Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Эколого-агрохимическое обоснование повышения плодородия почв нечернозёмной зоны Приенисейской Сибири
ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие
Автореферат диссертации по теме "Эколого-агрохимическое обоснование повышения плодородия почв нечернозёмной зоны Приенисейской Сибири"
На правах рукописи
Трубников Юрий Николаевич
ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ НЕЧЕРНОЗЁМНОЙ ЗОНЫ ПРИЕНИСЕЙСКОЙ СИБИРИ
Специальность 06.01.01 - Общее земледелие, растениеводство
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
Красноярск 2013
Работа выполнена в ГНУ Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии
Научный консультант: Рудой Николай Георгиевич,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры почвоведения и агрохимии Красноярского государственного аграрного университета
Официальные оппоненты: Берзин Александр Михайлович,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры общего земледелия Красноярского государственного аграрного университета
Усенко Владимир Иванович,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, директор НИИ садоводства Сибири им. М.А. Лисавенко
Зеленский Владимир Михайлович,
доктор сельскохозяйственных наук, директор НИИ сельского хозяйства Крайнего Севера
Ведущая организация: ГНУ Иркутский НИИ сельского хозяйства
Россельхозакадемии
Защита состоится «24» октября 2013 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.06 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, просп. Мира, 90.
Тел/факс: 8 (391) 227-36-09, e-mail: dissovet@kgau.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»
Автореферат разослан «//» сентября 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор с.-х. наук, доцент
А.Н. Халипский
РОССИЙСКАЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА 2013
Актуальность работы. Экономическое развитие Приенисейской Сибири (в том числе за счёт создания нового территориально-промышленного комплекса в Нижнем Приангарье) сопровождается привлечением дополнительной рабочей силы и, следовательно, ростом потребления сельскохозяйственной продукции. В настоящее время земледелие сосредоточено в основном в центральных лесостепных районах, где господствуют черноземы. Нечернозёмная зона серых лесных, дерново-подзолистых и торфяных низинных почв гораздо менее освоена, но и здесь есть перспективы для развития сельского хозяйства, что связано с оправданным стремлением населения к самообеспечению продуктами питания, а также с уже наметившимся дефицитом земли на территориях, занятых чернозёмами. Вступление России в ВТО диктует необходимость повышения производительности и конкурентоспособности собственного территориального сельскохозяйственного производства. Поэтому эффективное использование агропромышленного потенциала нечерноземной зоны Сибири имеет важное стратегическое значение.
Нечерноземная зона охватывает подтабжные и северные лесостепные районы юго-восточной части Западной Сибири и юго-западную часть Средней Сибири в бассейнах рек Енисея, Ангары и Чулыма (Бугаков и др., 1981; Ершов, 2000; Трубников, 2008). Ее биоклиматический потенциал здесь значительно ниже смежной обжитой территории лесостепи, следовательно, при проектировании систем земледелия необходимо тщательно учитывать особенности почвенных условий (Берзин, Полосина, 1990, 1992; Лисунов, 2002; Рудой, 2010). Научные основы применения удобрений и известкования в системе адаптивно-ландшафтного земледелия, разработанные для других регионов, здесь не могут эффективно применяться, так как не учитывают провинциальные особенности экосистем.
Ранее проведенные исследования (Наумов, 1985; Танделов, 2001,2012) не охватывают всего разнообразия почвенно-климатических условий региона, имеют ограничения по структуре севооборотов, изучению химического состава растений, а следовательно, и балансу элементов питания в севообороте. Математически не обоснована связь показателей плодородия кислых почв с продуктивностью сельскохозяйственных культур. Таким образом, научные вопросы применения удобрений и мелиорантов в Приенисейской Сибири изучены недостаточно.
В этой связи исследования по эколого-агрохимическому обоснованию приёмов повышения плодородия почв для реализации адаптивно-ландшафтной системы земледелия в нечернозёмной зоне Приенисейской Сибири весьма актуальны.
Цель исследований. Теоретическое обоснование и разработка путей воспроизводства плодородия почв нечернозёмной зоны Приенисейской Сибири посредством оптимизации их пищевого режима и физико-химических свойств в атроценозах.
з
Основные задачи:
- оценить современное состояние плодородия почв нечернозёмной зоны, установить корреляционные связи показателей агрохимических свойств в серых лесных и дерново-подзолистых почвах;
- определить влияние свойств почв на урожайность сельскохозяйственных культур и составить информационно-логические модели урожайности;
- изучить влияние органических, минеральных удобрений и известкования на агрохимические, биологические и физико-химические свойства почв;
- изучить влияние удобрений и известкования на урожайность зерновых, кормовых, технических культур и продуктивность севооборотов;
- установить влияние удобрений и известкования на содержание и соотношение элементов питания в сельскохозяйственных культурах, использование питательных веществ из удобрений и баланс элементов питания в севооборотах на различных типах почв;
- дать биоэнергетическую оценку севооборотам в зависимости от систем применения удобрений и известкования.
Научная новизна. Получены новые научные результаты по характеристике плодородия дерново-подзолистых и серых лесных почв с учетом вида использования (пашня, сенокосы и пастбища) и гранулометрического состава. Впервые установлены корреляционные связи между агрохимическими показателями кислых почв, а также их свойствами и урожайностью культур, что позволило создать информационно-логические модели урожайности.
Впервые в условиях региона установлены особенности формирования калийного режима почв в агроценозах.
Установлено влияние удобрений и известкования на химический состав сельскохозяйственных культур, соотношение питательных веществ в растениях, коэффициенты их использования из удобрений и баланс элементов питания в севообороте.
Разработаны системы удобрений с навозом, соломой, минеральными удобрениями и известкованием, обеспечивающие существенное повышение продуктивности полевого севооборота и многолетних трав на дерново-подзолистых, серых лесных и торфяных низинных почвах.
Определены условия эффективного действия известкования на кислых почвах. Установлено, что известкование на удобренном фоне повышает продуктивность севооборота на дерново-подзолистых почвах, а на серых лесных на фоне удобрений оно малоэффективно.
Дана биоэнергетическая оценка севооборотов в зависимости от систем применения удобрений и известкования.
Защищаемые положения:
1. Эколого-агрохимическое обоснование моделирования эффективного плодородия дерново-подзолистых и серых лесных почв.
2. Удобрения и свойства почв обуславливают содержание и соотношение элементов питания в растениях, коэффициенты использования их из удобрений, баланс питательных веществ в севообороте.
3. Агроэкологическая система применения органических, минеральных удобрений и известкования оптимизирует плодородие почв и существенно повышает (на 34-94%) урожайность культур и продуктивность севооборотов в подтабжной зоне Приенисейской Сибири.
Практическая ценность н реализация результатов исследований. Изучение свойств дерново-подзолистых и серых лесных почв, определение информативности факторов и логических функций связи их с урожаем позволяют составить математические модели эффективного плодородия, пригодные для почвенного мониторинга, разработки мероприятий по оптимизации свойств почв, прогнозирования урожаев, бонитировки почв. Содержание изученных севооборотов, учитывающее адаптивные свойства культур, их фитосанитарные функции и производственное назначение, позволяет эффективно реализовать потенциал почв и обеспечивать воспроизводство почвенного плодородия.
Разработанные схемы применения удобрений и мелиорантов для условий подтайги Приенисейской Сибири являются необходимой основой для экологически устойчивого и экономически выгодного развития растениеводства и позволяют на почвах подтаежной зоны за счет удобрений повысить продуктивность севооборотов на 30-100%.
Основные результаты работы могут быть использованы в земледелии Красноярского края, а также реализованы в практических рекомендациях «Агрохимические основы повышения производительной способности торфяных почв и технологии возделывания кормовых культур в Восточной Сибири» (1991), «Воспроизводство плодородия почв и эффективное землепользование в подтаежной зоне Красноярского края» (2003), «Пути повышения плодородия почвы и рекомендованные сорта сельскохозяйственных культур в Красноярском крае» (2009), «Инновационные технологии производства продуктов растениеводства» (2011), «Технология возделывания кормовых культур в Красноярском крае» (2012), «Возделывание озимой ржи в Восточной Сибири» (2012).
Полученные результаты внедрены в производство на территориях землепользования хозяйств «Колхоз им. Чапаева» Саянского района, ОАО «Боготол-лён» Боготольского района и КФХ «Зиновия» Тюхтетского района Красноярского края. Моделирование урожайности сельскохозяйственных культур в севообороте на кислых почвах Приенисейской Сибири закреплено Свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013611030.
Материалы исследований используются в учебном процессе Красноярского государственного аграрного университета.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на международных (Владимир, 2002; Улан-Удэ, 2003; Красноярск, 2006; Иркутск, 2006, 2011; Абакан, 2007; Новосибирск, 2010), всесоюзных (Ленинград-Пушкин, 1987; Свердловск, 1988; Москва, 1989), всероссийских (Красноярск, 1999,2000, 2001, 2003), региональных (Красноярск, 1985, 1987, 1989, 1995, 1998; Абакан, 2003; Новосибирск, 1996,2005; Иркутск, 1989, 2007) конференциях, П-IV съездах Докучаевского общества почвоведов (С-Петербург, 1996; Суздаль, 2000; Новосибирск, 2004), заседаниях ученого совета КНИИСХ (ежегодно).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 66 печатных работах, в том числе 14 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определённых ВАК РФ. Общее число научных и научно-методических работ 61.
Структура и объем работы. Диссертация объемом 308 страниц состоит из введения, 8 глав, выводов, рекомендаций производству, библиографического списка литературы из 408 наименований, 14 приложений, включает 81 таблицу, иллюстрирована 39 рисунками.
Личное участие. В основу диссертации положены материалы научных исследований по государственным темам: 2.61.72.06 (система удобрений на осушаемых торфяных почвах); 01.02.03; 02.01.04; 05.06.01; 02.03.04 (системы эффективного применения удобрений и мелиорантов на кислых почвах). Автору принадлежит проведение всех этапов экспериментальных полевых, лабораторных и части аналитических работ. Все полученные данные статистически обрабатывались и обобщались диссертантом.
Автор выражает глубокую признательность за помощь в работе и ценные консультации д.с.-х.н. Н.Г. Рудому, к.с.-х.н. A.A. Выручеку, к.с.-х.н. В.В. Топтыгину, а также коллегам по совместной работе Н.В. Михайленко, JI.K. Чехо-надской, А.Г. Хорошилову, Н.Г. Моисееву, A.A. Крючкову, О.В. Рыжкиной.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1 Агрохимические методы повышения эффективного плодородия почв
нечернозёмной зоны
В литературном обзоре рассмотрены основные результаты исследований, связанные с характеристикой почвенного покрова нечернозёмной зоны Прие-нисейской Сибири, применением органических и минеральных удобрений, известкованием кислых почв, влиянием удобрений на свойства почв и химический состав растений (Бугаков и др., 1962, 1981, 1995; Рудой, 1987, 1997, 2001, 2003, 2010; Выручек, 1970; Танделов, 1980, 1997, 2001, 2003, 2012; Горбачёва, 1975; Мелентьева, 1980). Анализ научной литературы показал, что почвы нечернозёмной зоны региона обладают провинциальными особенностями по сравнению с западно-сибирскими и европейскими аналогами, что обуславливает необходимость разработки собственных подходов повышения их эффективного плодородия. В результате анализа опубликованных материалов определены направления исследований, необходимые для разработки систем удобрения, известкования, повышения плодородия почв в адаптивно-ландшафтном земледелии.
2 Объекты, условия и методы проведения исследований
Исследования проводились в 1983-2004 гт. на территории подтаежной зоны Красноярского края, которая входит в южнотаёжно-лесной, плоскоравнинный, суглинистый, дерново-подзолистый и болотно-подзолистый район подтаёжной зоны Западно-Сибирской провинции, а также в лесостепной и южнотаёжно-лесной, равнинно-увалистый и возвышенно-волнистый, суглинистый, се-
ро-лесной, дерново-подзолистый и мерзл отно-тайжный район СреднеСибирской провинции (Природно-сельскохозяйствеыное районирование ..., 1983).
Основными объектами исследований служили дерново-подзолистые (гумус - 1,7-2,5%; рНсол,- 4,3-4,7; Нг- 3,2-4,0; S - 6,0-9,2 мг-экв/100 г; V - 65-74%; Р2О3 - 1,8-3,3; К20 - 5,6-7,6 мг/100 г почвы) и серые лесные (гумус - 3,5-4,4%; pH,»«. - 4,6-4,7; Нг - 6,3-7,3; S - 14,6-17,2 мг-экв/100 г, V - 68-74%; Р203 - 7,110,2; К20 - 7,6-9,4 мг/100 г (по Кирсанову)) почвы Зареченского стационара КНИИСХ в Тюхтетском районе и торфяные низинные типичные (степень разложения торфа - 30-35%; зольность - 20-24%; рНсл. - 6,0-6,2; Нг - 2426 мг-экв/100 г; V - 85-92%; Р205 - 68-73; К20 - 17,5-21,6 мг/100 г (по Кирсанову) почвы Казанского стационара КНИИСХ в Болыпемуртинском районе Красноярского края.
Исследования на Зареченском стационаре проводились в севообороте: пар - озимая рожь - ячмень + клевер - клевер 1-го года пользования - клевер 2-го года пользования - лён-долгунец - пшеница - овёс, а также в посевах многолетних трав (кострец + тимофеевка + клевер) 1-3-го года пользования.
В качестве известкового материала использовалась белитовая мука из нефелинового шлама Ачинского глиноземного комбината. Применяли аммиачную селитру, двойной гранулированный суперфосфат, сернокислый калий и органические удобрения - навоз КРС и пшеничную солому.
Опыты на торфяных почвах проводились на осушенном болоте с сетью открытых каналов, расстояние между которыми было 200 м. В течение вегетационного периода уровень почвенно-грунтовых вод находился на глубине 0,8-1,2 м. Мощность торфяной толщи составляла 60-120 см. Торф по ботаническому составу осоковый и древесно-травяной. Плотность сложения пахотного слоя почвы находится на уровне 16-0,25 г/см3.
На Зареченском стационаре по количеству осадков и сумме температур за вегетационный период годы сгруппированы в следующие ряды: увлажненные -количество осадков 267-424 мм (1992, 1993, 1994, 1995, 1997, 2000, 2002 гг.); нормальные - количество осадков 246-258 мм (1991, 2004 гг.); засушливые -количество осадков 150-210 мм (1996,1998, 1999, 2001, 2003 гг.). Глубина промерзания почвы составляла 0,7-1,2 м, высота снежного покрова - 0,5-0,7 м.
На Казанском стационаре годы подразделялись на увлажненные - количество осадков 290 мм (1988 г.), нормальные - количество осадков 215-227 мм (1985, 1986, 1987 гг.), засушливые - количество осадков 132-160 мм (1983, 1984 гг.). Глубина промерзания почвы составляла 0,6-0,8 м, высота снежного покрова - 0,5-0,8 м.
Для решения поставленных задач в работе использовались сравнительно-географический, сравнительно-аналитический, модельный, лабораторный и интегрированный методы исследований. Опыты проводились тремя закладками для каждой культуры. Расположение вариантов рендомизированное. Повтор-ность - четырехкратная. Общая площадь делянок 100-180 м2, учетная - 40-60 м .
Посев яровых зерновых культур, льна-долгунца, клевера проводился в третьей декаде мая, озимой ржи - в середине августа, рапса - 13-19 июня, рапса
поукосно - 11-13 июля, многолетних трав - в первой декаде июня сеялкой СН-16. Зерновые культуры убирали комбайном «Хеге-125», лён - вручную, клевер и многолетние травы - сенокосилкой КС-2,1 с последующим взвешиванием на платформенных весах. Белитовую муку и органические удобрения вносили в паровое поле, минеральные удобрения под каждую культуру севооборота.
Дня выяснения изменений основных свойств почв при различных режимах их использования закладывали разрезы-аналоги на пашне и целине. Информация о влиянии свойств почв на урожайность культур в производственных условиях была получена с использованием метода площадок (Липкина, 1980). Вегетационные опыты проводились в пятилитровых полиэтиленовых сосудах в соответствии с методическими указаниями (Журбицкий, 1968).
Для изучения вопросов трансформации калия в торфяных почвах проведены модельные лабораторные опыты с удобрениями на фоне разных температур (5, 10, 20, 28°С, промораживание) и влажности (30, 65, 90% от ППВ). Миграционную способность калия изучали с помощью винипластовых колонок со съемной стенкой.
Агрохимические, физико-химические, агрофизические и биологические свойства почв определяли по общепринятым методикам (Орлов, 1975; Агрохимические методы ..., 1975; Вадюнина, Корчагина, 1986; Методические указания по анализу торфа..., 1980; Мишустин, Петрова, 1966), анализ растительного материала - по методикам, предложенным В.А. Разумовым (1982) и В.П. Крищенко (1989).
Биоэнергетическая оценка севооборотов проведена по принятым методикам (Методика оценки..., 1989; Неклюдов, 1993). Полученные результаты обработаны на персональном компьютере с использованием пакета прикладных программ «Snedecor» (Сорокин, 1992).
3 Условия формирования и характеристика почв нечернозёмной зоны
3.1 Структура и основные особенности почвенного покрова. Условия почвообразования Приенисейской Сибири определили характерные особенности почв, такие, как пониженная степень оподзоленности, оглеение нижней части почвенного профиля, повышенная гумусированность и укороченный почвенный профиль, карманистость и языковатость гумусового горизонта, повышенная степень насыщенности их основаниями. Здесь встречаются почвы со вторым гумусовым горизонтом, выделенные на правах рода в пределах серых лесных и дерново-подзолистых почв, которые являются характерным компонентом структуры почвенного покрова территории (Вередченко, 1961; Будина и др., 1962; Бугаков и др., 1981,1995; Трубников, 2006,2008; Рудой, 2010; Тавде-лов, 2012).
В структуре почвенного покрова пашни подтайги преобладают серые лесные (43%) и дерново-подзолистые (19%) почвы (Крупкин, 2002). Почвенное обследование, проведенное ВостСибГипроземом, а также собственные исследования указывают на отчетливо выраженную географическую закономер-
ность: с продвижением на север от границ с лесостепью уменьшается доля серых лесных почв и увеличивается доля дерново-подзолистых.
Преобладающая часть почвенного покрова нечернозёмной зоны характеризуется тяжелосуглинистым гранулометрическим составом. На примере Тюх-тетского района и ТОО «Зареченское» этого же района - типичных представителей подтаежных ландшафтов (табл. 1) - видно, что основные земли сельскохозяйственного назначения (72% по району и 82% по хозяйству) имеют тяжелый гранулометрический состав. Среднесуглинистые разновидности занимают подчиненное положение, но все-таки их доля значительна (20% по району и 15% по ТОО).
Таблица 1 - Гранулометрический состав почв подтаежной зоны
Угодия Площади почв по гранулометрическому составу
Глин, и тяжело-сугл. Среди е-сугл. Легкосугл. Супеси Пески
га | % га 1 % га | % га 1 % га | %
ТОО «Зареченское»
Пашня 8013 87 1148 12 93 1 - 4 0,04
Сенокосы 4100 80 713 14 235 5 - - 1 -
Пастбища 1963 69 724 26 107 4 - - 28 1
Всего 14076 82 2585 15 435 2,8 - - 33 0,2
Тюхтетский район
Пашня 32738 74 7684 18 3049 7 249 0,5 255 0,5
Сенокосы 14674 72 3710 18 1595 8 309 1,2 216 0,8
Пастбища 9526 65 3426 24 842 6 130 1 641 4,0
Всего 56938 72 14820 19 5486 6,5 688 1 1112 1,5
Почвы более легкого гранулометрического состава занимают незначительные площади и в основном используются для заготовки кормов и выпаса скота. Плодородие их ниже по сравнению с «тяжелыми» аналогами, а использование в земледелии требует обязательного применения органических и минеральных удобрений.
Учёт элементов структуры почвенного покрова необходим для построения эффективной и экологически безопасной системы применения минеральных удобрений и мелиорантов в системе адаптивно-ландшафтного земледелия.
33. Характеристика дервово-подэолистых, серых лесных и торфяных низинных почв. Для характеристики почв, преобладающих в зоне подтаежных агроландшафтов, изучены результаты почвенных обследований 49 хозяйств подтаежных районов. Из общего банка данных для анализа и дальнейшей обработки выделено 195 почвенных разрезов. Анализ материала велся в группах, разделенных по типам и подтипам почв, способу использования (пашня, сенокосы и пастбища) и гранулометрическому составу.
Установлено, что для дерново-подзолистых и серых лесных почв характерно наличие положительных корреляционных связей между содержанием гумуса и суммой обменных оснований (г = 0,6-0,7) и отрицательной связи между значениями гидролитической кислотности и рН (г = - 0,9...-0,9). На более кислых дерново-подзолистых почвах в пахотном и в подпахотном горизонтах, а также в горизонте А1 серых лесных почв под сенокосами и пастбищами, существует устойчивая положительная связь между содержанием гумуса и величиной рН (г = 0,6). Это говорит о том, что кислая реакция отрицательно влияет на продукционные процессы растений и, как следствие, ограничивает поступление органического вещества — источника для образования гумусовых веществ.
Установлено, что содержание гумуса в дерново-подзолистых почвах тесно коррелирует с содержанием валового азота (г = 0,89-0,84 для слоя Апах на пашне и г = 0,94-0,64 для слоя А1-В на сенокосах и пастбищах).
В верхней части профиля исследуемых почв обнаруживается минимальное количество ила, а в иллювиальном горизонте В отмечается резкое его увеличение, которое сохраняется и в более глубоких слоях. По содержанию физической глины темно-серые почвы более тяжелые как в верхней части профиля, так и в нижней, по сравнению с серыми, а особенно со светло-серыми и дерново-подзолистыми почвами. Дня всех рассматриваемых почв характерно отсутствие четких закономерных отличий между верхними и нижними горизонтами профиля по содержанию среднепылеватых частиц. Содержание мелкопесчаных и крупнопылеватых фракций выше в верхней части профиля, книзу их количество заметно снижается.
Дерново-подзолистые и серые лесные почвы подтаёжной зоны характеризуются среднекислой и сильнокислой реакцией, повышенной степенью насыщенности основаниями и высокой гидролитической кислотностью. Содержание подвижных фосфатов в основном очень низкое и низкое, калия - среднее и низкое (Танделов, 2003; Трубников, 1997,2006,2008).
В подтаежной зоне широко распространены торфяные низинные почвы. Степень разложения торфа колеблется от 25 до 60%, содержание золы - от 8 до 45%. Реакция обычно нейтральная. Эти почвы достаточно высоко обеспечены валовым азотом, имеют среднее и низкое содержание фосфора, среднее и чаще низкое содержание калия.
Сравнительно невысокое естественное плодородие нечернозёмных почв региона предполагает необходимость оптимизации пищевого и физико-химического режимов посредством системы применения удобрений и мелиорантов. Они имеют решающее значение в технологиях производства растениеводческой продукции.
4 Изменение агрохимических свойств почв в агроценозах
4.1 Моделирование эффективного плодородия дерново-подзолистых и серых лесных почв в агроценозах. Статистические связи между урожайностью и свойствами почв позволяют оценить плодородие почв на математико-статистической основе. Учитывая свойства почв, характеристики их распреде-
пения (лимиты, стандартное отклонение, эксцесс, ассиметрия), расчеты проводились по объединенной выборке, включающей сопряжённые отборы почв и растений на серых лесных и дерново-подзолистых почвах. Установлено, что размах значений урожайности пшеницы и свойств почв существенный. Значительная пестрота изучаемых свойств почв в пространстве обусловлена микро- и мезорельефом, которые определяют неоднородность распределения элементов питания, гранулометрического состава и условий увлажнения агроценоза.
Для установления факторов, которые необходимо учитывать при математическом моделировании урожайности по свойствам почв, по указанным выборкам рассчитаны корреляционные связи. Расчет парных коэффициентов корреляции между свойствами почв и между свойствами почв и урожайностью (п = 165) выявил наличие множества коррелирующих факторов по исследуемым выборкам. По степени убывания влияния на величину урожая свойства почв располагаются в следующей последовательности: сумма поглощенных оснований (г = 0,7), мощность гумусового горизонта (г = 0,5), содержание гумуса (г = 0,4), содержание фосфора (г = 0,4), рН (г = 0,4).
Значительная взаимозависимость свойств почв, а также их отличия от нормального распределения некоторых факторов (по показателям ассиметрии и эксцесса) являются ограничением в использовании корреляционно-регрессионного анализа. Поэтому для построения моделей эффективного плодородия был применён информационно-логический анализ (Пузаченко, Мош-кин, 1969). Составлены модели и определен их прогнозирующий эффект сравнением расчетной и фактической урожайности для выборки серых лесных почв и для объединенной выборки серых лесных и дерново-подзолистых почв. Модели составлялись исходя из информативности факторов, которые располагаются в формуле в порядке убывания влияния на урожай (Топтыгин, Трубников, 2001).
Установлено, что для оценки уровня плодородия серых лесных почв наиболее приемлема модель вида У = Г х (М х (рН х Р)) с прогнозирующим эффектом 72% (Г - содержание гумуса, М - мощность гумусового горизонта, Р - содержание подвижного фосфора, ФГ - содержание физглины). Для объединённой оценки уровня плодородия серых лесных и дерново-подзолистых почв наиболее эффективны модели вида У = Г х (М х (рН х ФГ) и У = Г х (рН х (М х Р)). По обеим выборкам у них наибольший прогнозирующий эффект - 77-78%. Такая точность допустима при бонитировке почв (Бурлакова, 1977).
Таким образом, во всех моделях с высокой долей распознаваемости первое место занимает гумус, что вполне логично для почв нечернозёмной зоны. Высокий ранг имеет мощность гумусового горизонта, но это нерегулируемый или ограниченно регулируемый фактор, так же как и содержание физической глины. Присутствие в моделях рН и Р указывает на возможность повышения урожайности за счёт изменения кислотности и повышения содержания Р2О5 в почвах.
4.2 Влияние удобрений на агрохимические и физико-химические свойства почв. Влияние минеральных удобрений на агрохимические свойства почв изучено в севообороте: пар - озимая рожь - ячмень+клевер - клевер 1 г.п.
- клевер 2 г.п. - лён-долгунец - пшеница - овес. Внесение фосфорных и калийных удобрений по 30 и 60 кг д.в. /га на фоне таких же доз азота и РК по 90,120, 150, 180 кг/га на фоне N90 в 8-польном севообороте на дерново-подзолистых и серых лесных почвах не влияет на содержание в них гумуса и кислотности. Отклонения от исходного содержания гумуса 0,1-0,2%, pH^ 0Д-0Д (HCPW = 0,4) и гидролитической кислотности 0,5-0,9 мг-экв/100 г почвы (НСР05 = 0,7-0,9) несущественны.
Ежегодное применение фосфорных удобрений (Р60 и Р90) на фоне калия и азота в опытах на дерново-подзолистой почве не обеспечивает увеличения пятиокиси фосфора. Накопление Р20з (2,0-2,5 мг/100 г почвы) в пахотном слое происходит при внесении Р120, Р150 и Р180. На серых лесных почвах использование фосфорных удобрений обусловило увеличение пятиокиси фосфора в почве на 2,3-2,6 мг/100 г. Установлена отчетливая тенденция накопления К20 в почве под влиянием удобрений. На дерново-подзолистой почве количество доступного калия возрастает от дозы удобрений 90 кг д.в. на 1 га (1,6 мг/100 г) и выше (К120 - 2,4 мг/100 г почвы), на серой лесной почве заметное увеличение отмечено при дозе К60 (2,0 мг) и К90 (2,4 мг/100 г почвы).
Мониторинг состояния почвенного плодородия методом аналогов «пашня - целина» показал, что при длительном (около 100 лет) использовании дерново-подзолистых и серых лесных почв содержание гумуса в пахотном слое снижается, что, очевидно, связано, во-первых, с уменьшением количества органических веществ, возвращающихся в почву, и усилением в пахотном слое процессов их минерализации (Чупрова, 1997; Шарков, 2009), во-вторых, с тем, что при распашке к верхнему дерновому слою возможно припахивание элювиального горизонта (табл. 2).
Таблица 2 - Агрогенное изменение агрохимических свойств кислых почв
(0-20 см; п=14)
Почва Использование Гумус,% рНсол. Нг S V,% Р20, К20
мг-экв/100 г почвы мг/100 г почвы
Дерново-подзолистая Целина 2,5 4,8 3,9 10,8 75,0 2,1 5,3
Пашня 1.8 4,4 3,4 7,5 68,2 2,5 6,6
НСРоз 0,6* 0,2* 0,5 2,0* 3,7* 0,7 1,1*
Серая лесная (стационар) Целина 4,5 4,7 7,4 16,5 66,7 4,2 8,6
Пашня 3,6 4,6 6,8 15,9 70,7 10,6 10,8
НСРоз 0,8* 0,6 1,6 3,6 8,1 1,2* 1,3*
Серая лесная (Вознесенка) Целина 6,3 4,7 7,7 23,1 74,7 7,5 14,2
Пашня 4,0 4,8 5,7 26,9 82,4 6,9 11,8
НСР05 1,4* 0,2 У* 2,3* 4,7* Ь7 2,5
Темно-серая лесная Целина 4,6 4,7 6,8 19,9 74,2 8,5 15,3
Пашня 4,8 4,6 7,6 24,3 76,0 10,6 14,3
НСРоз 0,7 0,2 1,0 2,4* 3,9 2,2 3,2
* Различия достоверны.
Достоверное увеличение пятиокиси фосфора произошло только в серой лесной почве, на которой расположен опытный стационар, что можно объяснить последействием фосфорных удобрений. На серой лесной и дерново-подзолистой почвах отмечено увеличение обменного калия, что связано с последействием калийных удобрений, невысокой ёмкостью катионного обмена и трансформацией труднодоступных соединений калия в обменные формы (Трубников, 2011).
Интегрирующим показателем производительной способности почв принято считать их гумусное состояние. Скорость и направленность гумусообразо-вания во многом зависит от биологической активности почв (Чупрова, 1997; Ершов, 2004). Наши исследования показали, что при внесении 60 т/га навоза активность протеаз возрастает на дерново-подзолистых почвах с 28,3 до 33,9% (НСР05 = 3,2), на серых лесных - с 28,1 до 32,9% (НСР05 = 3,1). Использование соломы на этот показатель не влияет. Навоз способствует активизации процессов разложения целлюлаз, что приводит в конечном итоге к повышению нит-рификационной способности почв.
Результаты наших опытов свидетельствуют, что на дерново-подзолистой почве при исходном низком содержании нитратного азота через пять лет после внесения навоза (60 т/га) и соломы (4 т/га) количество N-N03 осталось на прежнем уровне (рис. 1).
1 - через год после закладки опыта; 2 - через пять лет; фон - >1РК + известкование
Рисунок 1 - Влияние органических удобрений на содержание минеральных форм азота в почвах
На серой лесной почве отмечено увеличение нитратных соединений азота за счет внесения навоза на 4 мг/кг и соломы на 2,5 мг/кг. Иная ситуация складывалась по аммонийному азоту. За счет внесения минеральных удобрений и известкования содержание N - М-Ц увеличилось на дерново-подзолистой почве вдвое, а на агросерой - втрое. Использование навоза и соломы пополнило аммонийный фонд дерново-подзолистой почвы на 6,1 и 5,2 мг/кг, серой лесной -на 6,2 и 2,1 мг/кг почвы соответственно. Статистически доказуемых изменений в содержании гумуса за пять лет после внесения навоза и соломы не произошло.
Применяя метод сравнительного анализа морфологических характеристик и агрохимических свойств почв, используемых под огороды около 100 лет (монокультура картофеля), с их целинными аналогами, мы определили влияние длительного использования навоза на изменение основных показателей плодородия серых лесных и дерново-подзолистых почв. За время освоения почв значительно снизилась оструктуренность гумусового горизонта. Комковато-зернистая структура целины трансформировалась в комковато-пылеватую на пашне, что является отрицательным фактором. Содержание гумуса в пахотном слое увеличилось с 4,5-5,1 до 5,6-6,6%, содержание доступных форм фосфора и калия - с 12,5 до 24 и с 12,3 до 27 мг/г почвы соответственно. Гидролитическая кислотность уменьшилась с 3,1-4,1 до 2,0-0,6 мг-экв/100 г, сумма обменных оснований увеличилась на 5-10 мг-экв/100 г. Возросла степень насыщенности почв основаниями, значительно снизилась обменная кислотность. С учетом вариабельности свойств почв эти изменения существенны.
Расчёты показали, что систематическое применение навоза (в среднем 15 т/га в год) за вековой период дает возможность ежегодно получать около 120 ц/га картофеля и обеспечивать расширенное воспроизводство почвенного плодородия.
43 Калий в земледелии нечернозёмной зоны. В микрополевых опытах установлено, что внесение калийных удобрений приводит к заметному накоплению всех форм калия. Относительная величина прироста запасов калия увеличивается по мере растворимости их форм. Так, прирост необменного калия (в 2,0 н НС1) составил 6-8%, подвижного (0,2 н НС1) 17-33%, водорастворимого 42-68% по отношению к контролю. Под влиянием удобрений происходит снижение доли необменного калия в сумме «необменный + обменный», а также соотношения необменной формы с обменной и обменной с водорастворимой. Под действием удобрений увеличение обменной формы калия идет интенсивнее, чем необменной. Прирост водорастворимой формы также опережает прирост обменной, т.е. интенсивность прироста форм калия прямо пропорционально их растворимости.
В восьмипольном севообороте на дерново-подзолистых почвах калийные удобрения не повлияли на содержание валового калия. Повышение содержания необменного, обменного и необменно-гидролизуемого калия произошло под влиянием удобрений в дозах 600 кг и более на 1 га за севооборот (рис. 2).
необменный обменный водораств. [ ■ контроль 1^Р+К60 ИМР+К120 [
Рисунок 2 - Влияние удобрений на содержание форм калия в дерново-подзолистых почвах
Количество водорастворимого калия увеличивается под влиянием более высокой дозы - 750 кг/га. По соотношению различных форм калия заметных различий не обнаружено, что указывает на синхронность их изменения.
В торфяных почвах содержание калия низкое, что обуславливает высокую эффективность калийных удобрений (Трубников, 1998). В пахотном слое концентрация обменного калия составляет 25,6-32,4 мг/100 г почвы, водорастворимого - 14,6-20,5, валового - 100-140 мг/100 г почвы. Содержание водорастворимого калия последовательно уменьшается вниз по всему профилю. Доказано, что подвижность калия возрастает при увлажнении 90% от ППВ, что свойственно этим почвам в весенний период и не зависит от температуры почвы в пределах 5-28°С (Трубников, 1991).
Полевыми опытами на торфяных почвах доказано, что калийные удобрения повышают урожайность рапса на 80-120% (г = 0,84 ± 0,1) и содержание К^О в почве (г = 0,74 ± 0,12). Внесение калийных удобрений способствует увеличению в почве не только обменной формы калия (18% к контролю), но еще более активно водорастворимой формы (70%).
Учитывая низкое содержание и динамичность калия в торфяных почвах, внесение калийных удобрений должно быть ежегодным из расчета величины планируемого урожая. Агрохимическое обследование торфяных почв следует проводить до внесения удобрений, или не ранее чем через три месяца после внесения.
5 Эффективность удобрений на дерново-подзолистых, серых лесных и торфяных низинных почвах
5.1 Эффективность органических удобрений в севообороте на кислых почвах. Экспериментальные данные показали, что влияние органических удобрений на продуктивность севооборота зависит от длительности последействия удобрений и типа почвы (табл. 3). Реакция возделываемых культур на органические удобрения выше на дерново-подзолистых почвах по сравнению с серыми лесными, что вполне согласуется с агрохимическими свойствами этих почв.
На дерново-подзолистых почвах наибольшее влияние на урожай кулыур оказало применение 60 т/га навоза. Значительно повышалась урожайность озимой ржи, ячменя, клевера и льна-долгунца. Последующие культуры (пшеница, овес) не реагировали на удобрения. Солома (4 т/га) на фоне полного удобрения и известкования оказала позитивное влияние только на урожай озимой ржи и ячменя.
На серых лесных почвах также эффективно внесение 60 т/га навоза. Положительное действие навоза ограничивается пятым годом последействия. Внесение соломы (4 т/га) позволило получить дополнительный урожай только клевера 1-го года пользования. При сравнительной оценке продуктивности севооборота по выходу зерновых единиц с 1 га в зависимости от типа почв можно заключить, что производительная способность серых лесных почв по отношению к зерновым и техническим культурам выше, а по отношению к кормовым почти равна дерново-подзолистым.
Полученные данные позволяют сделать вывод о целесообразности применения на дерново-подзолистых и серых лесных почвах Приенисейской Сибири навоза в дозе 60 т/га с периодичностью 5 лет или соломы зерновых культур с обязательным внесением полного удобрения.
Таблица 3 - Влияние органических удобрений на продуктивность севооборота, [(/га зерновых едениц (среднее за 3 года)
Вариант опыта Озимая рожь Ячмень Клевер Лён-долгу-нец Пшеница Овёс Средний сбор Выход з.ед. с 1 га севооборота
1 г.п. 2г.п. зерновых технических кормовых об- при-щий бавка
Дерново-подзолистая почва
ОТК+извеспсование -фон 18,5 11,1 19,4 19,8 26.9 17,6 12,5 14,9 26,9 19,6 15,7 -
Фон + навоз 30 т/га 19,8 12,5 19,6 20,8 28,4 18,1 12,9 15,8 28,4 20,2 16,5 0,8
Фон + навоз 60 т/га 22,8 14,0 20,0 23,8 30,6 18,6 14,2 17,4 30,6 21,9 18,2 2,5
Фон + солома 2 т/га 19,6 12,7 19,1 20,8 28,2 18,2 12,5 15,7 28,2 20,3 16,4 0,7
Фон + солома 4 т/га 21,9 13,4 19,3 20,3 27,8 18,0 13,3 16,6 27,8 19,8 16,7 1,0
НСРо5 1,8 2,0 1,8 2,3 2,0 1,6 1,8 - - - - -
Серая лесная почва
ЫРК+известкование — фон 19,0 13,6 19,1 15,8 28,6 24.0 19,1 18,9 28,6 17,5 17,4 -
Фон + навоз 30 т/га 19,9 14,7 20,6 16,6 29,9 25,0 20,2 19,8 29,9 18,8 18,4 1.0
Фон + навоз 60 т/га 22,0 16,0 21,6 17,5 31,1 25,8 20,2 20,9 31,1 19,6 19,2 1,8
Фон + солома 2 т/га 19,7 14,2 20,3 15,7 29,0 24,5 19,1 193 29,0 18,0 17,8 0,4
Фон + солома 4 т/га 19,9 14,5 20,9 15,7 29,6 25,3 19,1 19,7 29,6 18,3 18,1 0,7
НСРоз 1,3 1,4 1,6 1,7 1,8 2,1 2,0 - - - - -
5.2 Влияние минеральных удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность полевого севооборота. Для всех возделываемых культур высокоэффективны минимальные дозы удобрений. Полное удобрение (ЮОРЗОКЗО) увеличивает общую продуктивность севооборота на дерново-подзолистых и серых лесных почвах на 44 и 34% соответственно.
На дерново-подзолистых почвах применение Р60К60 на фоне N30 обусловило рост урожайности озимой ржи, ячменя и пшеницы на 2,5-3,1 ц/га. Увеличение доз фосфорно-калийных удобрений не повлияло на урожай ржи и ячменя, но обеспечило прибавку урожая пшеницы до 6,0 ц/га. Овес и лён-долгунец реагировали на повышенные дозы фосфорно-калийных удобрений по 90-120 кг/га прибавкой 3,1 и 6,1 ц/ з.ед. соответственно. Урожай сена клевера 1-го года пользования возрастал под влиянием Р90К90 на 4,2 ц/га з.ед. (НСР05 = 2,6), тогда как для дополнительного сбора клевера 2-го года пользования на 2,6 ц/га (НСР05 = 2,2) требовалась доза в 120 кг/га.
Внесение N90 обеспечивает прирост урожайности озимой ржи на 4 ц/га, льна - на 5 ц/га совместно с Р60К60, ячменя - на 4,1 ц/га, клевера 2 г.п. - на 3,4 ц/га на фоне Р30К30, овса - на 3,4 ц/га на фоне Р90К90, пшеницы на -3,5-4,9 ц/га зерновых единиц на фоне РК по 120-150 кг/га.
При увеличении доз удобрений средний выход зерновых единиц с 1 га севооборотной площади имеет общую тенденцию к увеличению. Окупаемость удобрений при этом понижается (рис. 3).
Дерново-подзолистая почва
J> >к
еР ** ^ & &
Нс1 га севооборота ■ окупаемость удобрений
Серая лесная почва
Дозы удобрений: 1 - 30,2 - 60, 3 - 90,4 - 120,5 - 150, 6 - 180 кг/га
Рисунок 3 - Выход зерновых единиц с 1 га севооборотной площади и окупаемость 1 кг д.в. удобрений урожаем
Потенциал азотных удобрений полнее реализуется на фоне невысоких доз фосфорно-калийных удобрений (30-60 кг/га). Применение фосфора и калия имеет наибольшую отдачу на фоне 60 кг/га азотных удобрений.
На серых лесных почвах увеличение доли азота в сумме полного удобрения (Ы90Р30К30) приводит к росту урожайности ячменя на 5,1 ц/га, льна-долгунца - на 8,4 ц/га, овса - на 7,8 ц/га. В вариантах с преобладанием фосфора (№0Р90К30) увеличивается урожайность ячменя, клевера 2 т.п., льна, пшеницы и овса на 52-70%. Дополнительное внесение калия (Ы30Р30К90) увеличивает сбор зерна ячменя и льняной соломки на 50-60%. Средний сбор сена клевера в сумме за два года на удобренных вариантах достигает 75-80 ц/га, что выше контроля на 40-50%.
Под влиянием различных доз и соотношений минеральных удобрений общая продуктивность полевого севооборота на дерново-подзолистых почвах возрастает на 70-94%. Урожайность зерновых культур увеличивается на 5,3-11,2 ц/га, льна-долгунеца - на 3,9-12,3, клевера - на 4,3-11,4 ц/га.
На серых лесных почвах общая продуктивность севооборота в зависимости от удобрений увеличивается на 34-57%. Урожайность зерновых культур возрастает на 5,1 -7,8 ц/га, технических - на 5,8-9,4, кормовых - на 3,7-4,3 ц/га.
Окупаемость 1 кг д.в. удобрений в зависимости от величины урожая и дозы удобрений составляет 7-15 кг з.ед. на дерново-подзолистых почвах и 6-18 кг з.ед. на серых лесных.
В земледелии региона актуальной остаётся проблема обеспечения фосфорными удобрениями, дефицит которых может быть сокращен за счёт производства фосфоритной муки из руд местных месторождений. С целью установления зависимости эффективности фосфоритной муки от физико-химических свойств почв и содержания в них доступных фосфатов нами обобщено 87 опытов (вегетационных, микрополевых и полевых), проведенных на почвах Прие-нисейской Сибири (Выручек и др., 1982; Выручек и др., 1991; Трубников, Выручек, 2003; Трубников, 2007).
Установлено, что прибавки урожая от фосфоритной муки из фосфоритов изучаемых месторождений отрицательно коррелируют с содержанием почвенных фосфатов - г = -0,66. ..-0,83. Не обнаружено прямой связи прибавок урожая от фосфоритной муки с кислотностью почв (рН и Нг). Установлена косвенная зависимость посредством существенных связей между кислотными свойствами почв и содержанием в них Р20). Это подтверждается корреляцией величины рН с Р203 (г = 0,67 - 0,71, У = 21,56 + 5,37 X) и Нг с Р205 (г = -0,67...-0,72, У = 15,79 - 1,63 X). То есть более кислым почвам свойственно пониженное содержание доступного фосфора.
Итак, на дерново-подзолистых и серых лесных почвах нечернозёмной зоны Приенисейской Сибири высокоэффективны дозы удобрений Ы30-60Р30-60К30-60, обеспечивающие существенное увеличение продуктивности севооборота и высокую окупаемость удобрений. Эффективность фосфоритной муки зависит от содержания в почвах доступного фосфора, генезиса самой муки и кислотных характеристик почв.
5.3 Влияние минеральных удобрений на продуктивность многолетних трав. Урожайность сена многолетних трав (тимофеевка + кострец + клевер) в первый год пользования без удобрений на дерново-подзолистых почвах
достигает 20-25 ц/га, на серых лесных - 25-30 ц/га. Система удобрений многолетних трав на дерново-подзолистых почвах включает внесение основного удобрения в дозах №0-60Р60-90К60-90 и ежегодной подкормки азотом (30 кг/га). Такой уровень питания за трехлетний цикл скашивания обеспечивает получение 90-100 ц/га сена, 46-53 ц/га кормовых единиц и 55-63 ц/га кормо-протеиновых единиц, превышая контроль на 50-80%
На серых лесных почвах сбор сена, а также выход кормовых и кормо-протеиновых единиц выше. В первый год пользования урожайность сена достигала 50 ц/га. В благоприятные по погодным условиям годы наиболее эффективными были варианты с повышенной дозой всех элементов питания (К90Р90К90), которые обеспечивали прирост урожайности сена на 50-80%. Применение удобрений увеличивает выход с 1 га кормовых единиц (к.ед.) на 30-40 ц/га, кормо-протеиновых (КПЕ) - на 10-22 ц/га (рис. 4).
Дерново-подзолистая Серая лесная
Рисунок 4 - Влияние удобрений на продуктивность многолетних трав (в сумме за 3 года)
Продуктивность сеяных трав заметно снижается со временем. К третьему году пользования разница в контрольном варианте составляет 2-2,8 раза, в удобренных вариантах она менее заметна - 1,5-1,7 раза. Отличие урожая трав 1-го г.п. и 2-го г.п. составляет в среднем 20-30%, что объясняется, прежде всего, затухающим эффектом последействия фосфорно-калийных удобрений и значительным выпадением из травостоя растений клевера.
Таким образом, эффективной в данных условиях следует считать дозу фосфорных и калийных удобрений по 60-90 кг на 1 га под травы первого года жизни, а азотных удобрений - ежегодно по 30 кг на 1 га. Эта система обеспечивает получение 8-10 кг кормовых единиц на 1 кг д.в. удобрений.
5.4 Урожайность кормовых культур в зависимости от удобрений на торфяных почвах. В полевых опытах с рапсом установлено, что при односто-
роннем внесении азотных, фосфорных и калийных удобрений лишь действие калия существенно влияет на урожайность культуры. В парных сочетаниях удобрений в дозах по 60 кг/га действие калия также преобладало (рис. 5). Увеличение доли фосфора (№0Р90К30) или азота (Ы90РЗОКЗО) в составе удобрений не отразилось на урожайности рапса. Увеличение же доли калия (№0Р30К90) обеспечило получение дополнительно 9 ц/га с.в. (НСР05 = 4 ц/га).
Одним из путей увеличения производительности осушаемых почв является интенсификация их использования с помощью поукосных культур интенсивного типа. В наших исследованиях после уборки озимой ржи на зеленый корм высевался рапс. Период от посева до уборки составлял 60-70 дней (в отличие от раннелетнего посева поукосный рапс не повреждается крестоцветной блошкой).
□ рапс Нрапсп/у Возимая рожь
*- N1 - рапс 60, озимая рожь 40 кг/кг; N2 - рапс 90, озимая рожь 40 кг/га д.в.
Рисунок 5 - Влияние минеральных удобрений на урожайность рапса, рапса поукосно и озимой ржи, ц/га с.в (среднее за 3 года)
Рапс после озимой ржи также остро реагировал на внесение калийных удобрений. Внесение только 60 кг/га калия обеспечило увеличение его урожайности на 70%. Наивысшую прибавку урожая рапса (поукосно) обеспечило внесение полного удобрения с преобладанием доли калия.
Внесение К60 увеличивало урожайность озимой ржи почти в 1,5 раза. Фосфорные удобрения в дозе 60-90 кг/га д.в. оказались малоэффективными как при внесении в чистом виде, так и на азотно-калийном фоне. Озимую рожь на осушаемых торфяных почвах целесообразно подкармливать азотом весной в дозе 20-40 кг/га, которая обеспечивает растения азотом в начальный период весеннего отрастания до активизации азотпродуцирующих процессов в почве.
Установлено, что в благоприятные по погодным условиям годы урожайность зерна озимой ржи на контрольном варианте составляет 19,3 ц/га, а на варианте Р60К60+Ы20 (весной) - 30,6 ц/га. В неблагоприятные годы урожайность снижается до 14,4 и 22,4 ц/га соответственно. Таким образом, на осушаемых торфяных низинных почвах в составе полного удобрения должен преобладать калий, что гарантирует высокую продуктивность кормовых культур.
б Химический состав сельскохозяйственных культур, использование и баланс элементов питания в агроценозах
6.1 Влияние удобрений н известкования на содержание и баланс элементов питания в полевом севообороте на кислых почвах. На кислых почвах подтаёжной зоны установлено, что в полевом севообороте под влиянием удобрений увеличивается содержание азота в зерне ячменя с 2,17 до 2,69% (НСР<и = 0,25) на дерново-подзолистых почвах и с 2,17 до 2,47% (НСРМ = ОД5) на серых лесных, в зерне пшеницы с 2,66 до 2,97% (НСР0з = 0,30) и с 2,80 до 3,63% (НСРоз = 0,82) соответственно. На дерново-подзолистых почвах увеличилась концентрация азота в сене клевера 1-го г.п. с 3,38 до 4,30% (НСР05 = 0,60) и 2-го г.п. с 2,57 до 2,92% (НСР03 = 0,34). Известкование на фоне удобрений увеличивает содержание азота в соломе озимой ржи с 0,49 до 0,72% (НСРо5 = 0,15).
Вне зависимости от величины урожая и доз удобрений процентное содержание фосфора стабильное. Изменения отмечены только в зерне ячменя, где его концентрация увеличивается с 0,73 до 0,87% (НСРоз = 0,12), в клевере - с 0,62 до 0,83% (НСРоз - 0,18) на дерново-подзолистых почвах, в растениях льна - с 0,18 до 0,26% (НСРоз = 0,06) на серых лесных почвах.
Удобрения не повлияли на содержание калия в зерне изучаемых культур. Концентрация этого элемента увеличивается в соломе ячменя на дерново-подзолистой почве с 1,0 до 1,56% (НСРоз = 0,30), на серой лесной - с 0,71 до 0,85% (НСРоз = 0,12), в соломе овса на дерново-подаолистой - с 1,52 до 2,30% (НСРоз = 0,40). В ржаной соломе содержание калия возрастает на фоне известкования с 1,21 до 1,72% (НСРоз = 0,30).
Сравнительный анализ показал, что на дерново-подзолистых почвах концентрация азота в зерне озимой ржи меньше, а в клевере больше, чем на серых лесных. Известкование приводит к выравниванию потребления азота. Использование растениями фосфора и калия не зависит от типа почвы.
Продуктивность культур определяется не только концентрацией питательных элементов в растениях, но и их соотношением (Журбицкий, 1976; Ильин, 1977). Соотношения питательных веществ в вегетативной части изученных культур имеют близкие значения. В зерне по сравнению с соломой соотношение другое. Здесь значительно больше азота и фосфора, но меньше калия.
Установлено, что в составе всех культур, за исключением клевера 2-го года пользования, пшеницы и овса на дерново-подзолистой почве, существует обратная корреляционная зависимость между содержанием ионов азота и калия (г = - 0,75...- 0,98; у = 82,5 - 0,89 х). Соотношение ионов азота и фосфора в урожае клевера 2-го года пользования, пшеницы и овса также имеют обратную корреляционную зависимость (г = - 0,77...- 0,97; у = 56,0 - 0,1 х, у = 94,1 - 1,1 х). На серых лесных почвах эта закономерность проявилась на всех культурах за исключением клевера.
Между величиной урожая и долевым участием элементов питания в его составе (Ы+Р+К = 100%) существует корреляционная зависимость. На дерново-подзолистой почве продуктивность культур увеличивается при росте со-
держания азота с одновременным снижением содержания калия. Урожай ячменя положительно коррелирует с долевым присутствием азота (г = 0,64; у = 56,3 + 0,32 х) и отрицательно - калия (г = - 0,81; у = 23,89 - 0,42 х). У клевера (г = 0,72; у = 22,28 + 0,72 х по азоту и г = - 0,76; у = 64,85 - 0,69 х по калию) и пшеницы (г = 0,55; и г = - 0,79; у = 17,54-0,16 х соответственно) подобная зависимость. Урожай озимой ржи, льна-долгунца и овса не реагировал на изменения соотношений элементов питания.
На серой лесной почве только урожайность ячменя и пшеницы взаимосвязана с соотношением питательных веществ. Причем здесь не отмечено взаимовлияния урожая с долей калия. Рост урожая ячменя сопровождался увеличением доли азота (г = 0,85; у = 54,56+0,47х) и уменьшением доли фосфора (г = -0,82; у = 24,09-0,31х). Подобная закономерность отмечена у пшеницы (г = 0,67; у = 57,87+0,55 х и г = - 0,63; у = 23,61-0,31 х соответственно).
Расчет баланса элементов питания и его интенсивность в севообороте проведен по двум вариантам: первый - при условии полного отчуждения продукции с поля, второй - когда солома остается в поле (табл. 4).
Таблица 4 - Баланс элементов питания в севообороте
Статья баланса ШРОКО Ы90Р90К90 ГО0Р90К90+изв-е
N | Р205 | К20 N | Р205 | К20 N | Р205 | К20
Дерново-подзолистая почва
Внесено, кг/га 0 0 0 435 360 360 435 360 360
Вынос кг/га общий 266 74 204 528 168 424 599 197 486
б/соломы 231 62 149 454 135 269 499 159 318
Баланс кг/га общий -266 -74 -204 -93 192 -64 -164 163 -126
б/соломы -231 -62 -149 -19 225 91 -64 201 42
Серая лесная почва
Внесено, кг/га 0 0 0 495 390 390 495 390 390
Вынос кг/га общий 344 98 284 587 166 476 654 194 478
б/соломы 285 67 233 479 131 304 547 155 306
Баланс кг/га общий -344 -98 -284 -92 224 -86 -159 196 -88
б/соломы -285 -67 -233 16 259 86 -52 235 84
Минимальные дозы удобрений (ЫЗОРЗОКЗО) в 8-польном севообороте на дерново-подзолистых и серых лесных почвах определяют отрицательный баланс азота и калия, нулевой - фосфора; средние дозы (Ы60Р60К60) - отрицательный баланс азота и калия, положительный - фосфора. Применение повышенных доз (Ы90Р90К90 - 435-495 кг азота, 360-390 кг фосфора, 360-390 кг калия за севооборот) обеспечивает слабоотрицательный баланс по азоту и калию, положительный - по фосфору. Оставление в поле соломы зерновых культур (50% полей севооборота) обуславливает нулевой баланс азота, положительный
- фосфора и калия. Известкование почвы снижает интенсивность баланса, что говорит о необходимости применения повышенных доз азотных и калийных удобрений при известковании кислых почв.
Нами установлено, что для получения 1,0 т общей продукции севооборота тратится 26-30 кг азота, 8-10 кг фосфора и 18-21 кг калия. Расход элементов питания зависит от генетической обусловленности культуры и в меньшей мере от системы удобрений и условий возделывания.
Разработка систем удобрений предусматривает знания об использовании элементов питания выращиваемыми культурами. В наших опытах коэффициент использования азота из удобрений (КИУ) по севообороту составляет зерном от 40 до 70%, соломой - в 2-3 раза ниже. Коэффициенты использования фосфора из удобрений невысокие - 10-15% зерном и 6-8% соломой. Калий удобрений, наоборот, потребляется больше соломой - 20-35 %, зерном - 10-15%. КИУ азота клевером 1 г.п. 63-81% на дерново-подзолистых почвах и 82-100% - на серых лесных.
Таким образом, минеральные удобрения влияют на концентрацию, соотношение и использование элементов питания сельскохозяйственными культурами, что даёт возможность формирования качественных показателей продукции и регулирования интенсивности баланса питательных веществ в севообороте.
6.2 Влияние минеральных удобрений на содержание н баланс элементов питания в многолетних травах. На дерново-подзолистых почвах под влиянием удобрений увеличивается концентрация азота в сене многолетних трав 1-, 2- и 3-го года пользования на 0,27-0,45% (НСР0з= 0,21-0,33).
На серых лесных почвах удобрения обусловили незначительное увеличение концентрации азота только в первый год пользования с 1,30 до 1,52% (НСРоз = 0,20). Последействие фосфорных удобрений повлекло увеличение содержания фосфора в травах 1-го и 2-го г.п. на дерново-подзолистых на 0,15 и 0,08% соответственно, а также в травах 2-го и 3-го г.п. на серых лесных почвах на 0,08 и 0,07% (НСР = 0,04). Калийные удобрения обусловили повышение концентрации калия в сене 1 г.п. на дерново-подзолистых почвах с 1,7 до 2,37% (НСР = 0,30). Известкование почв не влияет на концентрацию элементов питания в сене многолетних трав.
Соотношения элементов питания в составе урожая многолетних трав на дерново-подзолистых и серых лесных почвах имеют близкие значения и мало зависят от удобрений. На торфяных почвах показатели совершенно другие. Здесь, в отличие от минеральных почв, почти в два раза больше доля азота, а калия, наоборот, меньше. Применённая схема удобрений обеспечивает положительный баланс по азоту и фосфору и отрицательный по калию, что связано с увеличением концентрации калия в многолетних травах под влиянием удобрений и высокими коэффициентами его использования.
Таким образом, посредством применения минеральных удобрений на дерново-подзолистых и серых лесных почвах возможно регулирование состава питательных веществ в сене многолетних трав, что дает возможность корректировки рациона кормления животных.
6.3 Влияние удобрений на содержание и баланс элементов питания при возделывании кормовых культур на торфяных почвах. Анализ растений рапса, отобранного в полевых опытах, показал, что минеральные удобрения влияют на его химический состав. Наиболее стабильна в растениях концентрация фосфора (0,68-0,91%), изменчива концентрация азота (2,8-4,14%) и калия (0,73-2,17%). Ионы азота и калия, а также калия и кальция, проявляют антагонистические отношения при потреблении растениями (г = 0,6-0,8).
Установлено, что с увеличением дозы калийных удобрений концентрация калия в рапсе возрастает (0,73% - на контроле, 1,97-2,17% - при внесении К90-120), что сопровождает рост урожайности (г = 0,79-0,87). Химический состав озимой ржи стабилен (И- 1,84-1,99, Р205-0,57-0,65, К20- 1,64-1,76%) и мало зависит от удобрений.
Сравнение элементного состава растений рапса и озимой ржи показало, что разные культуры, выращенные в одних и тех же условиях, обладают различной способностью к потреблению элементов минерального питания.
Удобрения влияют и на соотношение элементов питания в рапсе. Без удобрений соотношение N : Р : К составляло 72:15:13, при внесении ЮОРЗОКЗО - 65:13:22. Увеличение дозы калия в полном удобрении (Ы30Р30К90) снижает долю потребленного азота и увеличивает присутствие калия (г = - 0,84 ±0,17). В урожае озимой ржи соотношение элементов питания практически не зависит от удобрений (46:14:40 - на контроле, 45:15:40 - при внесении Ы20Р60К60).
Применение N30-60 под рапс, N20-40 под озимую рожь, Р30-60 и К120 под обе культуры обеспечивает высокую их продуктивность. При этом складывается отрицательный (-112...-60 кг/га соответственно) баланс по азоту, положительный (+17...+ 37 кг/га) по фосфору, слабоотрицательный (- 30) и нулевой по калию.
Коэффициент использования растениями азота и калия из удобрений на торфяных почвах в большинстве случаев превосходит 100%, что указывает на вовлечение в питание растений и почвенных запасов. КИУ по фосфору - 2537%.
Удобрения по-разному влияют на питательную ценность кормовых культур. Содержание жира в рапсе (0,31-0,37%) не зависит от удобрений. На удобренных вариантах в рапсе возрастает количество клетчатки (с 3,8 до 4,6%) и безазотистых экстрактивных веществ (с 2,9 до 4,3%), количество кормопротеи-новых единиц увеличивается более чем в 1,5 раза и составляет 80-90 ц/га против 55 ц/га на контроле.
Известно, что у животных при неблагоприятном соотношении в корме макроэлементов развивается тетания (Георгиевский и др., 1979; Клищенко, 1980). В наших опытах соотношение К с суммой Са + в рапсе складывалось благоприятно и составляло в зависимости от удобрений от 0,2 до 0,8. Соотношение же Са с Р достигало 6,6-8,7 при весеннем посеве и 3,4-5,2 - при поукос-ном. Рацион, включающий рапс весеннего посева, нуждается в корректировке минеральными добавками. В корме, полученном из озимой ржи, соотношение К: Са + составляло 1,2-2,0, что не превышает допустимого значения (2,2).
7 Химическая мелиорация кислых почв
7.1 Почвенная кислотность и требования к ней сельскохозяйственных культур. Установлено, что в структуре обменной кислотности дерново-подзолистых и серых лесных почв с ярко выраженными подзолообразователь-ными признаками доминируют ионы алюминия. В темно-серых почвах в формировании обменной кислотности почв основную роль играет водород. В составе обменной кислотности более высокогумусированных почв преобладают ионы водорода. Здесь же возрастает и гидролитическая кислотность (Трубников, 2011).
Растения по-разному реагируют на почвенную кислотность и отзываются на известкование, что необходимо учитывать при районировании сельскохозяйственных культур. На дерново-подзолистой почве клевер, озимая рожь, ячмень, пшеница и лён-долгунец проявляют заметную чувствительность к почвенной кислотности и положительно реагируют на её известкование. Внесение повышенных доз удобрений (Ы90Р90К90) сглаживает негативное влияние кислотности почвы, то есть при изменении условий минерального питания растения иначе реагируют на почвенную кислотность (рис. 6).
1
Л л
I ■:' ■ ■ ■ ■
аыоРоКо
1ЫоРоКо+изв.
/ X ^ / *
0№ОР9ОК9О
1№0Р9(Ж90+изв.
Дерново-подзолистые почва
/ / / У ✓
НЫоРоКо
■ №РоКо+изв
□ №0Р90К90
I №0Р9(Ж90+изв
Серые лесные почвы
Рисунок 6 - Отзывчивость культур на известкование, ц/га з.ед.
На серой лесной почве чувствительность культур к повышенной кислотности менее выражена. Реакцию на известкование (только на нулевом фоне) проявили пшеница и ячмень, а лён-долгунец и озимая рожь - на нулевом и удобренном фонах. Таким образом, реакция сельскохозяйственных культур на
кислотность почв и их известкование зависит не только от их биологических особенностей, но и от типа почв, а также от уровня их обеспеченности элементами питания.
7.2 Известкование дерново-подзолистых и серых лесных почв в полевом севообороте. Проведенные исследования показали, что в севообороте пар - озимая рожь - ячмень+клевер - клевер 1-го года пользования - клевер 2-го года пользования - лён-долгунец - пшеница - овёс на дерново-подзолистых почвах белитовая мука в дозах 3, 6, 9 т/га на фоне полного удобрения (№ЮР90К90) не оказывали влияния на урожайность озимой ржи. Вместе с тем применение мелиоранта без удобрений и на фоне минимальных доз (ЫЗОРЗОКЗО) положительно влияло на величину урожая. То есть при достаточном уровне минерального питания известкование неэффективно.
Урожайность ячменя заметно увеличивалась при известковании в дозах по 1,0 и 1,5 г.к. (6 и 9 т/га), что согласуется с известной отзывчивостью этой культуры на изменение почвенной кислотности. Клевер положительно реагировал на известкование только в 1-й год пользования (прибавка 2,0 ц/га з.ед.). Значительную отзывчивость на известкование проявил также лён-долгунец (3,2 ц/га з.ед.) и пшеница (3,1-3,7 ц/га з.ед). Овес на известкование не реагировал. Оценивая севооборот в целом, видно, что наибольшая прибавка от известкования на дерново-подзолистых почвах получена в посевах льна-долгунца (технические культуры - 12-15%), наименьшая - при возделывании клевера (кормовые культуры - 2-5%) (рис. 7).
о«*' .<*>■
✓
□ зерновые В технические Ш кормовые
/ /
Дерново-подзолистая почва
Серая лесная почва
Рисунок 7 - Влияние известкования на продуктивность севооборота, ц/га з.ед.
Зерновые культуры формируют дополнительно 1,8-2,1 ц/га з.ед. (10-12%). При оценке общей продуктивности севооборота оказалось, что за счет известкования можно получать дополнительно 1,5-2,0 ц зерновых единиц с 1 га. Для
севооборота на дерново-подзолистой почве оптимальной можно считать дозу мелиоранта, рассчитанную на нейтрализацию полной величины гидролитической кислотности (6 т/га) на фоне удобрений.
На серых лесных почвах внесение белитовой муки по полной величине г.к. (9 т/га) на фоне №0Р90К90 обусловило получение дополнительного урожая озимой ржи 1,6 ц/га и льна-долгунца 4,9 ц/га з.ед. Внесение мелиоранта из расчета полуторной величины г.к. позволило увеличить урожай зерна ячменя на 2,3 ц/га. Остальные культуры севооборота не прореагировали на известкование. Известкование не изменило средний сбор зерновых единиц и выход их с 1 га севооборотной площади.
Известкование дерново-подзолистых почв существенно влияет на почвенную кислотность. Через год после внесения мелиоранта величина рН увеличилась с 4,7 до 5,6 (доза по 0,5 г.к.) до 6,7 (доза по 1,0 г.к.). Наблюдения, проведенные через 4 и 7 лет показали, что величина рН последовательно снижается до 5,0 при известковании по 0,5 г.к, до 5,8 - по 1,0 г.к. и до 6,0, если доза рассчитывалась по 1,5 г.к. Гидролитическая кислотность и степень насыщенности почв основаниями также изменялись соответственно времени действия мелиоранта и его дозе. Удобрения не оказывали заметного влияния на почвенную кислотность.
В полевых опытах установлено, что известкование, нейтрализуя кислотность почвы, существенно влияет на ее протеолитическую и целлюлозолитиче-скую активность. Активность протеаз в слое 0-20 и 20-40 см удваивается, активность целлюлаэ возрастает на 180% в слое 0-20 см и на 168% в слое 20-40 см. Таким образом, известкование, повышая биологическую активность почв, создает позитивные условия для трансформации азотистых соединений и в конечном итоге улучшает азотное питание растений.
8 Биоэнергетическая эффективность удобрений и известкования
в севообороте
В опытах с органическими удобрениями установлено, что на дерново-подзолистых и серых лесных почвах наивысший энергетический коэффициент (ЭК) соответственно 1,76 и 1,86 получен при внесении 60 т/га навоза на фоне удобрений и известкования. Биоэнергетическая оценка применения минеральных удобрений в севообороте показала, что минимальные дозы удобрений (ЫЗОРЗОКЗО) имеют высокую биоэнергетическую отдачу (ЭК = 2,2-2,6), что объясняется высокой отзывчивостью культур на удобрения и существенной окупаемостью удобрений урожаем.
Высокие показатели по биоэнергетической эффективности достигнуты при возделывании многолетних трав - ЭК = 4,2-4,7 на дерново-подзолистых почвах и 5,0-5,4 - на серых лесных. Это объясняется значительно меньшими энергетическими затратами на технологию их возделывания и высокой продуктивностью многолетних трав.
Биоэнергетические затраты, связанные с известкованием, не окупаются. На дерново-подзолистых почвах энергетический коэффициент снижается с 1,86 (фон >1РК) до 1,77 (фон +извеспсование), на серых лесных почвах - с 1,91 до 1,80 соответственно. Это объясняется невысокой отзывчивостью культур на известкование при значительных энергетических затратах на химическую мелиорацию кислых почв. В целом энергетический коэффициент выше на серых лесных почвах по сравнению с дерново-подзолистыми.
ВЫВОДЫ
1. Серые лесные и дерново-подзолистые почвы нечернозёмной зоны Приенисейской Сибири имеют провинциальные особенности, которые необходимо учитывать при формировании адаптивно-ландшафтной системы земледелия. Реализация её расширит производственные возможности территории, представляющей перспективный резерв для увеличения площадей пашни в регионе.
2. Статистические связи между урожайностью культур и свойствами почв позволили построить математические модели эффективного плодородия почв. Для оценки уровня плодородия серых лесных почв объективна модель У = Г х (М х (рН х Р) с прогнозирующим эффектом 72%, а для объединённой оценки уровня плодородия серых лесных и дерново-подзолистых почв модель У = Г х (М х (рН х ФГ)) и У = Г х (рН х (М х Р)) с вероятностью прогноза 77-78 %. Во всех моделях с высокой долей распознаваемости первое место занимает гумус, высокий ранг имеет мощность гумусового горизонта. Присутствие в моделях рН и Р указывает на возможность повышения урожайности за счёт изменения кислотности и повышения содержания Р20] в почвах.
3. Длительное (90-100 лет) использование кислых почв в производственных условиях обуславливает тенденцию к снижению содержания гумуса на 0,7-0,9%. Ежегодное применение навоза за такой же период повысило содержание гумуса, подвижных фосфатов и калия, снизило кислотность почвы. Навоз интенсифицирует микробиологическую активность в кислых почвах, что обуславливает увеличение содержания минеральных форм азота.
4. В восьмипольном севообороте на дерново-подзолистой и серой лесной почвах систематическое внесение минеральных удобрений не влияет на содержание гумуса (0,1-0,2 %) и показатели почвенной кислотности (0,1-ОД рН; 0,5-0,9 мг-экв/100 г Нг), но увеличивает содержание доступных фосфатов на 1,8-2,5 мг/100 г и калия на 2,0-2,6 мг/100 г почвы.
Влияние калийных удобрений на содержание и изменение различных форм калия в почвах зависит как от доз их применения, так и от исходного содержания элемента в почве. Для относительного увеличения необменной, обменной и водорастворимой форм калия на дерново-подзолистых почвах с повышенным их содержанием требуются более высокие дозы удобрений, чем на почвах, менее обеспеченных калием.
При высоком увлажнении торфяных почв внесённый калий остается в легкоподвижном состоянии и способен легко мигрировать по почвенному профилю, поэтому применение удобрений должно быть ежегодным в расчете на величину планируемого урожая.
5. Применение навоза существенно увеличивает продуктивность полевого севооборота на кислых почвах. Для всех культур высокоэффективна минимальная доза минеральных удобрений (ЮОРЗОКЗО), обеспечивающая рост продуктивности полевого севооборота на дерново-подзолистых почвах на 42%, на серых лесных на 34%. Внесение Ы60-90Р60-90К60-90 увеличивает этот показатель до 94 и 57% соответственно.
6. Система удобрений многолетних трав включает внесение основного удобрения в дозах N30-60Р60-90К60-90 и ежегодную подкормку азотом (30 кг/га), что обеспечивает ежегодное получение 30-35 ц/га сена.
7. На торфяных низинных почвах в первом минимуме находится калий, поэтому оптимальной следует считать дозу ЫЗОРЗО-бОКЭО под рапс, обеспечивающую получение до 60 ц/га с.в. и Р60К90+Ы20-40 (весной) под озимую рожь для получения урожая 220-240 ц/га зеленой массы и до 30 ц/га зерна. Максимальную продуктивность осушаемого гектара - 110 ц/га сухого вещества -формирует звено севооборота озимая рожь + рапс поукосно.
8. Удобрения влияют на содержание элементов питания и их соотношения в сельскохозяйственных культурах. На дерново-подзолистых и торфяных почвах существует устойчивая отрицательная зависимость между содержанием в растениях ионов азота и калия, а на серых лесных почвах и между азотом и фосфором, что влияет на урожайность культур и качество продукции.
9. Внесение 495 кг азота, 390 кг фосфора и 390 кг калия за ротацию вось-мипольного севооборота на кислых почвах обеспечивает слабоотрицательный баланс по азоту и калию, положительный - по фосфору. Оставленная в поле солома зерновых культур (50% полей севооборота) обусловливает нулевой баланс азота, положительный - фосфора и калия. Это подчёркивает экологическую значимость соломы как компонента биологического круговорота веществ в адаптивно-ландшафтном земледелии.
10. На 1,0 т з.ед. общей продукции севооборота требуется 26-30 кг азота, 8-10 кг фосфора и 18-21 кг калия. Коэффициент использования азота из удобрений по севообороту составляет от 40 до 70% зерном, соломой - в 2-3 раза ниже. Коэффициенты использования фосфора из удобрений невысокие -10-15% зерном и 6-8% соломой. Калий удобрений, наоборот, потребляется больше соломой - 20-35%, зерном - 10-15%.
11. Реакция сельскохозяйственных культур на кислотность почв и их известкование зависит от их биологических особенностей, генетической принадлежности почв и уровня их обеспеченности элементами питания. Нейтрализация почвенной кислотности повышает биологическую активность почв, что обуславливает улучшение азотного питания растений.
На дерново-подзолистых почвах доза мелиоранта по 1,0 г.к. на фоне полного удобрения обеспечивает увеличение продуктивности севооборота на
1,5-2,0 ц з.ед. с 1 га. На серых лесных почвах известкование на фоне полного удобрения неэффективно. Оптимальная величина рН для севооборота 5,5-5,8.
12. Преимущество по биоэнергетической эффективности имеют невысокие дозы минеральных удобрений: на дерново-подзолистых почвах -N30-60Р30-60Ю0-60, на серых лесных почвах - ШОРЭОКЗО. Применение навоза повышает энергетический коэффициент по севообороту с 1,4 до 1,8.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Специализацию растениеводства в подтаежной зоне Приенисейской Сибири целесообразно ориентировать на производство зеленых и грубых кормов, фуражного зерна пшеницы, ячменя и овса, продовольственного зерна озимой ржи, а также соломы и семян льна-долгунца.
2. Севооборот пар - озимая рожь - ячмень с подсевом клевера - клевер 1-го г.п. - клевер 2-го г.п. - лён-долгунец - пшеница - овёс обеспечивает высокую продуктивность пашни и удовлетворительное фитосанитарное состояние агрофитоценоза на дерново-подзолистых и серых лесных почвах.
Для производства кормов полевые севообороты целесообразно чередовать посевом злаково-бобовых многолетних трав (тимофеевка, овсяница, кострец, клевер) с 4-5-летним сроком использования.
3. Необходимо применять местные ресурсы - навоз (60 т/га), солому. Под каждую культуру севооборота вносить по 30 кг/га д.в. азотных, фосфорных и калийных удобрений, что обеспечивает наибольшую окупаемость удобрений. Более высокие дозы (60-90 кг/га д.в.) увеличивают урожайность культур, но при этом снижается окупаемость 1 кг д.в. удобрений. Под Клевер многолетние злаковые и злаково-бобовые травы азотные удобрения (N30) следует вносить ежегодно весной с обязательным боронованием, фосфорно-калийные (Р60-90К60-90) - перед посевом с покровной культурой.
На торфяных почвах с низким содержанием калия оптимальная доза удобрений под рапс составляет Ш0Р30-60К90, под озимую рожь -Р60К90 + N20 (весной). Максимальную продуктивность осушаемого гектара формирует звено севооборота - озимая рожь + рапс поукосно.
4. Фосфоритную муку следует применять на кислых почвах с низким содержанием доступных фосфатов на фоне азотно-калийных удобрений.
Известкование кислых почв лучше проводить в севооборотах с озимой рожью, ячменём, клевером, льном-долгунцом, пшеницей, положительно отзывающихся на известкование на фоне минимальных доз удобрений. Доза мелиоранта в зависимости от величины гидролитической кислотности 3-6 т/га.
СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Трубников, Ю.Н. Оценка фосфоритов юга Красноярского края / Ю.Н. Трубников, A.A. Выручек // Агрохимический вестник. - 1998. - № 5-6. -С. 25.
2. Кураченко, H.JI. Влияние удобрений и мелиорантов на структурно-агрегатное состояние серых лесных почв и содержание в них лабильных гумусовых веществ / H.JI. Кураченко, Ю.Н. Трубников // Агрохимия. - 2002. - № 5. -С. 17-21.
3. Трубников, Ю.Н. Оценка качества фосфоритов Приенисейской Сибири / Ю.Н. Трубников //Плодородие. - 2005. - № 4. - С. 9-11.
4. Трубников, Ю.Н. Влияние удобрений и известкования на урожай клевера в подтаежной зоне Приенисейской Сибири / Ю.Н. Трубников // Кормопроизводство. - 2005. - № 9. - С. 18-20.
5. Трубников, Ю.Н. Влияние удобрений на продуктивность многолетних трав на нечернозёмных почвах Приенисейской Сибири / Ю.Н. Трубников // Кормопроизводство. - 2006. - № 2. - С. 12-14.
6. Трубников, Ю.Н. Плодородие огородных почв при длительном внесении навоза / Ю.Н. Трубников // Плодородие. - 2007. - № 5. - С. 6-7.
7. Трубников, Ю.Н. Эффективность известкования кислых почв Сибири / Ю.Н. Трубников, И.Н. Минина, В.К. Каличкин // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2008. - № 8. - С. 5-10.
8. Сурин, H.A. Перспективы возделывания ячменя на кислых почвах в подтайте Красноярского края / H.A. Сурин, Ю.Н. Трубников, С.А. Герасимов // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2010. - № 10. - С. 5-13.
9. Трубников, Ю.Н. Кислые почвы Приенисейской Сибири и отзывчивость сельскохозяйственных культур на известкование / Ю.Н. Трубников // Достижения науки и техники АПК. -2011. -№ 1. -С. 19-21.
10. Трубников, ЮЛ. Химический состав сельскохозяйственных культур и баланс элементов питания на серых лесных почвах Красноярского края / Ю.Н. Трубников // Достижения науки и техники АПК. - 2011. - № 3. - С. 16-18.
11. Трубников, Ю.Н. Минеральные удобрения и продуктивность полевого севооборота в условиях подтайги Приенисейской Сибири / Ю.Н. Трубников // Земледелие. - 2011. - № 5. - С. 13-14.
12. Трубников, Ю.Н. Эффективность органических удобрений на кислых почвах Приенисейской Сибири / Ю.Н. Трубников // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2012. - № 1. - С. 24-30.
13. Трубников, Ю.Н. Эффективность минеральных удобрений на дерново-подзолистых почвах Приенисейской Сибири / Ю.Н. Трубников // Плодородие.-2012.-№2.-С. 16-18.
14. Трубников, Ю.Н. Оценка влияния минеральных удобрений и известкования на химический состав культур севооборота и баланс элементов питания в почвах Красноярского края / Ю.Н. Трубников // Агрохимический вестник. -2012,- №6. -С. 14-16.
Монография
15. Озимая рожь в Восточной Сибири / С.И. Лисунова, В.В. Лисунов, Ю.Н. Трубников, В.К. Пурлаур; ГНУ Красноярский НИИСХ Россельхозакаде-мии. - Красноярск, 2013. -173 с.
Публикации в других изданиях
16. Трубников, Ю.Н. Влияние минеральных удобрений на продуктивность и химический состав озимой ржи и рапса на торфяно-болотной почве Ю.Н. Трубников // Науч.-техн. бюл. ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - 1985. -Вып. 21.-С. 38-43.
17. Трубников, Ю.Н. Влияние почвенной кислотности на продуктивность сельскохозяйственных культур и значение известкования в повышении плодородия кислых почв / Ю.Н. Трубников, В.В. Короткова // Повышение эффективности использования мелиорируемых и эродированных земель в Восточной Сибири: сб. науч. тр. ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 1986. - С. 129-135.
18. Трубников, Ю.Н. Обеспеченность калием осушаемых торфяно-болотных почв Средней Сибири / Ю.Н. Трубников // Плодородие почв и агротехника сельскохозяйственных культур в Восточной Сибири: сб. науч. тр. ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние; Краснояр. НИИСХ. - Новосибирск, 1990. - С. 93-99.
19. Трубников, ЮЛ. Влияние влажности и температуры торфяно-болотной почвы на режим легкорастворимых форм калия и некоторые особенности его миграции / Ю.Н. Трубников // Особенности агротехники сельскохозяйственных культур в Восточной Сибири: сб. науч. тр. / РАСХН. Сиб. отд-ние; Краснояр. НИИСХ. - Новосибирск, 1991. - С. 83-87.
20. Трубников, Ю.Н. Эффективность известкования на кислых почвах подтаежной зоны Красноярского края / Ю.Н. Трубников // Плодородие почв и агротехника сельскохозяйственных культур в Восточной Сибири: сб. науч. тр. / ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние; Краснояр. НИИСХ. - Новосибирск, 1992. - С. 50-57.
21. Трубников, Ю.Н. Влияние удобрений на продуктивность льна-долгунца в Приенисейской Сибири / Ю.Н. Трубников, Л.У. Александрова // Земледелие и селекция в Приенисейской Сибири: сб. науч. тр. / РАСХН. Сиб. отд-ние; Краснояр. НИИСХ. - Красноярск, 1996. - С. 136-140.
22. Топтыгин, В.В. Моделирование эффективного плодородия пахотных почв / В.В. Топтыгин, Ю.Н. Трубников, П.В. Пасиков // Эколого-экономические аспекты обеспечения эффективного использования земельных ресурсов Красноярского края. Ч. 1. Сохранение и воспроизводство потенциального и эффективного плодородия почв. - Красноярск: Гротеск, 2001. - С. 79-90.
23. Трубников, Ю.Н. Изменение плодородия серых лесных почв при монокультуре картофеля в подтаежной зоне Средней Сибири / Ю.Н. Трубников // Устойчивое землепользование в экстремальных условиях. - Улан-Удэ: Изд-во БГСХ, 2003.-С. 137-140.
24. Трубников, Ю.Н. Возделывание многолетних трав на кислых почвах Средней Сибири / Ю.Н. Трубников // Почвы Сибири, их использование и охрана. - Абакан, 2003. - С. 33-37.
25. Трубников, Ю.Н. Характеристика дерново-подзолистых почв подтаежной зоны Приеиисейской Сибири / Ю.Н. Трубников // Почвы Сибири: особенности функционирования и использования: сб. науч. ст. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2006. - С. 23-28.
26. Трубников, Ю.Н. Агрохимические приемы повышения плодородия нечернозёмных почв Приеиисейской Сибири / Ю.Н. Трубников, Н.Г. Рудой, A.A. Крючков // Научное обеспечение отрасли растениеводства в экстремальных условиях Сибири. - Красноярск: Гротеск, 2006. - С. 238-244.
27. Трубников, Ю.Н. Известкование кислых почв Приеиисейской Сибири / Ю.Н. Трубников // Роль сельскохозяйственной науки в развитии АПК Приан-гарья. - Иркутск: Изд-во ин-та географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2007. -С. 79-82.
28. Трубников, Ю.Н. Агрогенное изменение свойств нечернозёмных почв Средней Сибири / Ю.Н. Трубников // Изучение, освоение и использование почв Сибири. - Новосибирск, 2008. - С. 183-189.
29. Трубников, Ю.Н. Агрохимическая характеристика серых лесных почв Красноярского края / Ю.Н. Трубников, Э.И. Крупкина, Т.А. Сньггкова // Роль науки в развитии сельского хозяйства Приеиисейской Сибири. - Красноярск: Гротеск, 2008. - С. 152-157.
30. Трубников, Ю.Н. Структура и некоторые особенности почв подтайги Приеиисейской Сибири / Ю.Н. Трубников // Роль науки в развитии сельского хозяйства Приеиисейской Сибири. - Красноярск: Гротеск, 2008. - С. 158-166.
31. Трубников, Ю.Н. Влияние удобрений на содержание и формы калия в почвах / Ю.Н. Трубников // Длительное применение удобрений. Агрохимические, агрономические и экологические аспекты: мат-лы V Сибирских агрохимических Прянишниковеких чтений. - Новосибирск, 2011. - С. 226-231.
32. Трубников, Ю.Н. Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистых и серых лесных почв в агроценозах / Ю.Н. Трубников // Почвы Сибири: особенности функционирования и использования: сб. науч. ст., по-свящ. памяти П.С. Бугакова / под ред. В.В. Чупровой; Краснояр. гос. аграр. ун-т.
- Красноярск, 2012. - Вып. 4. - С. 115-122.
Рекомендации
33. Агрохимические основы повышения производительной способности торфяных почв и технологии возделывания кормовых культур в Восточной Сибири: рекомендации / Н.Г. Рудой, Л.Р. Мукина, Ю.Н. Трубников. - Новосибирск, 1991.-36 с.
34. Воспроизводство плодородия почв и эффективное землепользование в подтаежной зоне Красноярского края: рекомендации / Ю.Н. Трубников [и др.].
- Красноярск: Гротеск, 2003. - 54 с.
35. Пути повышения плодородия почвы и рекомендованные сорта сельскохозяйственных культур в Красноярском крае: рекомендации / Р.В. Алхи-менко, Ю.Н. Трубников [и др.]. - Красноярск, 2009. - 93 с.
36. Химическая защита зерновых культур в Красноярском крае: метод, рекомендации / В.К. Пурлаур, Ю.Н. Трубников [и др.]. - Красноярск, 2009. -105 с.
37. Инновационные технологии производства продукции растениеводства: рекомендации / А.Т. Аветисян, Ю.Н Трубников [и др.]. - Красноярск, 2011. -С. 11-16.
38. Технология возделывания кормовых культур в Красноярском крае: руководство / А.Т. Аветисян, Ю.Н Трубников [и др.]. - Красноярск, 2012.-150 с.
Свидетельство
39. Трубников Ю.Н. Моделирование урожайности сельскохозяйственных культур в севообороте на кислых почвах Приенисейской Сибири: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013611030; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 9.01.2013.
Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953.П. 000381.09.03 от 25.09.2003 г. Подписано в печать 12.09.2013 Формат 60x84/16 Бумага тип. № 1. Печать - ризограф. Усл. печ. л. 2,0 Тирах 100 экз. Заказ № 694 Издательство Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул. Ленина, 117
13-13043
2012343271
2012343271
Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Трубников, Юрий Николаевич, Красноярск
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК СИБИРСКОЕ РЕГИОНАЛЬНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
Государственное научное учреждение Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства
™ мии
ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ НЕЧЕРНОЗЁМНОЙ ЗОНЫ ПРИЕНИСЕЙСКОЙ СИБИРИ
Специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство
Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
На правах рукописи УДК 631.452: 631.415.2 (571.51)
05201 351 990
ТРУБНИКОВ ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ
Красноярск 2013
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.................................................................................... 4
Глава 1. Агрохимические методы повышения эффективного плодородия
почв нечернозёмной зоны (состояние проблемы).............................. 12
Глава 2. Объекты, условия и методы проведения исследований
2.1. Объекты исследований ...........................................................36
2.2. Погодные условия...................................................................39
2.3. Методы исследований...............................................................41
Глава 3. Условия формирования и характеристика почв нечернозёмной зоны
3.1. Экологические условия формирования почв......................................46
3.2. Структура и основные особенности почвенного покрова..................52
3.3. Характеристика дерново-подзолистых, серых лесных и торфяных низинных почв....................................................................................58
Выводы......................................................................................83
Глава 4. Изменение агрохимических свойств почв в агроценозах
4.1. Моделирование эффективного плодородия кислых почв в агроценозах. 85
4.2. Влияние удобрений на агрохимические и физико-химические свойства почв..........................................................................................89
4.3. Калий в земледелии нечернозёмной зоны.................................... 113
Выводы.....................................................................................139
Глава 5. Эффективность удобрений на дерново-подзолистых, серых лесных и торфяных низинных почвах
5.1. Эффективность органических удобрений в севообороте на кислых почвах ..............................................................................................143
5.2. Влияние минеральных удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность полевого севооборота................................ 146
5.3. Влияние минеральных удобрений на продуктивность многолетних трав..........................................................................................159
5.4. Урожайность кормовых культур в зависимости от удобрений на торфяных почвах................................................................................................165
Выводы.....................................................................................171
Глава 6. Химический состав сельскохозяйственных культур, использование и баланс элементов питания в агроценозах...........................173
6.1. Влияние удобрений и известкования на содержание и баланс элементов питания в полевом севообороте на кислых почвах............................... 174
6.2. Влияние минеральных удобрений на содержание и баланс элементов питания в многолетних травах........................................................... 193
6.3. Влияние удобрений на содержание и баланс элементов питания при возделывании кормовых культур на торфяных почвах..............................196
Выводы....................................................................................210
Глава 7. Химическая мелиорация кислых почв
7.1. Почвенная кислотность и требования к ней сельскохозяйственных культур ..........................................................................................214
7.2. Известкование дерново-подзолистых и серых лесных почв в полевом
севообороте..............................................................................224
Выводы....................................................................................237
Глава 8. Биоэнергетическая эффективность удобрений и известкования
в севообороте...........................................................................239
Общие выводы.........................................................................243
Рекомендации производству.......................................................246
Библиографический список литературы........................................248
Приложения.............................................................................292
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В настоящее время сельскохозяйственное производство концентрируется в основном на территориях с относительно благоприятными природно-климатическими и социально-экономическими условиями. Однако есть причины (социальные, экономические, экологические), диктующие необходимость получения сельскохозяйственной продукции и в менее благоприятных, отдаленных, малозаселенных, слабо индустриальных районах. В Приенисейской Сибири - это большинство административных районов, относящихся, согласно природному районированию, к зоне таежных и подтаежных ландшафтов.
Потребление продовольственных товаров, определенных медицинскими нормами, особенно по продуктам животноводства за счет собственного производства в регионе не достигнуто (Межрегиональная схема специализации ...). Создание новых территориально-промышленных комплексов (нефтегазовые месторождения Ванкора и Юрубчино-Тахомской зоны, объекты Нижнего Приангарья и т.д.) предполагает привлечение дополнительной рабочей силы, что увеличит объем потребления продуктов питания.
Вступление России в ВТО диктует необходимость повышения производительности и конкурентоспособности собственного территориального сельскохозяйственного производства. Поэтому, эффективное использование агропромышленного потенциала нечернозёмной зоны Сибири имеет важное стратегическое значение.
Основная доля почв нечернозёмной зоны, пригодных для сельскохозяйственного использования, приходится на юго-восточную оконечность Западной Сибири и юго-западную часть Средней Сибири в бассейнах рек Енисея, Ангары и Чулыма (Бугаков и др., 1981; Ершов, 2000; Трубников, 2008в). Биоклиматический потенциал здесь значительно ниже смежной обжитой территории лесостепи, следовательно, при проектировании систем земледелия, необходимо тщательно учитывать особенности почвенных условий
(Берзин, Полосина. 1990, 1992; Лисунов, 2002; Рудой, 2010).
4
Земледелие имеет локальный характер и располагается в основном на территориях дренированных междуречий, где преобладает автоморфный тип почвообразования. В пределах приречий развиты полугидроморфные и гид-роморфные почвы. Автоморфные (дерново-подзолистые и серые лесные) и гидроморфные (торфяные низинные) почвы этой зоны, вовлеченные в сельскохозяйственный оборот, характеризуются неблагоприятными в сельскохозяйственном отношении агрофизическими, агрохимическими и физико-химическими свойствами (Бугаков П.С., Чупрова В.В., 1995; Трубников, 2006в; 20086) Кислые почвы занимают более 90 % площади пашни (Танде-лов, 2012).
Продуктивность этих почв остается низкой. Средняя урожайность зерновых культур едва достигает 15-17 ц/га, нередко сбор зерна составляет 8-10 ц/га. Вместе с тем, урожайность яровых зерновых культур и озимой ржи может достигать 25 ц/га, а сена многолетних трав 50- 60 ц/га и редко лимитируется влагой, чаще всего - ресурсами тепла, минеральным питанием и фито-санитарной ситуацией в агроценозах. Однако этот потенциал в значительной мере не реализуется в силу недостатка знаний по агрохимическим и физико-химическим свойствам распространенных здесь серых лесных, дерново-подзолистых и торфяных почв, особенностям действия на них удобрений и известкования, а также условиям, определяющих их положительное действие.
Научные основы применения удобрений и известкования, как важнейшие элементы адаптивно-ландшафтной системы земледелия, разработанные для других регионов, не могут эффективно применяться, так как не учитывают провинциальные особенности экосистем. Они обусловлены пространственной организацией почвенного покрова, высокой континентальностью климата, коротким вегетационным и беззаморозковым периодом, повышенным количеством зимних и летних осадков и др.
Ранее проведенные исследования (Наумов, 1985; Танделов, 2001), не
охватывают всего разнообразия почвенно-климатических условий региона,
5
имеют ограничения по структуре севооборотов, изучению химического состава растений, а, следовательно, и балансу элементов питания в севообороте. Не обоснованы основные показатели почвенного плодородия, определяющие величину продуктивности сельскохозяйственных культур. Таким образом, научно-практические вопросы применения удобрений и мелиорантов в Приенисейской Сибири изучены недостаточно.
Актуальность проведенных исследований состоит в необходимости теоретического и практического обоснования приёмов повышения плодородия почв для реализации адаптивно-ландшафтной системы земледелия в нечернозёмной зоне Приенисейской Сибири.
Цель исследований - теоретическое обоснование и разработка путей воспроизводства плодородия почв нечернозёмной зоны Приенисейской Сибири посредством оптимизации их пищевого режима и физико-химических свойств в агроценозах.
Задачи исследований:
- оценить современное состояние плодородия почв нечерноземной зоны, установить корреляционные связи между показателями агрохимических свойств серых лесных и дерново-подзолистых почв;
- определить влияние свойств почв на урожайность сельскохозяйственных культур и составить информационно-логические модели урожайности;
- изучить влияние органических, минеральных удобрений и известкования на агрохимические, биологические и физико-химические свойства почв;
- изучить влияние удобрений и известкования на урожайность зерновых, кормовых, технических культур и продуктивность севооборотов;
- установить влияние удобрений и известкования на содержание и соотношение элементов питания в сельскохозяйственных культурах, использование питательных веществ из удобрений и баланс элементов питания в севооборотах на различных типах почв;
- дать биоэнергетическую оценку севооборотам в зависимости от систем применения удобрений и известкования.
В основу диссертации положены материалы научных исследований по государственным темам: 2.61.72.06 «Влияние уровней агротехники, подбора культур и сортов, химических мелиорантов и удобрений на продуктивность осушенных земель»; 01.02.03. «Разработать систему известкования и систему удобрений в полевом севообороте на кислых почвах Средней Сибири»; 02.01.04.Н «Разработать научные основы оптимизации пищевого и физико-химического режимов в севообороте на кислых длительно-сезонномерзлотных почвах»; 05.06.01.Н «Разработать технологии эффективного применения удобрений и мелиорантов в комплексе с другими приемами повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в ландшафтных комплексах подтаежной зоны»; 02.03.04. «Усовершенствовать научно-обоснованные приемы управления плодородием почв в адаптивно-ландшафтных системах земледелия Приенисейской Сибири»; 02.04.04.04. «Усовершенствовать агрохимические приёмы управления плодородием почв, повышающие продуктивность агроценозов лесостепной и подтаёжной зон Приенисейской Сибири»
Научная новизна. Получены новые научные результаты по характеристике плодородия дерново-подзолистых и серых лесных почв с учетом вида использования (пашня, сенокосы и пастбища) и гранулометрического состава. Впервые установлены корреляционные связи между агрохимическими показателями кислых почв, а также их свойствами и урожайностью культур, что позволило создать информационно-логические модели урожайности.
Впервые в условиях региона установлены особенности формирования калийного режима почв в агроценозах.
Установлено влияние удобрений и известкования на химический состав сельскохозяйственных культур, соотношение питательных веществ в растениях, коэффициенты их использования из удобрений и баланс элементов питания в севообороте.
Разработаны системы удобрений с навозом, соломой, минеральными удобрениями и известкованием, обеспечивающие существенное повышение продуктивности полевого севооборота и многолетних трав на дерново-подзолистых, серых лесных и торфяных низинных почвах.
Определены условия эффективного действия известкования на кислых почвах. Установлено, что известкование на удобренном фоне повышает продуктивность севооборота на дерново-подзолистых почвах, на серых лесных -известкование на фоне удобрений малоэффективно.
Дана биоэнергетическая оценка севооборотов в зависимости от систем применения удобрений и известкования.
Защищаемые положения:
1. Эколого-агрохимическое обоснование моделирования эффективного плодородия дерново-подзолистых и серых лесных почв.
2. Удобрения и свойства почв обуславливают содержание и соотношение элементов питания в растениях, коэффициенты использования их из удобрений, баланс питательных веществ в севообороте.
3. Агроэкологическая система применения органических, минеральных удобрений и известкования оптимизирует плодородие почв и существенно повышает (на 34-94%) урожайность культур и продуктивность севооборотов в подтаёжной зоне Приенисейской Сибири.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Изучение свойств дерново-подзолистых и серых лесных почв, определение информативности факторов и логических функций связи их с урожаем позволяют составить математические модели эффективного плодородия пригодные для почвенного мониторинга, разработки мероприятий по оптимизации свойств почв, прогнозирования урожаев, бонитировки почв. Содержание изученных севооборотов, учитывающее адаптивные свойства культур, их фитосанитарные функции и производственное назначение, позволяет эффективно реализовать потенциал почв и обеспечивать воспроизводство почвенного плодородия.
Разработанные схемы применения удобрений и мелиорантов для условий подтайги Приенисейской Сибири являются необходимой основой для экологически устойчивого и экономически выгодного развития растениеводства, и позволяют на почвах подтаежной зоны за счет удобрений повысить продуктивность севооборотов на 50-100%.
Основные результаты работы могут быть использованы в земледелии Красноярского края, а также реализованы в практических рекомендациях: «Агрохимические основы повышения производительной способности торфяных почв и технологии возделывания кормовых культур в Восточной Сибири» (1991), «Воспроизводство плодородия почв и эффективное землепользование в подтаежной зоне Красноярского края» (2003), «Пути повышения плодородия почвы и рекомендованные сорта сельскохозяйственных культур в Красноярском крае» (2009), «Инновационные технологии производства продуктов растениеводства» (2011), «Технология возделывания кормовых культур в Красноярском крае» (2012), «Возделывание озимой ржи в Восточной Сибири» (2012).
Полученные результаты внедрены в производство на территориях землепользования хозяйств: «Колхоз им. Чапаева» Саянского района, ОАО «Боготоллён» Боготольского района и КФХ «Зинович» Тюхтетского района Красноярского края. Моделирование урожайности сельскохозяйственных культур в севообороте на кислых почвах Приенисейской Сибири закреплено Свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013611030.
Материалы исследований используются в учебном процессе Красноярского государственного аграрного университета.
Апробация работы"} Материалы диссертации представлялись на краевой научно-практической конференции «Повышение эффективности использования мелиорированных земель» (Красноярск, 1985); Всесоюзном совещании-семинаре по методам оценки нетрадиционных химических мелиорантов
(Ленинград-Пушкин, 1987); Всесоюзном совещании-семинаре по известко-
9
ванию кислых почв (Москва, 1989); региональной научной конференции «Методические аспекты экспериментальной работы в исследованиях агрономического профиля» (Красноярск, 1995); Объединенном научном совете СО РАСХН по земледелию «Адаптивный подход в земледелии, селекции, семеноводстве сельскохозяйственных культур в Сибири» (Красноярск, 1996); конференции, посвященной 150-ти летию со дня рождения В.В. Докучаева «Почвенные ресурсы, рационализация землепользования и экологическая оптимизация агроландшафтов в Приенисейской Сибири» (Красноярск, 1997); чтениях, посвященных 100-летию закладки первых полевых опытов И.И. Жилинским (Новосибирск, 1997); материалах регионального научно-практического семинара «Мелиорация земель как фактор устойчивого развития АПК» (Красноярск, 1998); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Достижения науки и техники - развитию Сибирских регионов» (Красноярск, 1999, 2000, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Роль минерально-сырьевой базы Сибири в устойчивом функционировании плодородия почв» (Красноярск, 2001); Всесоюзном координационном совещании учреждений геосети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами (Москва, 2001); Международной научно-практической конференции, посвященной 20-ти летию ВНИ-ИПТИОУ «Использование органических удобрений и биоресурсов в современном земледелии» (Владимир, 2002); Всесоюзной научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже век�
-
Трубников, Юрий Николаевич
-
доктора сельскохозяйственных наук
-
Красноярск, 2013
-
ВАК 06.01.01
- Продуктивность, свойства и гумусное состояние осушаемых дерново-подзолистых глееватых почв различных агроландшафтов Центрального Нечерноземья России
- Экологическое состояние почв лесных питомников Красноярского края
- Роль сидеральных паров в повышении продуктивности севооборотов и сохранении плодородия черноземов Средней Сибири
- Влияние насыщения севооборотов многолетними бобово-злаковыми травосмесями на плодородие дерново-подзолистых почв и продуктивность культур
- Минимализация основной обработки серых лесных тяжелосуглинистых почв различного уровня плодородия в звене севооборота картофель-яровая пшеница-ячмень
