Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Минимализация основной обработки серых лесных тяжелосуглинистых почв различного уровня плодородия в звене севооборота картофель-яровая пшеница-ячмень

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Кочетков, Григорий Григорьевич, Рязань

ч.

Рязанская государственная сельскохозяйственная академия имени

профессора П.А.Костычева

На правах рукописи

Кочетков Григорий Григорьевич

УДК 631.51.021:631.452:631.445.25:631.582.3

Минимализация основной обработки серых лесных тяжелосуглинистых почв различного уровня плодородия в звене севооборота картофель - яровая пшеница -

ячмень

06.01.1- общее земледелие Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ильина Л.В.

Рязань, 1999

Содержание

Введение..................................................................................................................................................................................4

Глава 1. Изменение плодородия серых лесных тяжелосуглинистых почв под действием различных факторов

(Обзор литературы)....................................................................................................................9

1.1. Серые лесные тяжелосуглинистые почвы, их особенности

и модели плодородия..........................................................................................................9

1.2. Методы воспроизводства плодородия серых лесных почв................14

1.3. Обработка почвы и её влияние на плодородие почв....................................20

Глава 2. Место, условия и методика проведения исследований..............36

2.1. Метеорологические условия в годы проведения опытов......................36

2.2. Характеристика почвы опытного участка....................................................................39

2.3. Схема и агротехнические условия проведения опытов..................41

2.4. Методика наблюдений и исследований..........................................................................46

2.4.1. Агрофизические исследования..............................................................................................46

2.4.2. Биологические исследования....................................................................................................47

Глава 3. Минимализация основной обработки серых лесных тяжелосуглинистых почв различного уровня плодородия в звене

севооборота картофель - яровая пшеница - ячмень........................48

3.1. Плотность, порозность и аэрация почвы........................................................................48

3.2. Запас влаги в почве и водообеспеченность растений..................................64

3.3. Засорённость посевов..................................................................................................................................78

3.4. Биологическая активность почвы..............................................................................................88

3.5. Модели плодородия серых лесных тяжелосуглинистых почв различных уровней..........................................................................................................................................97

3.6. Урожайность сельскохозяйственных культур в модельных

и полевых опытах..............................................................................................................................................103

3.6.1. Урожайность сельскохозяйственных культур в модельных опытах..................................................................................... 103

3.6.2. Урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от уровня плодородия серых лесных тяжелосуглинистых почв, систем обработки и удобрений................................................ 108

3.7. Энергетическая оценка систем основной обработки почвы

в звене севооборота картофель - яровая пшеница - ячмень........ 121

Выводы............................................................................................................................................................................................130

Рекомендации производству............................................................................................................................133

Список литературы........................................................................................................................................................135

Приложения..............................................................................................................................................................................155

Введение

Актуальность проблемы. Сегодня сельское хозяйство России переживает глубокий кризис. Урожайность сельскохозяйственных культур постоянно уменьшается, ветшает материальная база хозяйств, всё больше становится дисбаланс цен, помощь государства агропромышленному комплексу практически отсутствует. Вместе с тем, значительная часть потребностей страны в продуктах питания удовлетворяется за счет импорта, в то время как российские производители способны дать эту продукцию и более высокого качества.

Главной задачей агропромышленного комплекса на сегодняшний день является стабилизация сельскохозяйственного производства, получение устойчивых урожаев полевых культур и надёжное обеспечение страны сырьём и продуктами питания отечественного производства.

В решении этих задач немаловажная роль отводится Нечернозёмной зоне России, где проживает около 44 % населения страны, сосредоточены крупные промышленные центры и перерабатывающие комплексы.

Повышение урожайности полевых культур в Нечерноземье может быть достигнуто только за счет интенсификации производства, так как возможности расширения пахотных земель нет. Основной причиной, сдерживающей рост урожайности, является низкий уровень плодородия почв. Следует заметить также, что во многих хозяйствах при возделывании сельскохозяйственных культур не учитывается влияние антропогенного воздействия на изменение плодородия почв, система обработки строится без учета сложившегося уровня плодородия. Поэтому повышение эффективности земледелия путём осуществления комплекса мер по увеличению плодородия почв имеет для Нечернозёмной зоны особую актуальность.

В южной части Нечернозёмной зоны России большое распространение имеют серые лесные почвы, занимающие здесь 38,0 % площади пашни или около 3 млн.га.

Под действием антропогенных факторов на серых лесных почвах возник целый ряд негативных явлений: обеднение пахотного слоя гумусом, азотом и зольными веществами; переуплотнение пахотного слоя; увеличение засоренности посевов, почвы и поражаемости растений вредителями и болезнями; развитие водной и ветровой эрозии.

Следовательно, повышение урожайности культурных растений и их устойчивости в этом регионе возможно при решении главной задачи -расширенного воспроизводства почвенного плодородия.

Научными исследованиями последних лет установлено, что расширенное воспроизводство почвенного плодородия возможно путём применения комплексных методов на долговременной основе с учётом почвенно-климатических условий, особенностей сельскохозяйственных культур и материально-технических возможностей производителей. Вместе с тем , в научной литературе описано очень мало результатов исследований, направленных на изучение систем обработки, учитывающих различные уровни плодородия. В связи с этим, исследования, направленные на разработку эффективных систем основной обработки с учётом уровня плодородия серых лесных почв, обеспечивающих получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, являются актуальными.

Цель и задачи исследований. Основная цель наших исследований -разработка теоретического и практичекого обоснования рациональных систем основной обработки серых лесных тяжелосуглинистых почв дифференцировано уровню их плодородия в условиях южной части Нечернозёмной зоны России.

Конкретные задачи работы сводились к следующему:

1. Выявить влияние различных по интенсивности систем основной обработки в звене севооборота картофель - яровая пшеница - ячмень на агрофизические, агрохимические и биологические свойства серых лесных тяжелосуглинистых почв и на этой основе обосновать рациональные системы основной обработки дифференцировано уровням плодородия.

2. Выявить возможности минимализации основной обработки на фоне углубления пахотного слоя серых лесных тяжелосуглинистых почв различного уровня плодородия, дать им агротехническую и энергетическую оценку.

3. Разработать и обосновать модели плодородия серых лесных тяжелосуглинистых почв различных уровней для картофеля, яровой пшеницы и ячменя на базе многолетнего стационарного опыта.

Научная новизна. На основании длительного стационарного полевого опыта, модельных опытов, обобщения экспериментального материала и научной литературы разработаны модели плодородия серых лесных тяжелосуглинистых почв для картофеля, яровой пшеницы и ячменя, выявлены возможности минимализации основной обработки на фоне углубления пахотного слоя дифференцировано уровням плодородия в звене севооборота картофель - яровая пшеница - ячмень.

Анализ научной литературы позволяет говорить о том, что хорошо изучены только отдельные приёмы минимальной обработки, способы углубления пахотного слоя и их сочетания в различных звеньях севооборота и в большей мере на дерново-подзолистых почвах. Исследования по минимализации основной обработки на фоне углубления дифференцировано уровням плодородия серых лесных тяжелосуглинистых почв не проводились. Кроме того, модели плодородия для различных полевых культур дифференцировано уровням плодородия серых лесных тяжелосуглинистых почв также разработаны недостаточно.

Поэтому результаты наших исследований новы, актуальны и могут быть использованы на серых лесных почвах южной части Нечернозёмной зоны России.

В зависимости от уровня плодородия почв предложен дифференцированный подход к системам обработки, определены возможности её минимализации, сделано агротехническое и энергетичское обоснование всех изучаемых систем обработки.

Практическая ценность и реализация результатов. На основании полученных данных сделаны выводы и даны рекомендации по внедрению в южной части Нечернозёмной зоны России на серых лесных тяжелосуглинистых почвах ресурсо и энергосберегающих систем основной обработки в звене севооборота картофель - яровая пшеница - ячмень при различных уровнях плодородия. Материалы исследований использованы в работе «Целевая комплексная программа увеличения производства и повышения эффективности органических удобрений в 100% NPK в колхозах и совхозах Старожиловского района Рязанской области на XII пятилетку» (1987).

По хозяйсвенным договорам были подготовлены «Рекомендации по внедрению технологий окультуривания серой лесной почвы в колхозе им. Ленина Старожиловского района Рязанской области» (1988) и рекомендации «Разработка и обоснование элементов адаптивно-ландшафтной системы земледелия для АО «Макеевское» Клепиковского района» (1995).

По хоздоговорам NN 11-90; 11-91 и 11-92 (раздел 3) с ТСХА по теме «Программирование воспроизводства плодородия почвы, урожайности высокого качества с одновременным сохранением внешней среды» были обоснованы модели плодородия серых лесных почв для озимой пшеницы, однолетних трав, картофеля и яровой пшеницы и приёмы их реализации.

По заказу областного управления сельского хозяйства и продовольствия заключен научно-исследовательский договор по «Разработке и внедрению высокоэффективных ресурсосберегающих технологий воспроизводства почвенного плодородия в сельскохозяйственных предприятиях Рязанской области» (1995).

Апробация работы. Основные положения и рекомендации производству опубликованы в 8 научных трудах и доложены на научных конференциях Рязанской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора П.А.Костычева в 1988-1996 годах.

Работа выполнялась на кафедре земледелия Рязанской государственной сельскохозяйственной академии в период с 1986 по 1996 годы в соответствии с координационно-тематическим планом Российской АСХН по проблеме О сх 31 с номером госрегистрации 01.9.10007520.

Глава 1. Изменение плодородия серых лесных тяжелосуглинистых почв под действием различных факторов (Обзор литературы)

1.1. Серые лесные тяжелосуглинистые почвы, их особенности и модели плодородия

Площадь, занимаемая серыми лесными почвами на равнинных территориях в мире по данным Е.В.Лобовой и А.В.Хабарова (1983) составляет 125,550 млн.га. Площадь пашни, занятая серыми лесными почвами в Российской Федерации составляет 7,23 млн.га или 22,7 % от общей площади. В Рязанской области по состоянию на 1.11.89 г. серых лесных почв было 657,0 тыс.га или 37 % от общей площади пашни.

Территорию, на которой распространены серые лесные почвы в России, выделяют в лиственно-лесную зону, которая расположена узкой полосой к югу от таёжно-лесной.

Серые лесные почвы формировались в лесостепной зоне под пологом широколиственных пород деревьев при периодическом промывном режиме.

По Б.П.Ахтырцеву (1979) в автотрофных условиях профиль серых лесных почв формировался под совокупным влиянием следующих почвенных факторов - поступление органических остатков в почву, гумусонакопление и связанная с ним биогенная аккумуляция зольных веществ; выщелачивание карбонатов и легкорастворимых солей; миграция гумусовых веществ и продуктов распада минералов в форме металлорганических соединений и закисных форм; лессиваж, оглеивание.

Вовлечение целинных земель в обработку внесло заметное изменение в развитие этих процессов. Прежде всего на них повлияли привнесённые человеком факторы - механическое воздействие на почву, замена постоянного естественного неотчуждаемого покрова искусственным (возделываемой культурой) при отчуждении большей части урожая.

Такое сочетание процессов, протекающих в обрабатываемых почвах получило название современного почвообразовательного процесса. Продолжительность его исчисляется с момента вовлечения целины в сельскохозяйственное использование и на серых лесных почвах составляет 200-500 лет (Б.А.Никитин, 1983).

Вовлечение в обработку серых лесных почв привело к прекращению процессов накопления в них растительных остатков и расширенного воспроизводства гумусовых веществ. Ежегодная минерализация гумуса при оптимальном водном режиме на почвах составляет 1,5-1,6 % от общего запаса или 0,9-1,0 т/га (И.С.Рабочее, И.Е.Королёва, 1985).

Кроме падения содержания гумуса, в обрабатываемых почвах наблюдается и снижение других важных показателей плодородия. По данным С.А.Наумова и Е.И.Иваницкой (1974) при нерациональном сельскохозяйственном использовании в серых лесных почвах уменьшается содержание калия с 13,2 до 11,5 мг/100 г почвы, количество водопрочных агрегатов с 73 % до 33,4 % в слое 0-20 см. Данные В.М.Алифанова (1979) подтверждают эти выводы - здесь помимо уменьшения содержания калия и водопрочных агрегатов отмечено также снижение гигроскопической влаги с 3,1-4,2 до 1,5 %, суммы обменных оснований с 13,2 до 12,6 мг-экв./100 г почвы.

Все эти неблагоприятные процессы вызывают необходимость при сельскохозяйственном использовании внимательно отслеживать изменение почвенных свойств и разрабатывать методы, позволяющие наряду с получением высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур, наращивать почвенное плодородие или хотя бы не допускать его снижения.

В последние годы многие исследователи разрабатывают модели плодородия для различных типов почв и агроклиматических зон, определяя оптимальные параметры агрохимических, агрофизических

и других свойств, к которым следует стремиться в процессе расширенного воспроизводства почвенного плодородия.

Важным диагностическим показателем уровня плодородия почв является равновесная плотность. За последние годы установлены её параметры для серых лесных тяжелосуглинистых почв, составляющие величину 1,40 г/см3 (С.А.Наумов, 1967; В.П.Нарциссов, 1983; А.И.Пупонин, 1984). Однако, Л.В.Ильина (1990) уточнила этот показатель для различных уровней плодородия. Так, на среднеплодородных почвах равновесная плотность лежит в пределах 1,39-1,41 г/см3 , на высокоплодородных 1,36-1,38 г/см3.

Оптимальная общая порозность серых лесных почв должна находиться в пределах 45-50 % (А.И.Пупонин, 1984). Для поддержания хорошего газообмена между почвой и атмосферой аэрация должна составлять 10-15 % объема почвы (С.И.Долгов, С.А.Модина, 1969).

На серых лесных тяжелосуглинистых почвах С.А.Наумовым (1977) установлено, что наиболее ценными являются агрегаты от 1 до 3 мм и нежелательно распыление агрегатов мельче 0,5 мм.

Т.Н.Кулаковкая и др. (1984) для почв Белоруссии определили оптимальный диапазон влажности, составляющий 16,7-23,9 %.

А.М.Лыков (1985) разработал технологические модели плодородия серых лесных почв для двух уровней производства: 1 - современный и 2 - перспективный, при которых содержание Р2О5 должно быть соответственно 15-25 и 20-25 мг/100 г почвы; К2О - 20-22 мг/100 г и pH 6,0-6,5 для обоих уровней.

Е.А.Важениной (1983) установлены оптимальные величины агрохимических свойств окультуренных серых лесных почв: гумус 2-3 %; pH 5,0-6,0; сумма поглощенных оснований 15-20 мг-экв./100 г; степень насыщенности основаниями 75-85 %; общий азот 0,12-0,15 %; валовый фосфор 0,10-0,12%; легкогидролизуемый азот 40-60 мг/кг; содержание Р205 10-15 мг/100 г; К20 - 15-25 мг/100 г почвы.

Модель плодородия серых лесных почв, гарантирующая получение стабильно высоких урожаев по С.С.Сдобникову (1983) имеет следующий вид: гумус 3,0-3,5 %; глубина пахотного слоя 22-30 см; плотность 1,2-1,3 г/см3; pH 5,5-6,5; содержание Р205 - 10-20 и К20 - 16-25 мг/100 г почвы.

Модели плодородия серой лесной тяжелосуглинистой почвы для среднего и высокого уровней, разработанные Л.В.Ильиной (1997), выглядят следующим образом: pH 5,6-6,0 и 6,0-6,7; гумус 2,8-3,0 и 3,13,4%; содержание Р205 15-20 и 20-25 мг/100 г почвы; К20 14-18 и 1823 мг/100 г почвы; плот�