52.

150. Ревут И.Б., Лебедева В.Г. и Абрамов И.А. Плотность почвы и ее плодородие.//Сб. тр. по агроном, физике.- 1962.- вып. 10.- С. 86-93.

151. Ревут И.Б., Роде A.A. (ред.) Методическое руководство по изучению почвенной структуры.- Л., Колос.- 1969.- с. 83-90, 238-245.

152. Роде A.A. Методы изучения водного режима почв,- Л.- 1969.- 238 с.

153. Роде A.A. Основы учения о почвенной влаге. Т.1.- М,- 1965.- 663 с.

154. Розов H.H., Булгаков Д.С., Вадковская H.H. Агроэкологические модели формирования почвенного плодородия и резервы повышения его эффективности. // Плодородие почв: проблемы, исследования, модели.- М., 1984.-С. 124.

155. Русанов В.А. Механико-технические решения проблем воздействия движителей на почву //Автор, дис. доктора техн. наук.- М.- 1996.- 56 с.

156. Руссель С. Микроорганизмы и жизнь почвы.- М. Колос.- 1977.- 223 с.

157. Самцевич С.А. Биодинамика неокультуренной и окультуренной почвы.// Динамика микробиологических процессов в почве. Часть 1.- Таллин.-1974.- С. 30-35.

158. Сапожников Н. А., Корнилов М. Ф. Научные основы системы удобрения в Нечерноземной полосе.- Л.- 1977.- 320 с.

159. Сапожников Н. А., Корнилов М. Ф., Рюмин Н. Н. Рекомендации по установлению оптимальных доз минеральных удобрений для основных культур на подзолистых почвах.- Л.- 1965.- 150 с.

160. Семенов В.А. Зависимость урожайности культурных растений от содержания в почве гумуса.// Гумус и растение.- Прага.- 1983.- С. 345-349.

161. Семенов В.А. Оценка плодородия почв //Сб. научных трудов «Управлениепочвенным плодородием.- JL: АФИ.- 1986.- С. 3-23.

162. Смагин A.B. Газовая фаза почвы.- М.: МГУ.- 1999.- 200 с.

163. Современный капитализм. Социально-экономический справочник. Под ред. А.Г.Милейковского.- М.: Политиздат.- 1985.- 367 с.

164. Стихии М.Ф. Севообороты в Северо-Западной зоне.- JI. Колос.- 1966.- 18 с.

165. Судаков A.B., Охитин A.A., Кузнецова Е.П., Банкин М.П. К методике изучения уплотняющего действия ходовых систем сельскохозяйственной техники.//Сборник научных трудов ВИМ.-М.- 1984.-т. 102.-С. 121-128.

166. Судаков A.B., Охитин A.A., Кузнецова Е.П., Банкин М.П. Комплект устройств для регистрации уплотняющего воздействия движителей на почву. //Тезисы конференции «Новые методы испытания тракторов и с.-х. машин» .- М.- 1985.- С. 45-46.

167. Судаков В.А., Охитин A.A., Банкин М.П. Метод и устройство для определения динамики объемной массы почвы в полевых условиях. //Тезисы конференции «Современные методы исследования почв» .- М., МГУ.- 1983.- С. 124-125.

168. Судницын И.И. Измерение влажности почв и цеолитов диэлькометрическим методом. //Вестн. МГУ.- 1992,- № 5.- С. 32-40.

169. Сычев В.Г. Бюллетень итогов агрохимического, эколого-токсикологического, радиологического и фитосанитарного состояния земель с/х назначения за 2000 год.- М., ЦИНАО.- 2002,- 32 с.

170. Сычев В.Г. Динамика изменения, пути воспроизводства и совершенствование методов оценки плодородия почв Европейской части России. //Автор, докт. диссерт.- Курск.- 2000.- 48 с.

171. Томпсон JI.M., Троу Ф.Р. Почвы и их плодородие,- М.- 1982.- 93 с.

172. Травникова Jl.C. Органическое вещество пахотных почв. //Труды почвенного института.- 1987.- С.45-58.

173. Трепачев Е.П. Биологический и минеральный азот в земледелии: пропорции и проблемы// Журн. с./х. биологии.- 1980.-Т. 15.- С. 46-51.

174. Трусов А.Г. Материалы к изучению почвенного гумуса. Процессы образования «гуминовой кислоты»,- Петроград.- 1917.- 158 с.

175. Тюрин И. В. Плодородие почв и проблемы азота в почвоведении и земледелии // Органическое вещество почв и его роль в плодородии.- М.-1965.-320 с.

176. Тюрин И.В. Органическое вещество почв и его роль в почвообразовании и плодородии.-М.- 1955.- 140 с.

177. Федорова Р.И. и др. О возможностях метода газообмена для обнаружения жизни вне земли идентификация азотфиксирующих микроорганизмов. //Изв. АН СССР. Сер. биол.- 1973.- №6.- С.797-806.

178. Фокин А.Д. Включение органических веществ и продуктов их разложения в гумусовые вещества почвы // Изв. ТСХА.- 1974.- Вып. 6.- С. 99-110.

179. Фокин А.Д. Эколого-биохимический подход к оптимизации агроэкосистем.// Почвоведение.- 1983.- №9.- С. 75-82.

180. Хан Д.В. Органо-минеральные соединения и структура почвы.- М.:Наука.-1969,- 142 с.

181. Хлыстовский А.Л., Веков П.А., Богданов Н.М. Влияние длительного применения минеральных и органических удобрений на органическое вещество почв // Химия в сельском хозяйстве.- 1979.- № 8.- С. 27-30.

182. Черникова В.А. Использование ячменем фосфора из растительных остатков в зависимости от их состава и состояния. //Известия ТСХА.-1983.- вып. 5.-С. 180-183.

183. Чесноков В.А., Базырина E.H., Бушуева Т.Н., Ильинская Л.Н. Выращивание растений без почвы.- Л. ЛГУ.- I960.- 180 с.

184. Чесноков В.А., Банкин М.П., Выращивание растений в упрощеннойгидропонной установке. // Плодородие почв и питание растений.- Л.-1973.-С. 170-175.

185. Чудновский А.Ф., Шлимович Б.М. Полупроводниковые приборы в сельском хозяйстве.- JL- 1962.- 197 с.

186. Шапкин A.C. Основные направления повышения плодородия почв в СССР.- М.: ВНИИТЭИагропром.- 1990.- 33 с.

187. Шатилов И. С., Замараев А. Г., Чаповская Г. В. Баланс элементов минерального питания в севообороте на суглинистой дерново-подзолистой почве // Вест. с.-х. науки.- 1980,- № 5.- С. 41-51.

188. Шевцова JI.K. Влияние длительного применения удобрений на баланс и качество гумуса// Химизация с/х.- 1991.- № 11.- С. 98.

189. Шевцова JI.K. Изменение гумусного состояния и азотного фонда основных типов почв при длительном применении различных систем удобрения// Автореф. дисс. д-ра биол. наук.- М.- 1986.- 37 с.

190. Шевцова JI.K., Банкин М.П. Влияние гуминовой кислоты на выделение С02 почвами.//Почвоведение.- 1990.- № 4,- С. 104-106.

191. Шишов Л.Л. (ред.). Рекомендации для исследования баланса и трансформации органического вещества при сельскохозяйственном использовании и интенсивном окультуривании почв.- М.- 1994.- 96 с.

192. Шишов Л.Л., Дурманов Д.Н., Карманов И.И., Ефремов В.В. Теоретические основы и пути регулирования плодородия почв,- М.: ВО Агропромиздат.-1991.-304 с.

193. Шишов Л.Л., Дьяконова К.В., Титова H.A. Органическое вещество и плодородие почв. В сб.: Органическое вещество пахотных почв // Научн. Тр. Почв, инт-та им. В.В. Докучаева.- М.- 1987.- С. 5-12.

194. Шишов JT.JI., Карманов И.И., Дурманов Д.Н. Критерии и модели плодородия почв.- М.: Агропромиздат.- 1987.- 184 с.

195. Шульц Э., Кершенс М. Характеристика разлагаемой части органического вещества почв и её трансформации при помощи экстракции горячей водой // Почвоведение.- 1997.- №7,- С. 890-894.

196. Щербаков А.П., Рудай И.Д. Плодородие почв, круговорот и баланс питательных веществ.- М.- 1983.- 189с.

197. Bennicelli R.P. Effect of localized soil oxygen on root and shoot development in maize (a model rhizotrophe study)// Acta Agrophisica.- 1994.- № 3.- 72 pp.

198. Canarache A., Colibas I., Colibas M., Horobeanu I., Patru V., Simota H. Trandaferesku T. Effect of induced compaction by wheel traffic on soil physical properties and yield of maize in Romania //Soil and Tillage Research.- 1984.-№4.-p. 199-213.

199. Cannel R. Q. Soil aeration and compaction in relation to root growth and soil management// Appl. Biol.- London.- 1977.- v. 2.- p. 16-86.

200. Carloni L., Riffaldi R., Rotini O.T. L'influenza della calciocianamide sull indice d struttura del solo// Agrocimica.- 1975.- v. 19.- № 5.- p. 388-393.

201. Cecconi C.A., Vidrich V.- Influenza della ammonica sulla stabilita della struttura di alcuni terren//Agrocimica.- 1970,- v. 14.- №2-3.- p. 242-253.

202. Cooke G. W. Long-term fertilizer experiments in England// Annal. Agronomique.- 1976.- v. 2.- № 5-6.- p. 503-356.

203. Dexter A.R., Horn R., Kemper W.D Two mechanisms for age-herdenis of soil// J. of soil science.- 1983.- № 39.- p. 163-175.

204. FAO (Food and Agricultural Organization of the United Nations). Production year book.- vol. 14-46.- 1960-1992.

205. Flaig W. Uptake of organic substances from soil organic matter by plant and their influence on metabolism.- Varia.- 1975.- 218 pp.

206. Jenkinson D.S., Ladd J.N. Microbial biomass in soil: measurement and turnover// Soil Bioshemestry.- 1981.- v. 5.- p. 415-473.

207. Klapp E. Lehrbuch des Acker- und Pflanzenbau.- Berlin.- Hamburg.- 1967.123 pp.

208. Malicki M. A capacity meter for the investigation of soil moisture dynamics. //Zeszyty problemowe posterow nauk polwiczych.- 1983,- №3,- p. 35-41.

209. Patterson D.E. Smith M.F. Unfrozen water content in saline soil : results using time-domain reflectometry. //Can. Geotech Journal.- 1985.- № 3.- p. 95-101.

210. Pinto R. Efetos del fostoro sobre algunas propiedades fisicas y fisicogumicas de los suelos de la serie Maracay. //Rev. Facultad Agron.- 1966.- v. 4.- p. 5-25.

211. Thien S.J. Stabilizing Soil Aggregates with Phosphoric Acid //Soil Sci. Soc. Am. J.- 1976.- v. 40.-№ 1.-p. 33-46.

212. Thompson L.M., Troeh F.R. Soils and soil fertility.-1978.- 516 pp.

213. Williams R.J.B. Effect of management and manuring on Physical Properties of same Rothamsted and Woburn Soils. //Rothamsted Exp. Sta., Report for 1977, Part 2.-p. 37-52.