Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оптимизация системы содержания почвы в плодовых садах на биоценотической основе

ВАК РФ 06.01.08, Виноградарство

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация системы содержания почвы в плодовых садах на биоценотической основе"

На правах рукописи

ЧЕРНЯВСКАЯ Наталья Викторовна

ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ СОДЕРЖАНИЯ ПОЧВЫ В ПЛОДОВЫХ САДАХ НА БИОЦЕНОТИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ

Специальность 06.01.08 - Плодоводство, виноградарство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

5 ДЕК 2013

00554148Ь

Краснодар 2013

005541486

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Северо-Кавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор сельскохозяйственных наук, доцент Попова Валентина Петровна

Бузоверов Анатолий Васильевич

доктор сельскохозяйственных наук, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», профессор кафедры почвоведения

Петров Валерий Семенович

доктор сельскохозяйственных наук, ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии заведующий отделом виноградарства и виноделия

ГНУ Всероссийский НИИ садоводства им. И.В. Мичурина Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится «20» декабря в 9~ часов на заседании диссертационного совета Д 006.056.01 в Государственном научном учреждении Северо-Кавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 350901, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Государственного научного учреждения Северо-Кавказского зонального научно-исследовательского института садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук

Автореферат разослан га ноября 2013 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять учёному секретарю диссертационного совета по адресу: 350901, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39, факс 8 (861) 257-57-02, e-mail: kubansad@kubannet.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат с. - х. наук В.В. Кудряшова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Интенсификация производственно-+схнологических процессов в современном плодоводстве, основанная на химизации и применении современной высокопроизводительной сельскохозяйственной техники, способствует усилению процессов деградации почв и обеднению биологического разнообразия в ценозах.

Для рационального природопользования в плодовых экосистемах необходима экологизация воспроизводственных процессов - разработка и системная реализация мер по снижению антропогенного воздействия, сохранению самой среды обитания живых организмов (Е.А. Егоров, 2002). Важным направлением в экологизации земледелия является биологизация -использование живых организмов, их систем, продуктов их жизнедеятельности в решении технологических задач. Для улучшения качества почв под плодовыми насаждениями, воспроизводства их плодородия в последние годы в садах юга России применяются системы содержания почвы в междурядьях садов с использованием посева культурных многолетних злаковых трав (A.B. Бузоверов, 1988; В.П. Попова, 2004). Вместе с положительными результатами имеются и недостатки. Возделывание одного вида трав (или нескольких видов, относящихся к одному семейству) часто приводит к нарушению оптимального соотношения доступных элементов питания в почве и несбалансированному их поступлению в вегетативные и генеративные органы плодовых растений, что в конечном итоге, снижает их продуктивность. Для более полного вовлечения в биологический круговорот элементов питания в экосистеме сада необходимо увеличение видов биотических компонентов ценоза. В этой связи эффективность использования естественно растущих трав (растений местной флоры) в междурядьях сада еще недостаточно изучена. Исследования зависимости ростовых процессов и продуктивности плодовых культур, обеспеченности их элементами питания и состояния почвенно-биотического комплекса под разнотравьем в междурядьях сада помогут составить более полное представление о закономерностях формирования и

сохранения биологического разнообразия в экосистеме. Они также необходимы для решения проблем сохранения плодородия почв, рационального природопользования в плодовых насаждениях.

Исследования выполнены в соответствии с тематическим планом НИР (помер гос. регистрации 01200607521).

Цель исследований - Совершенствование технологии содержания почвы в междурядьях сада на основе реализации ресурсов биотических компонентов ценоза.

Задачи исследований:

1. Изучить многолетнюю и сезонную динамику изменения видового состава естественно растущих трав в междурядьях сада при длительном зал ужении.

2. Выявить зависимости изменения гумусного состояния и пительного режима под разнотравьем в междурядьях сада.

3. Определить влияние задернения травами в саду на сохранение биологического разнообразия трав, почвенных микроорганизмов, почвенных беспозвоночных в саду.

4. Установить степень влияния системы содержания почвы в междурядьях сада на ростовые процессы и пищевой режим плодовых растений.

5. Определить зависимость урожая и качества плодов яблони от системы содержания междурядий сада яблони.

6. Провести экономический анализ и разработать предложения по эффективному практическому применению биологической системы содержания почвы с использованием естественно растущих трав в плодовых насаждениях.

Научная новизна работы. Впервые выявлены закономерности биологической трансформации естественно растущих трав в междурядьях сада в зависимости от условий произрастания. Получены новые знания об агрохимических и биологических процессах, происходящих в почвенно-биотическом комплексе экосистемы сада под разнотравьем. Изучен комплекс

показателей биологической активности почв и почвенных беспозвоночных Выявлены характер и уровни изменений урожая и качества плодов яблони при различных способах содержания почвы в садовых биоценозах. Установлены закономерные связи между основными показателями плодородия почв и их биологической активностью.

Практическая значимость. Рекомендована биологизированная система содержания почвы в междурядьях плодовых насаждений с использованием трав местной флоры, способствующая сохранению плодородия почв и оптимизации минерального питания плодовых насаждений, снижению энергозатрат и поддержанию биоразнообразия.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Доказано, что использование естественно растущих трав в междурядьях плодовых садов как задернителей почвы способствует сохранению почвенного плодородия, активизации микробоценоза в почвах, оптимизации питательного режима растений яблони, их устойчивого роста и плодоношения.

2. Установлена роль и значение естественно растущих трав в междурядьях сада в формировании и повышении биологического разнообразия растений, микроорганизмов, почвенных беспозвоночных.

3. Предложенная дерново-перегнойная система содержания почвы в междурядьях плодовых насаждений с естественно растущими травами, способствует экономии энергоресурсов, снижению издержек на производство плодов, обеспечивает дополнительный рост прибыли от реализации продукции.

Объекты исследований. Насаждения яблони сортов Уэлси, Ренет Симиренко, Айдаред, Джонаголд, Голден Делишес.

Предметом научных исследований является многолетняя и сезонная динамика изменения видового состава естественно растущих трав в междурядьях сада и их влияние на ростовые процессы и урожай яблони, пищевой режим агроценоза, формирование почвенно-биотического комплекса.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на отчётных сессиях и заседаниях методического совета отдела садоводства ГНУ СКЗНИИСиВ (2007-20011 гг.); представлены на научно-практических конференциях: 41-й международной конференции «Агрохимические приёмы рационального применения средств химизации как основа повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур» (Москва, ВНИИА, 2007 г.); 2-й Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», (Краснодар, КубГАУ, 2008 г.); международной научно-практической конференции молодых ученых «Параметры адаптивности многолетних культур в современных условиях развития садоводства и виноградарства»(Краснодар, СКЗНИИСиВ, 2011); международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные разработки, формирующие современный облик садоводства и виноградарства» (Краснодар, СКЗНИИСиВ, 2011 г.).

Публикации результатов исследований. По материалам исследований опубликовано 14 научных статей, отражающих основные научные результаты диссертации, том числе 2 в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложен на 132 страницах, состоит из введения, 3 глав, выводов, рекомендаций производству, приложений, включает 15 рисунков, 26 таблиц. Список использованных источников включает 190 наименований, в том числе 48 иностранных источников.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность всем коллегам - соавторам публикаций, принимавшим участие в представленной работе на различных этапах её выполнения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Изложены вопросы актуальности темы, определены цели и задачи исследований, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

1. Экологические и средообразующие функции растительности в экосистеме сада (Обзор литературы). Рассмотрены вопросы повышения устойчивости плодовых экосистем, приёмов усиления их сходства с естественными для поддержания биоразнообразия и стабилизации экологической обстановки. Проанализированы экологические и средообразующие функции естественно растущих трав (растений местной флоры) в садах. Определена необходимость исследований условий формирования почвенно-биотического комплекса под разнотравьем в междурядьях сада, разработки системы содержания почвы на биоценотической основе.

2. Условия, объекты и методы проведения исследований.

Исследования выполнялись с 2007 по 2011 гг. на базе плодовых насаждений ОПХ «Центральное» СКЗНИИСиВ, г. Краснодар и ОАО «Агроном» Динского района Краснодарского края в плодоносящих насаждениях яблони сортов Уэлси, Ренет Симиренко, Айдаред, Джонаголд, Голден Делишес.

Почвы опытных участков представлены черноземами выщелоченными.

В работе использовался экспедиционный, полевой и лабораторный методы исследований (Рисунок 1).

Наблюдения за состоянием, ростом и плодоношением плодовых растений проводили в полевых опытах в соответствии с программно-методическими указаниями Всесоюзного НИИ садоводства им. И.В. Мичурина (под ред. Н.Д. Спиваковского, 1956; В.А. Потапова, 1976), Программно-методическими рекомендациями по рациональному использованию земельных ресурсов и

разработке систем почвозащитных мероприятий в садоводстве (1980), рекомендациями НИЗИСНП (JI.A. Припева, 1979) и др

Для анализа почв и растений использовали общепринятые методы по стандартным методикам, изложенным в ГОСТах, в сборниках « Агрохимические методы исследования почв», 1975г. и « Методы оценки качества растительной продукции», 1983 г.

Органическое вещество по методу Тюрина - ГОСТ 26213-91, качественный состав гумуса оценивали по методике A.M. Лыкова и др. (1981); гидролитическую кислотность почвы - ГОСТ 2212-91, рН солевой -ГОСТ 26483-85, обменную кислотность - ГОСТ 26484-85, сумму поглощенных оснований - ГОСТ 27821-88, нитратный азот - ГОСТ 26488-85, ГОСТ 26951-86, подвижный фосфор - ГОСТ 26204-91, ГОСТ 26205-91. Содержание элементов питания в листьях и плодах определяли после мокрого озоления из одной навески: азот - хлораминовым методом по Починку, фосфор - методом Мерфи-Райли с колориметрическим окончанием, калий - на пламенном фотометре, кальций, магний - комплексонометрическим методом. Общую биологическую активность почвы, количественный и качественный состав почвенной микрофлоры определяли соответствующими методиками (Методы почвенной микробиологии и биохимии, 1991). Люминесцентную микроскопию осуществляли на микроскопе МБИ-15 согласно методам, предложенным для почвенных исследований.

Исследования функционального биоразнообразия микробных сообществ проведены методом мультисубстратного тестирования (МТС) в МГУ с помощью автоматизированной системы микробиологического мониторинга «Эколог» путем определения интенсивности потребления тестового набора органических моносубстратов при инкубации образцов в специальных тест -планшетах. Определение производили фотометрически с использованием индикатора дегидрогеназной активности (Горленко, Кожевин, 2005).

Методы исследований

Полевой

Ш

Полевые учеты и наблюдения

И «учмШс динамики тменеянй видового состав» н .чаесы «р;ш в междурядьях ейда

листовая дна гностика содержания валовых элементов питания в листьях яблони

заморы приростов ;минм окружное ш . штамбов; и однолетних ' побегов

урожайность «лодов •да

Лабораторный

Анализы растительных образцов

Анализы почвенных образцов

Листья

Плоды

: сухие вещества

сумма Сахаров

общая кислотности |

■ витамин С

витамин I1

[ влажность почвы |*

■ рН солевое

гидролитическая

помошенпме

рйщ^Ш;'-

НОДВИЖНЫЙ фосфор

средняя масса плод

Статистическая обработка данных

обменный кали» '

дисперсионный анализ

корреляционный аналн >

биологическая активность почвы

Почвенные беспозвоночные

Рисунок 1- Схема проведения исследований Учеты видового состава и численности почвенной и напочвенной мезофауны проводили по «Методам почвенно-зоологических исследований» (1975), «Программе и методике биогеоценологических исследований» (1974).

Энергетическая оценка приемов и способов ухода за почвой в садовых агроценозах проведена в соответствии с «Методическими рекомендациями по топливно-энергетической оценке сельскохозяйственной техники, технологических процессов и технологий в растениеводстве» (1988), методикам В.А. Ковды и др. (1980). Экономическую эффективность систем содержания почвы рассчитывали по фактическим затратам в ОАО «Агроном» с использованием методики Г1.Ф. Дуброва (1981).

Обработку экспериментальных данных осуществляли методами математической статистики с применением дисперсионного и

корреляционного анализа, описанных Б.А. Доспеховым (1968) с помощью программного обеспечения Microsoft Office Excel 2003.

3. Результаты исследований 3.1 Многолетняя и сезонная динамика изменения видового состава и биомассы трав в междурядьях плодового сада. В междурядьях плодового сада без почвенных обработок формируется злаково-разнотравный ценоз, с преобладанием дикорастущих травянистых растений. В первые годы после прекращения обработок почвы в междурядьях сада преобладают однолетние озимые и яровые виды сорных растений с постепенным их вытеснением через 5-6 лет низовыми рыхлокустовыми злаками. Как показали наши исследования, в последующие годы биотическая трансформация видового состава трав зависела от конкурентных взаимоотношений. Четко прослеживается дифференция по минеральному питанию, которая является одной из важнейших для исследованных видов растений. Примером взаимного средообразования являлись злаки и бобовые растения. Злаки, интенсивно поглощая нитратный азот и стимулируя денитрификацию, ухудшали условия своего произрастания, но активизировали разрастание бобовых растений. Вспышки массового размножения бобовых в луговой растительности наблюдались в условиях холодных и влажных весен (Рисунок 2).

В эти годы интенсивно разрастались и обильно цвели почти все виды клеверов (Trifolium pratense, Trifolium hibridum, Trifolium medium, Trifolium arvense) и вики (Vicia cracca, Vicia villosa, Vicia sepium). Так, весной 2010 года температуры воздуха держались длительное время ниже среднемноголетних показателей. По этой причине азот в почве междурядий сада был мало доступен для злаковых растений, поэтому сильно развивался клевер. Разрастание бобовых связано с тем, что при пониженых температурах обильные осадки, вымывая нитраты и подавляя процесс нитрификации, ослабляли рост злаков, а соответственно и поглощение ими калия (а также фосфора).

80 70 60 50

30 20 10

□ злаки ■ бобовые

I разнотравье

2007

2008 2009

годы

2010

Рисунок 2 - Изменения обилия групп трав в междурядьях сада в зависимости от условий произрастания Разнообразие растений внутри популяции - наиболее важное свойство, повышающее полноту использования ресурсов и их адаптированность к условиям растительного сообщества и ценоза в целом. Ежегодное накопление зеленой массы естественно растущих трав составляло около 34,8 т/га, против 38,0 т/га сеяных злаковых трав (Таблица 1). Таблица 1 - Накопление массы трав в междурядьях сада, т/га

Годы Естественно растущие травы Овсяница луговая

Зеленая масса Сухая масса Зеленая масса Сухая масса

2007 27,0 6,5 31,2 6,2

2008 42,0 7,1 44,0 6,4

2009 36,0 6,6 34,0 6,2

2010 34,0 8,2 42,7 7,9

Средняя 2007-2010 гг. 34,8 7,1 38,0 6,7

НСР05 2,3 1,8 2,7 1,2

Аккумулированные травами элементы питания в процессе разложения органической массы становятся доступными для плодовых растений и почвенной биоты.

3.2 Питательный режим почв и особенности формирования почвенно-биотического комплекса под разпотравьем в саду. Количество общего органического вещества в почве свидетельствует о потенциальном плодородии, содержание его лабильных форм показывает эффективное плодородие в момент определения. Содержание органического вещества (гумуса) в почве междурядий под травами значительно больше, чем на чёрном паре, особенно в верхнем 20 см слое (Таблица 2). Выделяется слой 0-5 см, он представлен в основном слоем органической массы полуперепревших трав, поступающих после скашивания.

Таблица 2 - Содержание гумуса и его лабильных форм в почве сада

(ОПХ «Центральное», 2010г.)

лабильный

Варианты слой почвы, см гумус, % гумус, мг/1 кг (вытяжка 0,1 н №ОН)

0-5 3,59 1590

Черный пар 5-20 3,55 1431

20-40 3,36 1431

40-60 3,05 1113

Дерново-перегнойная система (овсяница луговая) 0-5 5,12 3180

5-20 3,80 1749

20-40 3,44 1379

40-60 2,95 1060

Дерново-перегнойная система (естественно растущие травы) 0-5 5,11 3180

5-20 3,94 1908

20-40 3,41 1272

40-60 3,12 1007

Под травами местной флоры в метровом слое создавалась более благоприятная реакция почвенной среды для яблони — слабокислая или нейтральная. По сравнению с другими вариантами содержания почвы был более стабильным почвенно-поглощающий комплекс: увеличились сумма поглощенных оснований и степень насыщенности основаниями. Здесь же отмечено увеличение содержания подвижного фосфора и обменного калия.

Задернение почвы травами в саду способствовало обогащению чернозёма выщелоченного в слое почвы 0-100 см как общей, так и агрономически ценной микрофлорой, увеличению общей биологической активности. Под естественно растущими травами наблюдалось наибольшее родовое разнообразие микроорганизмов и более высокая численность эколого-трофических групп микроорганизмов. Отмечена более высокая численность основных эколого-трофических групп микроорганизмов, причем различия прослеживались во всем метровом слое (Таблица 3).

Таблица 3 - Структурно-функциональная характеристика микробоценозов почвенного профиля междурядий в плодовом саду, май 2008г.

Варианты опыта Слой почвы, см Бактерии (АО/ ФДА), млн/г Актиномице-ты(АО/ФДА), м/г Микромице- ты(ФБ/ФДА), м/г Гидролиз ФДА, %

Черный пар 0-20 2007/334 35/5 208/19 47

20-40 1048/298 41 / 17 92/ 12 42

40-60 804 / 206 11/8 56/14 31

60 - 80 522/ 129 17/5 41 / 9 24

80- 100 412/ 70 10/2 33/ 5 23

Задернение овсяницей луговой 0 -20 3027/543 47/9 205 / 27 57

20-40 2913/404 49/ 14 136/15 49

40-60 2623 / 277 ¡8/ 5 54/11 47

60-80 2008/106 13/7 56/ 10 39

80 -100 725/ 85 8/2 39/ 10 33

Задернение естественно растущими травами 0-20 3892 /558 74/13 328/48 65

20-40 3280/712 37/17 215/25 53

40-60 2659/302 48/18 74/ 12 44

60-80 1782/ 198 15/ 9 57/11 47

80 -100 1004/ 145 14/ 5 45/ 8 38

Весной и в начале летнего периода в верхних слоях почвы установлены более высокие значения уровня гидролитической активности почвы под естественно растущими травами, как и запасов микробного пула. Эти показатели положительно коррелируют с запасами гумуса, содержанием нитратов и подвижных форм фосфора, что свидетельствует о более высокой биологической активности микрофлоры почвы, участвующей в мобилизации соединений азота и фосфора (Рисунок 3).

Г

40 ВО

гидролиза

2 о - го

5 20-40 | 40-60 | 60-80 80 -100

ия

%плцролиэа

3 0-20 | 20-40 | 40-60 | 60-80 80 -100

40 60

% гидролиза

Рисунок 3 - Уровень гидролитической активности чернозёма выщелоченного в метровом слое (весна 2008г.): I. Черный пар. 2. Задернение сеяными травами.

3. Задернение естественно растущими травами

В засушливый период результаты исследований показали, что профильное распределение гидролитической активности почвы по вариантам опыта разнится более существенно, оставаясь максимальным на варианте естественного задернения. Это свидетельствует об устойчивой работе почвенно-микробного комплекса в условиях длительного дефицита влаги.

Для представления о сходстве и различиях образцов был проведен кластерный анализ (Эвклид-Варда). Как видно из рисунка 4, выделяются 2 крупных значимых группы микробных сообществ: верхнего горизонта черного пара и средних под естественным задернением и более глубокие слои почвы этих вариантов.

Применение метода мульгисубстратного тестирования, учитывающего меру разнообразия и устойчивости микробного сообщества, дало возможность интегральной оценки функционального состояния почв в междурядьях сада под травами и на черном пару. Для сравнительной оценки благополучия выделенных групп, на основании полученных спектров потребления субстратов с помощью системы «Эколог» рассчитаны параметры функционального биоразнообразия и коэффициенты ранговых распределений - критерии нагрузки на экосистемы многолетних насаждений.

чпЮ-20 -

ЧП40-60 ------

ед0-20--

ЧП20-40 -

ВД20-40 -1

ед60-80 -

ед40-60 -

ед80-100 -

чп 60-80 --—-

чпвО-ЮО -

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Linkage Distance

Рисунок 4 - Дендрограмма кластерного анализа по вариантам системы содержания почвы в саду Обозначения: 0-20 - слой почвы; чп-черный пар; ед - задернение почвы естественно растущими травами.

Для ранжирования объектов по степени благополучия использовали интегральный индекс витальности О (коэффициент здоровья почвы) = (Ы / Иглах *100)/с1, где Ышах количество тест-субстратов (47), N количество потребленных субстратов (мера разнообразия), (1 - коэффициент рангового распределения, отражающий устойчивость сообщества. Высокие значения в характерны для богатых и устойчивых систем и наоборот. В наших опытах установлено, что значительно отличаются верхние горизонты профиля почвы в саду. Стабильность почвенно-биотического сообщества под естественно растущими травами была лучше (в =0,95), иод чёрным паром меньше (О =0,2). Согласно градациям, в целом ценозы многолетних культур относятся к нестабильным системам.

Содержание гумуса - интегральный показатель плодородия почв. В результате проведенного корреляционного анализа были выявлены тесные связи между микробиологическими показателями и уровнем плодородия почвы. Определены показатели общей биологической активности: интенсивность выделения почвой углекислого газа и целлюлозолитическая активность, аммонифицирующие и целлголозолитические группы. отличающихся наибольшим числом сильных и средних корреляционных связей, а значит наиболее полно отражающие характер и направленность сложных и взаимосвязанных эколого-биохимических процессов, протекающих в черноземе выщелоченном в садовом агроценозе (Рисунок 5).

Результаты учётов почвенных беспозвоночных под травами в саду свидетельствует о более высокой плотности популяций сапрофагов, участвующих в разложении растительных остатков и гумусообразовании. Они активно отзываются на присутствие органических и минеральных питательных веществ в почве, что позволяет их отнести к биоиндикаторной группе организмов при оценке почвенного плодородия (Таблица 4).

Изучение видового состава почвенных нематод в саду показало, что под травами их видовое разнообразие и численность были больше, чем под черным паром.

Рисунок - 5 Корреляционные связи показателей общей биологической активности, групп микроорганизмов и гумуса чернозема выщелоченного под травами (слой 0-20 см) i I- микроорганизмы и грибы: 1-аммонифицирующие; 2-аминоавтотрофные; 3-целлюлозолитические; 4-автохтонные; 5-бактерии; 6-грибы; 7-актиномицеты; 8-гидролиз ФДА 0,72-величина коэффициента корреляции (г) н г=0,81-0,93; в 1=0,61-0,80; ■иг = 0,56

Выявлены группы микробиофагов и микофагов, по которым можно судить об интенсивности разложения органических веществ и важные компоненты arpo -и естественных экосистем как цефалобиды.

3.3 Влияние системы содержания почвы в саду на пищевой режим, урожай и качество плодов яблони. Изучена реакция плодовых растений на условия, складывающиеся при различных системах содержания почв в междурядьях сада. Достоверность снижения интенсивности прироста однолетних побегов при задернении междурядий травами не доказана.

Результаты дисперсионного анализа показали, что доля влияния условий года является решающей и составляет 93% (изменчивость размера ростового побега) и 87% (изменчивость окружности штамба).

Таблица 4 - Численность беспозвоночных животных в почве сада, экз./м2 (июнь 2008г.)

Содержание почвы Слой почвы, см Кивсяки Симфилы Почвенные черви Коллемболы

Отряд 1иИ1Ъг-гша Отряд БутрЬу-1а ЕпсЬ>1гаеь с!ае ЬитЬпсь с1ае Со11етЬо-1а

Черный пар 0-5 2,0 3,4 14,6 4,4 11,0

5-20 3,2 10,2 79,4 32,6 29,4

20- 40 0 3,0 23,2 5,8 5,4

Задернение естественно растущими травами 0 - 5 3,6 7,8 23,6 4,6 12,4

5-20 9,4 24,2 66,4 12,0 105,0

20-40 4,4 9,8 14,0 18,4 49,2

На основе дисперсионного анализа установлена степень влияния системы содержания почвы в междурядьях сада на пищевой режим плодовых растений и соотношение элементов питания в их листьях и плодах. Обеспеченность азотом и кальцием растений яблони в наибольшей степени зависела от варианта опыта и условий года. Обеспеченность растений яблони изучаемых сортов магнием на 96,6% зависела от условий года. На обеспеченность калием, в основном, оказало влияние введение трав в агрофитоценоз сада (87,9%). Эти данные свидетельствуют о том, что для определения обеспеченности яблони при содержании почвы в междурядьях с использованием трав необходимо ежегодно проводить растительную диагностику содержания в листьях элементов питания: азот, калий, кальций.

Ранее на опытах было установлено, что в первые четыре года с начала плодоношения деревьев яблони урожай при содержании междурядий под травами по типу дерново-перегнойной системы был выше, чем с содержанием почвы под черным паром (В.П. Попова, 2004). В наших опытах при дерново-перегнойном способе содержания почвы с естественными травами после 7-15

лет роста в междурядьях трав урожайность плодов была на уровне контроля (Таблица 5). Более стабильные урожаи получены на деревьях сорта Голден Делишес и Айдаред. Показатели сорта Джонаголд были ниже за счёт периодичности плодоношения. Изменчивость урожайности яблони в основном зависела от условий года. Доля влияния условий года в общей дисперсии составляла 97,2%, доля влияния вариантов 2,1%.

Таблица 5 - Урожай плодов сортов яблони на разных фонах содержания почвы междурядий сада (ОАО «Агроном»), т/га

годы Голден Делишес Айдаред Джонаголд

черный пар задернение естественно расту щ. травами черный пар задернение естественно растущ. травами черный пар задернение естественно растущ. травами

2007 39,2 40,6 30,2 30,0 33,0 32,9

2008 42,6 50,0 10,7 11,8 2,0 2,1

2009 40,3 39,8 30,2 30,3 15,7 16,0

2010 27,9 29,0 20,2 20,5 15,2 15,0

2011 31,5 31,3 29,1 28,3 18,5 18,6

среднее 20072011 гг. 36,3 38,3 24,0 24,3 17,1 16,9

НСР05 4,7 6,5 8,3 5,1 7,3 7,4

При содержании почвы под травами в саду улучшались качественные показатели плодов и их лежкоспособность. Во все годы наблюдений средняя масса плодов была характерной для яблок изучаемых сортов, они были более интенсивно окрашены, что в целом улучшало их товарный вид в сравнении с плодами, выращенными при содержании почвы под черным паром. Включение трав в садовый биоценоз оказало положительное влияние на биохимический состав плодов.

Увеличилось количество Сахаров, витамина С и катехинов. Положительное влияние трав сказалось и на содержании в плодах минеральных элементов - азота, фосфора и калия.

3.4 Экономическая эффективность биологизированной системы содержания почвы в саду. При возделывании в междурядьях сада трав уменьшается зависимость проведения агротехнических мероприятий от погодных условий. При системе содержания почвы междурядий сада с использованием естественно растущих трав количество технологических операций по её уходу сокращаются с 5 до 3 за вегетационный период по сравнению с черным паром. Сокращение агротехнических приемов по уходу за почвой ведет к снижению расхода топлива на их проведение. Экономия горючего на каждом гектаре сада составляет 28 кг или 2,8 тонн на 100 га сада (Таблица 6).

Таблица 6 - Затраты на содержание почвы междурядий сада яблони

в условиях ОАО «Агроном», руб/га

Содержание почвы Культивация Дискование Подкашивание трав Всего затрат Расход ГСМ, кг/га

Черный пар 498,6 522,9 - 1021,5 40

Задернение естественно растущими травами - - 546,0 546,0 12

Сравнительный анализ эффективности производства различных сортов яблони на разных фонах содержания почвы в междурядьях сада свидетельствует о более высоком уровне рентабельности при использовании задернения естественно растущими травами (Таблица 7).

Так, на яблоне сорта Голден Делишес рост показателя результативности составил в среднем за 2005-2009 гг. 2,9 пункта, у сорта Айдаред - 0,9 пункта, у сорта Джонаголд - 0,4 пункта.

Такая тенденция обусловлена менее затратным характером системы задернения естественно растущими травами по сравнению с использованием черного пара, что позволяет сократить издержки на производство продукции в среднем, например, по сорту Голден Делишес на 9,8 тыс.руб./га и обеспечить дополнительный рост прибыли от реализации на 17,8 тыс.руб./га.

Таблица - 7 Экономическая эффективность производства сортов яблок при разных способах содержания почвы в междурядьях сада, ОАО «Агроном» (среднее 2007-2010гг.)

Показатели Голден Делишес Айдаред Джонаголд

черный пар задернение естественно растущ. травами черный пар задернение естественно растущ. травами черный пар задернение естественно растущ. травами

Выручка от реализации, тыс.руб./га 544,5 572,1 361,2 362,7 253,2 253,8

Издержки, тыс.руб./га 281,2 291,0 215,6 215,2 197,2 195,8

Прибыль, тыс.руб./га 263,3 281,1 145,6 147,5 56,0 58,0

Рентабельность, % 93,7 96,6 67,6 68,5 28,4 29,6

Таким образом, производство плодов яблони при содержании почвы в междурядьях сада на биоценотической основе экономически выгодно.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что при длительном залужении в саду биотическая трансформация естественно растущих трав в междурядьях сада зависела от конкурентных взаимоотношений, особенно по минеральному питанию. Примером взаимного средообразования являлись злаки и бобовые растения. В годы с влажной и холодной весной разрастание бобовых связано с тем, что обильные осадки, вымывая нитраты и подавляя процесс нитрификации, ослабляли рост злаков.

2. Естественно растущие травы в междурядьях сада ежегодно создавали зеленой массы в среднем около 35 т/га и способствовали увеличению содержания органического вещества (гумуса) и его лабильных форм в почве междурядий, особенно в верхнем 20 см слое.

3. Под естественно растущими травами установлена тесная корреляционная связь между гумусом и биологической активностью почвы: гидролитической

активностью почвы, (индекс гидролиза ФДА) (г = 0,79), длиной грибного мицелия, его активностью (г = 0,98), аммонифицирующими и целлюлозолитическими группами (г = 0,81-0,93) .Эта тенденция сохраняется на протяжении нескольких лет.

4. Установлено влияние биологизированной системы содержания почвы на увеличение биоразнообразия растений, почвенной биты: микроорганизмов и почвенных беспозвоночных, почвенных нематод. Установленные параметры функционального биоразнообразия и коэффициенты ранговых распределений -критерии нагрузки на экосистемы многолетних насаждений определили уровень стабильности почвенно-биотического сообщества под естественно растущими травами была лучше (С =0,95), под чёрным паром меньше (в =0,2).

5. Достоверность снижения интенсивности прироста однолетних побегов при задернении междурядий травами не доказана. Результаты дисперсионного анализа показали, что доля влияния условий года является решающей и составляет 93% (изменчивость размера ростового побега) и 87% (изменчивость окружности штамба).

6. На основе дисперсионного анализа установлена степень влияния системы содержания почвы в междурядьях сада на пищевой режим плодовых растений и соотношение элементов питания в их листьях и плодах. Обеспеченность азотом и кальцием растений яблони в наибольшей степени зависела от варианта опыта и условий года. Обеспеченность растений яблони изучаемых сортов магнием на 96,6% зависела от условий года. На обеспеченность калием, в основном, оказало влияние введение трав в агрофитоценоз сада (87,9%). Доля оптимизации питания яблони при содержании почвы в междурядьях с использованием трав необходимо ежегодно проводить растительную диагностику содержания в листьях элементов питания: азот, калий, кальций.

7. Урожай плодов яблони при дерново-перегнойном способе содержания почвы с естественными травами после 7-20 лет роста в междурядьях трав был на уровне контроля. Более стабильные урожаи получены на деревьях сорта Голден Делишес и Айдаред. Показатели сорта Джонаголд были ниже за счёт периодичности плодоношения.

8. Применение биологизированной системы содержания почвы способствовало сокращению затрат по уходу замеждурядьями: количество указанных технологических операций за вегетационный период сокращается до 2-3; экономия расхода горючего - до 40 кг/га; снижение энергетических затрат по сравнению с традиционной технологией - на 54-58%.

9. Система содержания почвы в саду на биоценотической основе менее затратна по сравнению с использованием черного пара, что позволяет сократить издержки на производство продукции в среднем от 0,4 до 9,8 тыс.руб./га и обеспечить дополнительный рост прибыли от реализации на 1,917,8 тыс.руб./га.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В плодовых насаждениях для сохранения плодородия почв и биологического разнообразия, снижения энергозатрат на обработку почвы междурядий сада применять дерново-перегнойную систему содержания с естественно растущими травами (местной флоры)с Зх кратным подкашиванием за сезон. Весной при отрастании трав в междурядьях сада проводить подкормки азотными удобрениями в дозе 60-70 кг/га д.в.

Для оптимизации минерального питания растений яблони, в целях получения стабильных урожаев плодов высоких товарных качеств, ежегодно проводить листовую диагностику обеспеченности растений основными элементами питания.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных по перечню ВАК Министерства образования и пауки РФ:

1. Попова, В.П. Средозащитная роль сорных растений в экосистеме сада / Н.В.Чернявская, В.П. Попова //Плодоводство и ягодоводство России, 2010.-T.XXIV - С 329337.

2. Попова, В.П. Экологические функции сорных растений в плодовом агроценозе /Н.В.Чернявская, В.П. Попова, И.А. Петров //Плодоводство и ягодоводство России 2013-Т.ХХХУ1.-часть 2.-С.91-96.

Статьи в других научных изданиях:

3. Попова, В.П., Особенности формирования почвенпо-биотического комплекса в многолетних насаждениях /В.П. Попова, Н.И. Сергеева, Н.В. Чернявская, Л.А. Коросгелева

//Экологая и биология почв: материалы междунар. конф./Ростов. Гос.ун-т,- Ростов/на Дону, 2007.- С. 190-193.

4. Ульянич, Л.П. Агрохимические приёмы восстановления продуктивности плодовых культур после подмерзания /Л.П. Ульянич, Н.В.Чернявская //Агрохимические приёмы рационального применения средств химизации как основа повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур. Материалы 41-й междунар. конф./ВНИИА.-Москва, 2007,- С. 280-283.

5.Попова, В.П., Оптимизация системы содержания почвы в плодовых садах на биоценотической основе /В.П. Попова, Н.В. Чернявская, H.A. Холод //Оптимизация технолого-экономических параметров структуры агроценозов и регламентов возделывания плодовых культур и винограда. Том 1 ./СКЗНИИСиВ.- Краснодар, 2008.- С. 242-248.

6. Чернявская, Н.В. Содержание почвы междурядий сада на биоценотической основе /Н.В. Чернявская //Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Материалы 2-ой всеросс. научно-практ. конф. молод, учёных /КубГАУ,- Краснодар,2008.-С. 538-540.

7. Чернявская, Н.В. Средообразующий потенциал трав в междурядьях сада /Н.В. Чернявская //Параметры адаптивности многолетних культур в современных условиях развития садоводства и виноградарства. Сборник материалов междунар. дистанц. научно-практ. Конф. молодых учёных / СКЗНИИСиВ. -Краснодар, 2008- С. 71-74.

8. Попова, В.П., Агромкологическис условия сохранения устойчивости почвенно-биотического комплекса плодовых ценозов /В.П. Попова, Н.В. Чернявская, Л.А. Коростелева //Энтузиасты аграрной науки: Труды КубГАУ.-Вып. Ю.-Краснодар, 2009.-С. 424-428.

9. Чернявская, Н.В. Для чего залужают междурядья /Агропромышленный консультант Кубани, 2009.-№2(8).-С. 37.

1 О.Попова, В.П. Биологическая активность почв плодового ценоза / В.П. Попова, Л.А. Коростелева, Н.В. Чернявская// Фундаментальные и прикладные разработки, формирующие современный облик садоводства и виноградарства (материалы международной научно-практической конференции, посвященной 80-летшо со дня образования Государственного научного учреждения Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства).- Краснодар,- СКЗНИИСиВ, 2011.- С.203-207.

11. Чернявская, Н.В.Биоценотические аспекты оптимизации содержания почвы в плодовых садах // Параметры адаптивности многолетних культур в современных условиях развития садоводства и виноградарства. Сборник материалов междунар. дистанц. научно-практ. конф. молодых ученых / СКЗНИИСиВ - Краснодар, 2011. - 8 с. - Режим доступа: liltp://www.kubansad.ru/

12. Фоменко, Г.Г.Питательный режим яблоии при различных способах внесения удобрений в условиях капельного орошения / Т.Г. Фоменко, В.П.Попова, Н.В.Чернявская //Энтузиасты аграрной науки: Труды КубГАУ.-2011.-Вып. 13.-С. 103-107.

13. Попова, В.Г1. Сохранение плодородия почв плодовых насаждений на биоценотической основе/ В.П. Попова, Н.В. Чернявская// Научный журнал СКЗНИИСиВ «Плодоводство и виноградарство Юга России» [Электронный ресурс]. - Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2012. - № 11 . - Режим доступа: http://iournal.kubansad.ru/aut/arhive 11

14. Попова, В.П. Пути сохранения плодородия почв плодовых насаждений/ В.П.Попова, Н.В.Чернявская // Научная жизнь.-2012.-№4.- С. 97-102.

Подписано в печать 19.11.2013. Печать трафаретная. Формат 60x84 '/ц. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 1006. ООО «Издательский Дом-Юг» 350072, г. Краснодар, ул.Московская 2, корп. «В», оф. В-120 тел. 8-918-41-50-571 e-mail: olfomcnko@yandex.ru Сайт: littp://id-yug.com

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Чернявская, Наталья Викторовна, Краснодар

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СЕВЕРО - КАВКАЗСКИЙ ЗОНАЛЬНЫЙ НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ САДОВОДСТВА И ВИНОГРАДАРСТВА

ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ СОДЕРЖАНИЯ ПОЧВЫ В ПЛОДОВЫХ САДАХ НА БИОЦЕНОТИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ

Специальность 06.01.08 - Плодоводство, виноградарство

Диссертация на соискание ученой степени

На правах рукописи

04201452230

ЧЕРНЯВСКАЯ НАТАЛЬЯ ВИКТОРОВНА

кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель,

доктор сельскохозяйственных наук

В.П. Попова

Краснодар, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

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

1 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СРЕДООБРАЗУЮЩИЕ ФУНКЦИИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В ЭКОСИСТЕМЕ САДА (Обзор литературы) .... 8 1.1 Роль сорных растений в сохранении биологического разнообразия . 8

1.2Воздействие трав в саду на условия питания плодового ценоза........13

1.3 Значение почвы в сохранении стабильности почвенно-биотического комплекса..................................................................................................22

2 ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................................32

2.1 Объекты и место проведения исследований........................................32

2.2 Условия проведения исследований.......................................................33

2.3 Методы исследований............................................................................41

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ..........................................................45

3.1 МНОГОЛЕТНЯЯ И СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ ВИДОВОГО СОСТАВА И БИОМАССЫ ТРАВ В МЕЖДУРЯДЬЯХ ПЛОДОВОГО САДА....................................................................................45

3.1.1 Изменение видового состава естественно растущих трав

в плодовом саду.............................................................................................45

3.1.2 Динамика массы естественно растущих трав в саду........................53

3.2 ПИТАТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ И ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЧВЕННО - БИОТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПОД РАЗНОТРАВЬЕМ В ПЛОДОВОМ САДУ........................................56

3.2.1 Содержание гумуса и элементов питания в почве сада...................56

3.2.2 Биологическая активность почвы.......................................................62

3.2.3 Специфика развития почвенных беспозвоночных в почве сада.....78

3.3 ВЛИЯНИЕ СИСТЕМЫ СОДЕРЖАНИЯ ПОЧВЫ В САДУ НА ПИЩЕВОЙ РЕЖИМ, УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ПЛОДОВ ЯБЛОНИ ... 84 3.3.1 Ростовые процессы и обеспеченность растений яблони элементами питания......................................................................................84

3.3.2 Урожай и качество плодов яблони.....................................................89

3.4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ БИОЛОГИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ СОДЕРЖАНИЯ

ПОЧВЫ В САДУ...........................................................................................93

ВЫВОДЫ.......................................................................................................101

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ..........................................................103

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ....................................104

ПРИЛОЖЕНИЯ.............................................................................................123

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Интенсификация производственно-технологических процессов в современном плодоводстве, основанная на химизации и применении современной высокопроизводительной сельскохозяйственной техники, способствует усилению процессов деградации почв и обеднению биологического разнообразия в ценозах.

Для рационального природопользования в плодовых экосистемах необходима экологизация воспроизводственных процессов - разработка и системная реализация мер по снижению антропогенного воздействия, сохранению самой среды обитания живых организмов [55]. Важным направлением в экологизации земледелия является биологизация использование живых организмов, их систем, продуктов их жизнедеятельности в решении технологических задач. В современных условиях развивается научное направление, обеспечивающее разработку приёмов использования трав для улучшения качества земель, воспроизводства их плодородия. В последние годы в садах юга России разработаны и используются системы содержания почвы в междурядьях с использованием посева культурных злаковых трав [18, 107]. Вместе с положительными результатами имеются и недостатки. Возделывание одного вида трав (или нескольких видов, относящихся к одному семейству) приводит к уменьшению агрономически ценных групп микроорганизмов, почвенных беспозвоночных и изменению их соотношений в почвенно-биотическом комплексе экосистемы сада. Результатом этих процессов является нарушение оптимального соотношения доступных элементов питания в почве и несбалансированное их поступление в вегетативные и генеративные органы плодовых растений. Вместе с тем, эффективность использования естественно растущих трав (растений местной флоры) в междурядьях сада еще недостаточно изучена. Исследования зависимости ростовых процессов и продуктивности плодовых культур, обеспеченности их элементами питания и состояния почвенно-биотического

комплекса под разнотравьем в междурядьях сада помогут составить более полное представление о закономерностях формирования и сохранения биологического разнообразия в экосистеме.

Исследования выполнены в Государственном научном учреждении Северо-Кавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства Россельхозакадемии в соответствии с тематическим планом НИР (номер гос. регистрации 01200607521).

Цель исследований - совершенствование технологии содержания почвы в междурядьях сада на основе реализации ресурсов биотических компонентов ценоза.

Задачи исследований:

1. Изучить многолетнюю и сезонную динамику изменения видового состава естественно растущих трав в междурядьях сада при длительном залужении.

2. Выявить зависимости изменения гумусного состояния, питательного режима и биологической активности почв, под разнотравьем в междурядьях сада.

3. Определить влияние задернения травами в саду на сохранение биологического разнообразия трав, почвенных микроорганизмов, почвенных беспозвоночных в саду.

4. Установить степень влияния системы содержания почвы в междурядьях сада на ростовые процессы и пищевой режим плодовых растений.

5. Определить зависимость урожая и качества плодов яблони от системы содержания междурядий сада яблони.

6. Провести экономический анализ и разработать предложения по эффективному практическому применению биологической системы содержания почвы с использованием естественно растущих трав в плодовых насаждениях.

Научная новизна работы. Впервые выявлены закономерности биологической трансформации естественно растущих трав в междурядьях сада в зависимости от условий произрастания. Получены новые знания об

агрохимических и биологических процессах, происходящих в почвенно-биотическом комплексе экосистемы сада под разнотравьем. Изучен комплекс показателей биологической активности почв и почвенных беспозвоночных Выявлены характер изменения урожая и качества плодов яблони при различных способах содержания почвы в садовых биоценозах. Установлены закономерные связи между основными показателями плодородия почв и их биологической активностью.

Практическая значимость. Рекомендована биологизированная система содержания почвы в междурядьях плодовых насаждений с использованием трав местной флоры, способствующая сохранению плодородия почв и оптимизации минерального питания плодовых насаждений, снижению энергозатрат и поддержанию биоразнообразия.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Доказано, что использование естественно растущих трав в междурядьях плодовых садов как задернителей почвы способствует сохранению почвенного плодородия, активизации микробоценоза в почвах, оптимизации питательного режима растений яблони, их устойчивого роста и плодоношения.

2. Установлена роль и значение естественно растущих трав в междурядьях сада в формировании и повышении биологического разнообразия растений, микроорганизмов, почвенных беспозвоночных.

3. Предложенная дерново-перегнойная система содержания почвы в междурядьях плодовых насаждений с естественно растущими травами, способствует экономии энергоресурсов, снижению издержек на производство плодов, обеспечивает дополнительный рост прибыли от реализации продукции.

Объекты исследований. Насаждения яблони сортов Уэлси на подвое СК-1, Ренет Симиренко, Айдаред, Джонаголд, Голден Делишес на подвое ММ 106.

Предметом научных исследований является многолетняя и сезонная динамика изменения видового состава естественно растущих трав в

междурядьях сада и их влияние на ростовые процессы и урожай яблони, пищевой режим агроценоза, формирование почвенно-биотического комплекса.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на отчётных сессиях и заседаниях методического совета отдела садоводства ГНУ СКЗНИИ С и В (2007-20011 гг.); представлены на научно-практических конференциях: 41-й международной конференции «Агрохимические приёмы рационального применения средств химизации как основа повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур» (Москва, ВНИИА, 2007 г.); 2-й Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», (Краснодар, КубГАУ, 2008 г.); международной научно-практической конференции молодых ученых «Параметры адаптивности многолетних культур в современных условиях развития садоводства и виноградарства» (Краснодар, СКЗНИИ С и В, 2011); международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные разработки, формирующие современный облик садоводства и виноградарства» (Краснодар, СКЗНИИ С и В, 2011 г.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 14 научных статей, отражающих основные научные результаты диссертации, том числе 2 в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов и предложений производству. Изложена на 132 страницах компьютерного набора, включает 26 таблиц, 15 рисунков, 190 библиографических источников, в том числе 48 иностранных источника, приложений.

Место проведения работы. Исследования проведены на базе плодовых насаждений ЗАО «ОПХ «Центральное» г. Краснодар и ОАО «Агроном» Динского района Краснодарского края в плодоносящих насаждениях яблони сортов Уэлси, Ренет Симиренко, Айдаред, Джонаголд, Голден Делишес.

1 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И СРЕДООБРАЗУЮЩИЕ ФУНКЦИИ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В ЭКОСИСТЕМЕ САДА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Роль сорных растений в сохранении биологического разнообразия

В садах плодовые деревья являются доминантными - это соответствует целям, которые преследует человек. Они держат под контролем условия среды и полностью или почти полностью используют ресурсы местообитания. По выражению Б.М. Миркина с соавторами [91] - это виолент, силовик, «лев». Но существуют растения, которые могут обитать в неблагоприятных условиях (засуха, дефицит света или ресурсов элементов минерального питания). Авторы определяют их как патиент, выносливец, «верблюд». Эти растения приспособлены для жизни, где условия стресса создают доминирующие растения. При сильных нарушениях местообитаний, например, в агроландшафтах при постоянной обработке почвы распространены рудеральные растения, так называемые сорные (от лат. Ruderalis - сорный). Большинство из них однолетники (реже малолетники) с высокими репродуктивными способностями («пролетарии» по терминологии Маклиода), цит. по [91]. Они способны формировать банк семян в почве (например, виды родов Artemisia, Chenopodium, Atriplex) или имеют приспособления для распространения плодов и семян (летучки у видов родов Taraxacum, Cirsium). К интенсивному семенному размножению нередко добавляется вегетативное, например корневищами или корневыми отпрысками у видов рода Sonchus.

Таким образом, рудералы первыми начинают восстанавливать растительность при нарушениях за счёт большого запаса их семян в почве, заноса с других территорий. Эту важную для экосистем группу растений Б.М.Миркин с соавторами сравнивают с «ремонтной бригадой» и «лёгкой кавалерией природы», которая залечивает нанесённые природе раны [90, 91].

Если за 10 тыс. лет земледелия человек сделал культурные растения сильно зависимыми от условий возделывания, то естественно растущие

приобрели защитные свойства, позволяющие им устойчиво сохраняться в агроценозах и конкурировать за влагу и питание. Степень конкуренции снижается за счёт того, что разные виды растений занимают разные экологические ниши. В плодовых насаждениях обязательно произрастают травы местной флоры так называемые сорные растения. Из-за экологически широкой приспособленности они являются устойчивыми [106]. В плодовых садах эти растения могут иметь свою нишу, занимая междурядья.

Естественно растущие растения являются конкурентами плодовых растений в потреблении влаги и питательных веществ. Успешно конкурировать за свет они не могут, поскольку произрастают в нижнем ярусе растительного сообщества, под пологом деревьев. Скорее, наоборот, при плотном размещении деревьев в разновозрастном саду их кроны затеняют поверхность почвы, и развитие сорняков заметно ослабляется [105, 112].

Как известно, сорные растения способны накапливать значительную биомассу и воздушно-сухая масса сорняков в зависимости от условий года и культуры может колебаться от 2,5 до 65,0 ц/га. Отмечены случаи, когда при достаточном увлажнении зеленая масса достигала 150-200 ц/га и более, а на 1 м произрастало до 700 сорных растений [13]. Многие годы в плодовых садах старались уничтожать сорные растения, для чего затрачивались огромные средства на обработку почвы, но полностью избавиться от сорняков не удавалось.

Со временем пришло понимание, что нужно использовать их для обогащения видового состава агроценозов, сохранения видового разнообразия, утилизировать для пополнения почв органическим веществом [16, 112]. Рассматривать их как необходимый элемент ценоза с определёнными функциями для воспроизводства плодородия почв. Ограниченное количество естественно растущих трав способствует стабилизации экосистем: они служат жилищем и дополнительным источником пищи для полезных насекомых. По данным ряда авторов, если в саду сохраняется 50% сорняков, то они выполняют буферную функцию, предотвращая и миграцию энтомофагов на соседние

участки [15]. В садах роль микрозаповедников могут также выполнять постоянные полосы трав в междурядьях - естественно растущих (так называемых сорняков) или сеянных. В этих местах обычно сохраняются почвенные беспозвоночные животные, погибающие при вспашке или дисковании почвы, а от их численности во многом зависит плодородие почвы. Таким образом, травы способствуют сохранению биоразнообразия в агроэкосистеме. При наличии сорной растительности или трав в саду, увеличивается количество жужелиц и стафилинид, улучшается устойчивость к засухе. Роль трав в садовых агроценозах неоднозначна, поскольку они могут составлять конкуренцию плодовым растениям за влагу и элементы питания. В то же время, их значение в повышении плодородия почв, плодовых садов в различных регионах России хорошо известно [10, 18, 47, 53, 76, 82, 105, 112].

Биологическое разнообразие включает несколько видов биоразнообразия, например, видовое разнообразие, генетическое разнообразие, разнообразие экосистем. Включение фрагментов естественных экосистем в агроэкосистемы увеличивает разнообразие в агроценозах (сорные растения, насекомых, почвенную фауну, детритофагов, микроорганизмы). Биоразнообразие может возрастать на нетронутых вспашкой участках, при задернении почвы травами, при оставлении закраин участков с рудеральными и сегетальными растениями, при соседстве агроценоза с лесополосами, лесными участками, лугами. Необходимо создавать условия для активизации этих восстановительных сукцессий [134]. Повышение потенциала продуктивного биоразнообразия в агроценозах достигается посредством выбора состава возделываемых культур, большую роль здесь играют сидераты, многолетние сеяные и естественно растущие травы. Активизация ресурсного биоразнообразия позволяет улучшить условия минерального питания культурных растений за счет почвенной биоты и создать систему полезных симбиотических связей [59]. Вопросу повышения адаптивности агроценозов при использовании поликультур уделяют внимание многие исследователи [29,54,63,67,70,74,76,84,85,89]. Синергетический эффект поликультур достигается за счет дифференциации экологических ниш,

позволяющий одновременно повысить использование ресурсов и "закрыть" ценоз для массового развития сорных видов [91]. Рябов Е.И. призывает к освобождению от идеи коренного преобразования природы, развивать идею сотрудничества человека с нею [128]. Основой таких агрогеосистем должно быть создание систем саморегуляции, имитирующих природу. Как считают Б. Миркин и Р. Хазиахметов, полностью решить задачу сближения сходства