Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Научные основы приемов интенсификации орошаемого земледелия и повышения продуктивности полевых культур в Таджикистане

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Хатамов, Муртазо Тимурович, Душанбе

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

ТАДЖИКСКИЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Ш. ШОТЕМУРА

На правах рукописи

УДК 631 + 631. 5 + 631.8

05201100406

ХАТАМОВ МУРТАЗО ТИМУРОВИЧ

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРИЕМОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ПОЛЕВЫХ

КУЛЬТУР В ТАДЖИКИСТАНЕ

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Душанбе - 2011 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................ 4

ГЛАВА I. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ ПОД УРОЖАЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Научные основы биологической системы земледелия........... 14

1.2. Почвенное питание и фотосинтетическая продуктивность растений при биологизации земледелия........................ 16

1.3. Органические удобрения - источник повышения урожайности сельскохозяйственных культур.................. 18

1.4. Роль органических удобрений в улучшении агрономических свойств почвы............................................................ 25

Заключение............................................................................ 34

ГЛАВА II. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Почвенно-климатические условия Вахшской долины......... 37

2.2. Почвенно-климатические условия Гиссарской долины........ 42

ГЛАВА III. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методика исследований.............................................. 48

3.2. Характеристика навоза................................................ 58

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ГЛАВА IV. ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ И УРОЖАЙНОСТЬ ХЛОПЧАТНИКА

4.1. Эффективность совместного применения органических и минеральных удобрений на рост, развитие и фотосинтетическую деятельность растений хлопчатника..... 60

4.2. Накопление азота, фосфора и калия в различных органах растений хлопчатника................................................ 75

4.3. Влияние удобрений на продуктивность хлопчатника........ 80

4.4. Влияние удобрений на технологические качества хлопкового волокна.................................................. 91

Заключение.................................................................... 93

ГЛАВА V. УДОБРЕНИЯ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ПШЕНИЦЫ ОСЕННЕГО ПОСЕВА

5.1. Влияние органического и минерального удобрений на рост

и развитие растений озимой пшеницы........................... 96

5.2. Фотосинтез и продуктивность озимой пшеницы при различных удобрениях.............................................. 101

5.3. Питательный режим и продуктивность озимой пшеницы..... 101

5.4. Минимализация обработки почвы при посеве озимой пшеницы под растущий хлопчатник............................... 104

Заключение.................................................................... 109

ГЛАВА VI. УДОБРЕНИЯ И ПРОДУКТИВНОСТЬ КОРМОВЫХ КУЛЬТУР

6.1. Динамика роста и развития кукурузы в различных посевах.. 112

6.2. Влияние удобрений на рост, развитие и накопление урожая сахарной свеклы в совместном посеве.......................... 116

6.3. Фотосинтез и продуктивность кормовых культур при

разной системе удобрения............................................ 123

6.4. Влияние удобрений на накопление элементов питания

в органах кукурузы и сахарной свеклы........................... 130

6.5. Продуктивность кукурузы и сахарной свеклы в

совместных посевах.................................................. 133

6.6. Последействие полуперепревшего навоза на урожайность

зерна пожнивной кукурузы.......................................... 142

6.7. Эффективность органических удобрений в прифермском севообороте для производства кормов..........-................ 143

Заключение.................................................................... 150

ГЛАВА VII. ДЕЙСТВИЕ И ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ОРОШАЕМОЙ ЗОНЫ

7.1. Влияние жидкой и полужидкой фракции навоза на биологическую активность почвы.................................. 153

7.2. Влияние органических удобрений на агрохимические и агрофизические показатели сероземов............................. 164

Заключение..................................................................... 184

ГЛАВА VIII. ВЫНОС И БАЛАНС АЗОТА, ФОСФОРА И КАЛИЯ ПО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМ КУЛЬТУРАМ

8.1. Баланс азота, фосфора и калия в системе почва - хлопчатник 188

8.2. Баланс азота, фосфора и калия в системе почва - кукуруза -сахарная свекла......................................................... 190

8.3. Баланс азота, фосфора и калия в системе почва - кукуруза-люцерна — кормовая свекла.......................................... 192

Заключение.................................................................... 195

ГЛАВА IX. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ ПОД СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ КУЛЬТУРЫ 9.1. Расчет энергетической эффективности применения

удобрений............................................................... 197

Заключение................................................................... 200

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОВЕРКИ..................... 201

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ И

ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ.......................................................... 203

ВЫВОДЫ............................................................................... 208

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ............................................. 212

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.............................. 213

í>

ВВЕДЕНИЕ

Развитие орошаемого земледелия в Таджикистане основывалось на химико-техногенной системе ведения сельского хозяйства. В связи с переходом к рыночным отношениям возникла необходимость пересмотра сложившейся системы.

Во-первых, возникла проблема самообеспечения республики хлебом и, следовательно, выращиванием зерновых культур на орошаемых землях.

Во-вторых, в связи с резким подорожанием цен на энергоносители и минеральные удобрения, спадом экономического состояния сельскохозяйственных предприятий и фермерских хозяйств появилась необходимость поиска альтернативных систем сельского хозяйства.

В связи с этим возникла необходимость разработки новой системы, которая отличалась бы большей устойчивостью и экологизированностыо и, вместе с тем, отвечала экономическим и социальным реалиям сегодняшнего дня и будущего развития Таджикистана.

Однако имеющиеся концепции альтернативных систем земледелия в абсолютном большинстве разработаны и применимы для условий неполивного земледелия.

Новый подход к альтернативным системам земледелия, согласованный с зональными условиями, позволит существенно повлиять на восстановление плодородия почвы, продуктивность возделываемых сельскохозяйственных культур, ресурсосбережение и на экологию природной среды.

Для решения этих задач в земледелии республики необходимо изменить отношение к ее химизации, но не в ущерб минеральным удобрениям. Как это можно достигнуть в условиях малоземелья этой горной страны? Задача весьма сложная, но вполне осуществимая. Необходимо разработать аг-роландшафтные биологизированные и биологические системы земледелия с экономически обоснованной структурой посевных площадей с включением в них зернобобовых (сои), многолетних бобовых трав (люцерны) и сидераци-

онных культур (берсим, шабдар) на зеленое удобрение; подбор и посев адаптивных высокопродуктивных сортов и гибридов, устойчивых к болезням и вредителям; применение всех видов местных органических удобрений — навоза, компостов, золы, в сочетании с дифференцированными энергосберегающими способами обработки почвы и разработкой новых приемов технологий будут способствовать повышению плодородия и биогенной активности почвы, получению биологически полноценной и экологически безопасной продукции.

Проблема повышения плодородия сероземных почв, в связи с интенсификацией земледелия требует дифференцированного подхода к изучению закономерностей образования органического вещества и пути его стабилизации, выявления экологических условий на свойства почв, изменения агрохимического состава почв при окультуривании и т.д.

Решению этой проблемы посвящены труды П.Н. Беседина (1951), Л.П. Беляковой (1957), Н.С. Паришкуры (1957), И.В. Тюрина (1965), Ю.А. Акра-мова (1967), И.Э. Эшанова (1978, 1986), Т.С. Закирова (1979), С.Р. Сангинова (1997), X. Д. Джуманкулова (1993), М.С. Султанова (1997), и др.

Одним из путей повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и плодородия почв является организация севооборота. Но, к сожалению, почти во всех хозяйствах районов не планируется севооборот. Севооборот является основой использования пахотных земель. Эта система способствует сохранению и увеличению минеральных и органических веществ в почве и обеспечивает животноводческую отрасль растительными кормами, препятствует появлению болезней и вредителей.

Удовлетворение спроса населения сельскохозяйственными продуктами на сегодняшний день и в будущем, организация рабочих мест, освоение земель и повышение их плодородия является требованием времени.

В настоящее время масштабы активного воздействия на окружающую среду настолько возросли и приобрели такие серьезные последствия, что вопросы комплексного изучения, использования и охраны ресурсов выделены в

ряд важнейших проблем Республики Таджикистан. Особое внимание привлекает к себе проблема интенсификации орошаемого земледелия. Климатические условия большинства регионов Таджикистана обуславливают возможность выращивания разных по экологии групп сельскохозяйственных культур в течение всего года.

Задача состоит в том, что наряду с дальнейшим наращиванием производства хлопка-сырца существенно увеличить производство продуктов животноводства на основе дальнейшего укрепления кормовой базы, и, как производное, получение большего количества органических удобрений.

В связи с этим нами проведены исследования по биологизации орошаемого земледелия хлопковой зоны, где выявлены положительные стороны воздействия органических удобрений и многолетних трав на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур.

Актуальность темы. Рациональное использование орошаемых земель в развитии сельского хозяйства Таджикистана для увеличения производства продукции растениеводства и достижения продовольственной безопасности приобретает особую важность. В стране с ограниченными ресурсами площади пашни, которая на душу населения составляет примерно 0,10 га, вследствие несоблюдения правил агротехники выращивания культур наблюдается деградация пахотных земель. Недостаточное внесение удобрений и практикуемая монокультура приводит к истощению пашни и уменьшению содержания гумуса, как важного показателя плодородия. Земледелие направлено-на получение урожая, который формируется за счет имеющихся в почве запасов питательных элементов, в результате нарушается основной закон земледелия - «закон возврата».

Снижение норм вносимых минеральных удобрений под урожай сельскохозяйственных культур также связано с происходящими в стране экономическими реформами. Высокие цены на минеральные удобрения делают их недоступными. Альтернативным источником повышения плодородия почвы и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур является интен-

сификация орошаемого земледелия на основе применения органических удобрений, и использования многолетних и однолетних бобовых трав в севооборотах.

Важным фактором повышения утилизации органических удобрений является выбор норм и способов применения, в зависимости от выращиваемой культуры и почвенно-климатических условий, земледельческого района. В связи с этим, изучение эффективности внесения различных форм навоза под хлопчатник, зерновые и кормовые культуры в севооборотах и использования пласта люцерны, как органо-биологических факторов, способствующих улучшению микрофлоры и повышению плодородия почвы, а также применение минимальной обработки почвы, как элемента ресурсосбережения, представляет научный и практический интерес. Такой подход позволяет путем рационального применения удобрений, системы обработки почвы и агротехнических приемов обоснованно использовать природные факторы для формирования высокого урожая полевых культур.

Иными словами, чем больше органических удобрений, тем выше урожай. На основе имеющегося теоретического материала в начале 1976 года начались исследования по разработке внесения жидкой и полужидкой фракции бесподстилочного навоза под хлопчатник и кормовые культуры. В 19861990 годы эти исследования были продолжены на прифермском кормовом севообороте. Данные исследования проводились в рамках Республиканской научно-технической программы «Комплексные методы интенсификации кормопроизводства в Таджикистане» (Корма), номер государственной регистрации 01754637.

Для изучения изложенных вопросов была предложена схема полевых опытов, которая включала глубокую пахоту, позволяющую мобилизовать естественные ресурсы почвы, посев многолетних бобовых трав как элемент биологизации земледелия, применение органических удобрений как элемент системы, направленной на уменьшение расхода минеральных удобрений. Каждый из этих приемов изучался прежде раздельно, но в комплексном син-

тезированном виде, начиная с 2000 года, изучается впервые, кроме того, в схему включен посев зерновых культур под растущий хлопчатник при минимальной обработке почвы, чего не было в прежних севооборотах поливной зоны.

В настоящей работе подытожены результаты 25-летних (1980 по 2005г) полевых и лабораторных исследований в Вахшской и Гиссарской долинах Таджикистана.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является теоретическое и экспериментальное обоснование и практическое совершенствование приемов использования навоза и пласта люцерны, а также минимальной обработки почвы, способствующих улучшению средообразующих и продукционных процессов в альтернативных системах земледелия хлопкосеющих районов Южного и Центрального Таджикистана. В задачу исследований входила:

• разработка приемов внесения различных форм навоза под основные технические, зерновые и кормовые культуры долинных районов в сочетании с использованием пласта люцерны и минимальной обработки почвы;

• определение эффективности использования пласта люцерны в повышении плодородия почвы и продуктивности растений;

• совершенствование агротехники выращивания зерновых культур при использовании элементов технологии минимальной обработки почвы;

• обоснование оптимизации питательного режима растений при внесении органоминеральных удобрений;

• изучение фотосинтетической деятельности и продукционного процесса у растений хлопчатника, озимой пшеницы, кукурузы, сахарной свеклы при разных системах удобрения;

• выявление действия и последействия возрастающих доз полужидкого и жидкого навоза на динамику содержания питательных элементов в почве;

• определение взаимосвязи объема вносимых удобрений и баланса питательных элементов для установления потребности в удобрениях;

• исследование динамики накопления гумуса в почве и улучшения микрофлоры;

• определение структуры урожая сельскохозяйственных культур в зависимости от применяемого вида удобрения;

• определение влияния удобрений на технологические качества хлопка-волокна;

• изучение энергетической эффективности рекомендованных приёмов и норм внесения органических удобрений;

• разработка рекомендаций по внедрению оптимальной системы удобрения в сочетании с приемами обработки почвы.

Научная новизна. Впервые на светлом и темном сероземах Южного и Центрального Таджикистана выявлен характер эффективности биологических систем удобрений в зависимости от сочетания агроэкологических приемов, структуры севооборота и других условий. Научная новизна исследований выражается в следующем:

• изучена роль биологических компонентов - свежего бесподстилочного и подстилочного полуразложившегося навоза в сочетании с минеральными удобрениями, пласта люцерны и минимальной обработки почвы в повышении и стабилизации плодородия почв и увеличение урожайности сельскохозяйственных культур;

• исследована динамика изменения содержания подвижных форм минерального азота, фосфора и обменного калия и их миграция по профилю почвы;

• разработаны приемы повышения плодородия староорошаемых сероземов и урожайности хлопчатника, зерновых и кормовых культур путем оптимизации питательного режима;

• изучена продуктивность культур в зависимости от вида органических удобрений и их сочетания с минеральными удобрениями в различных зонах;

• установлены оптимальные нормы применения органических удобрений под изучаемые культуры.

Практическая значимость. Разработанные приемы эффективного и экологически безопасного применения органических удобрений — жидкого, полужидкого и полуперепревшего навоза позволят повысить урожайность в условиях орошаемого земледелия на 12-15% хлопка-сырца, 15-20 % зерновых культур и 25-30 % кормовых культур, а также:

• предотвратить спад плодородия орошаемых земель в хлопковой зоне;

• улучшить питательный режим возделываемых растений;

• обогащать ризосферу полезными микроорганизмами;

• предотвратить потери питательных веществ за пределы корнеобитаемого слоя почвы;

• улучшить условия произрастания культур и получить высокие и стабильные урожаи хлопка-сырца, зерна и кормов.

Основные положения, �