Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Повышение производительной способности черноземов в Центрально-Черноземной зоне Российской Федерации

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Качанин, Александр Леонтьевич, Каменная Степь

Пре

(решея1:т; - X'JL. "MUS '

M

"Г- к г

у-л * а а

7 / * </ " - --

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ПОЛОСЫ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА

На правах рукописи КАЧАНИИ АЛЕКСАНДР ЛЕОНТЬЕВИЧ

УДК 631.11:631.51:632.51:631.531.2.

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА В ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

06.01.01 - ОБЩЕЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Каменная Степь - 1998

- 2 -СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ?

ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТИ ПОСЕВОВ В

ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НИК И ВОЗМОЖНЫЕ

НАПРАВЛЕНИЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА .

(Обзор литературы) 1?

1.1. Влияние обработки на плодородие почвы и урожайность 20

1.1.1. Способы и глубина основной обработки почвы 20

1.1.2. Сроки основной обработки почвы 46

1.2. Защита посевов от сорняков 48

1.2.1. Засоренность посевов. Вредоносность сорняков 49

1.2.2. Эффективность агротехнических способов и химических средств при уходе за паром 52

1.2.3. Значение агротехнических мер и химических средств борьбы с сорняками в

зяблевом комплексе 50

1.2.4. Влияние агротехнических и химических приемов ухода за посевами на снижение их засоренности 80

1.3. Значение формирования посевов для повышения их

урожайности 68

1.3..1. Роль сроков посева озимой пшеницы в формировании урожайности 68

1.3.2. Влияние густоты стояния растений в посевах

на их урожайность 71

2. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ, СХЕМЫ ОПЫТОВ И

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 80

2.1. Почвенно-климатические условия Центрально-Черноземной полосы 80

2.2. Погодные условия в годы проведения исследований 85

2.3. Схемы опытов 88

2.4. Методика исследований 106

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. ВЛИЯНИЕ ОПТИМИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТЕ

НА ЕЕ ПЛОДОРОДИЕ И УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР 112

3.1. Влияние способов и глубины основной обработки почвы в их взаимодействии с минеральными удобрениями и применением гербицидов в севообороте на ее плодородие и урожайность посевов 112

3.1.1. Агрофизические показатели почвы при разных способах обработки 113

3.1.2. Влажность почвы 119

3.1.3. Биологическая активность почвы 125

3.1.4. Содержание подвижных форм элементов

питания в почве 131

3.1.5. Засоренность посевов 137

3.1.6. Урожайность озимой пшеницы 150

3.1.7. Урожайность ячменя 159

3.1.8. Урожайность гороха 186

3.1.9. Урожайность кукурузы на силос 170

3.1.10. Изменение плодородия почвы при длительном применении разных обработок и удобрений в севообороте 174

3.2. Влияние сроков основной обработки почвы на ее

плодородие и урожайность посевов 177

3.2Л. Сроки подготовки почвы под посев озимой

пшеницы 17?

3.2.1.1. Плотность и влажность почвы 178

3.2.1.2. Содержание элементов питания в почве 182

3.2.1.3. Засоренность посевов 184

3.2.1.4. Урожайность озимой пшеницы 186 3.2.2. Сроки подготовки почвы под посев ячменя и

кукурузы 192

3.2.2.1. Влажность почвы и питательный

режим растений 192

3.2.2.2. Влияние лущения и основной обработки почвы на засоренность посевов и использование ими плодородия почвы 195

3.2.2.3. Урожайность ячменя и кукурузы

на силос 201

4. ЗАЩИТА ПОСЕВОВ ОТ СОРНЯКОВ 209

4.1. Влияние приемов ухода за черным паром на

повышение его эффективности 210

4.1.1. Агрофизические показатели и влажность почвы 210

4.1.2. Содержание основных элементов питания

растений в почве 215

4.1.3. Засоренность паров и посевов 221

4.1.4. Урожайность пшеницы 222

4.2. Защита посевов кукурузы от сорняков с использованием гербицидов в системе ухода за растениями 227 4.2.1. Засоренность посевов 229

4.2.2. Урожайность кукурузы 232 4.3. Защита посевов подсолнечника от сорняков в

системе ухода за растениями 23?

4.3.1. Агрофизические показатели и влажность почвы 237

4.3.2. Биологическая активность почвы 240

4.3.3. Содержание элементов минерального питания

в почве 242

4.3.4. Засоренность посевов подсолнечника 242

4.3.5. Урожайность подсолнечника 247

5. ВЛИЯНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ПОСЕВОВ НА УЛУЧШЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФАКТОРОВ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ И НА ПОВЫШЕНИЕ УРОЖАЙНОСТИ КУЛЬТУР 252

5.1. Влияние сроков посева озимой пшеницы на урожайность 254 у/ 5.1.1. Рост и развитие растений^их морозостойкость

и перезимовка 254

5.1.2. Режим влажности почвы и минеральное питание растений 256

5.1.3. Урожайность озимой пшеницы 259

5.2. Влияние густоты стояния растений в посевах на урожайность и качество зерна озимых культур 262

5.2.1. Полевая всхожесть семян, перезимовка и выживаемость растений при разной

густоте посева 262

5.2.2. Влагообеспеченность и почвенное

питание растений 264

5.2.3. Фотосинтетическая деятельность растений

в посевах с разной площадью питания 273

5.2.4. Структура урожая, урожайность и качество зерна 290

- б -

6. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИЕМОВ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТИ КУЛЬТУР 303

8.1. Биоэнергетическая оценка способов и глубины основной обработки почвы в сочетании с использованием минеральных удобрений и гербицидов

в севообороте 303

8.2. Экономическая оценка сроков подготовки почвы

под озимые и яровые культуры 312

6.3. Экономическая оценка способов ухода за посевами кукурузы и подсолнечника 315

8.4. Экономическая оценка сроков посева озимой

пшеницы 319

6.5. Экономическая оценка густоты и способов посева

озимых 320

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 325

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 330

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 333

- 7 -ВВЕДЕНИЕ

Увеличение производства сельскохозяйственной продукции в нашей стране является важной народнохозяйственной проблемой. Взятый курс на многоукладность сельского хозяйства не решает полностью проблему увеличения производства продукции и тем более не дает ответа на вопрос как повысить производительную способность чернозема, но может быть эффективным условием более полной их реализации.

Важность увеличения урожайности посевов обусловливается тем, что почти три четверти товаров народного потребления формируется из продукции произведенной в сельском хозяйстве (Соловьев, 1974). По оценке президента РАСХН Г.А.Романенко проблема увеличения производства зерна и повышения его качества является ключевой в науке и в жизни (Черепанов, 1993). Велики еще потребности в зеленых и сочных кормах для крупного рогатого скота. Необходимо увеличить производство маслосемян подсолнечника. Он дает ценное растительное масло и кормовой белок. Непрерывный подъем экономики страны и повышение жизненного уровня народа в решающей степени зависят от темпов роста сельскохозяйственного производства и его экономической эффективности.

По определению А.Н.Каштанова (1979) увеличение производства продукции растениеводства возможно только при постоянной интенсификации земледелия, рациональном использовании земельных ресурсов. Для этого необходима направленная работа на повышение плодородия почвы и максимального его использования культурными растениями в посевах. По данным Г.В.Добровольского (1987) именно плодородие почвы обеспечивает производство почти 99% продуктов питания, в том числе 37% по жирам и В?°А по белку. Плодородие

почвы является важнейшим энергетическим ресурсом, который по значимости для человека не может идти в сравнение ни с какими другими известными видами земной энергии (Собко, 1980).

Увеличение урожайности сельскохозяйственных культур и валовых сборов продукции особенно актуально для регионов с черноземными почвами. Г.В.Добровольский, Л.Л.Шишов, А.П.Щербаков (1992) указывают, что черноземные почвы в России составляют около 120 млн. га, это около ?% общей площади, но на ней размещается более половины всей пашни и производится около 80% всей земледельческой продукции. Повышение урожайности возделываемых культур в Центрально-Черноземной зоне возможно только за счет рационального и эффективного использования природно-климатических ресурсов и средств интенсификации земледелия.

По оценке Л.Л.Шишова, И.И.Карманова, Б.А.Зимовца (198?) интенсификация земледелия на современном и последующих этапах научно-технического прогресса в сельском хозяйстве связано с интенсивным воздействием на почву. В процессе использования почв необходимо добиться такого положения, когда увеличение продуктивности полей не будет отрицательно влиять на плодородие почвы. Проблема управления плодородием почв имеет комплексный характер и успешно решается только путем совместного применения различных средств: в том числе обработки почвы и применения удобрений (Носко, 1980). Интенсификацию земледелия необходимо согласовать с учетом свойств и режимов почв в региональном аспекте.

Исследованиями Й.Ланге и К.Ратсмана в ГДР установлено, что при комплексном и согласованном использовании средств интенсификации земледелия между собой и с условиями окружающей среды урожайность выращиваемых культур в среднем повысилась на 18-202. При этом на гектар возделываемой площади снижены затраты живого

труда на 10%, дизельного топлива на 3%, азотных удобрений на 10%, средств защиты растений на 43%, себестоимость продукции снизилась на 10% (Lange, Rathsiann, 1989).

Наиболее полная трансформация потенциального плодородия почвы в эффективное осуществляется путем обработки почвы, а "самый эффективный путь создания оптимального эффективного плодородия черноземов, - утверждает член-корреспондент РАСХН М.й.Сидоров, -это сочетание основной обработки с внесением удобрений". Только соответствующей обработкой, главным образом в системе зяблевого комплекса, можно создать наиболее благоприятное сложение почвы, которое обеспечит лучшее соотношение между твердой фазой, водой и почвенным воздухом, можно регулировать температуру почвы, создать лучшие условия жизни почвенных организмов и тем самым регулировать баланс минерализации - гумификации в почве. По утверждению И.П.Макарова (1984) за счет совершенствования обработки почвы можно улучшить условия питания культурных растений в посевах и снизить непроизводительные затраты в земледелии.

По определению Д.И.Менделеева (1954) одной из основных причин вспашки является равномерное распределение составных частей почвы, чего нет в природе. В оценке современных ученых дальнейшие исследования по основной обработке почвы должны быть направлены на обоснование оптимальной мощности пахотного слоя для основных культур при разных уровнях минерального питания и водного режима, на поиск новых путей улучшения водно-воздушного режима корнеобитаемого слоя (Доспехов, Бузмаков, 1977). В.Й.Кирюшин (1987) уточняет проблему: с интенсификацией земледелия обработка почвы обоснованно совершенствуется в направлении минимализации.

Способы и сроки обработки обусловливают время и скорость разложения растительных остатков, позволяют регулировать процес-

сы минерализации и гумификации в почве. Выбор сроков (продолжительности) обработки почвы дает возможность высвобождать элементы минерального питания в периоды, когда они больше всего необходимы зеленым растениям, в большем количестве ими используются и меньше теряются из почвы, то есть используются более продуктивно. Таким образом, при совершенствовании обработки почвы можно значительно повысить ее эффективное плодородие. Й.Г.Калиненко (1990), оценивая возможности повышения урожайности сельскохозяйственных культур, утверждает, что для этого все полевые работы должны проводиться в оптимальные агротехнические сроки при высоком качестве. Способы и глубина обработки почвы и ее качество затрагивают существенную сторону плодородия почвы - процессы гумусообразования и эффективность используемых удобрений (Васильев, Полев, 1984).

А.й.Лыков, М.й.Сидоров, Й.С.Кауричев, М.А.Глазовская, оценивая современное состояние земледелия, отмечают, что "несмотря на резко возросшие затраты (материальные, энергетические и др.), не только не удалось достичь значительного прироста земледельческой продукции, но и пришлось столкнуться с целым рядом негативных экономических и других явлений, ранее не имевших места" (Лыков и др., 1989). Неполная отдача от используемых средств производства зависит от неточного выполнения всех составляющих факторов, обусловливающих продуктивность посева. Практическое земледелие, и прежде всего производство зерна, - по определению С.Г.Скоропа-нова (1986), - становится все более точным. Каждый опыт технологии приобретает все большую значимость.

Необходимым условием интенсификации земледелия в Центрально-Черноземной зоне является очищение полей и посевов от сорняков. Вредоносность наиболее злостных сорняков столь велика, что

без направленных мер по защите посевов урожай может погибнуть полностью. В Воронежской области, например, большая часть посевов полевых культур имеет среднюю засоренность (55-65% посевов гороха, 45% - ячменя). Наиболее распространены в посевах бодяк полевой, осот полевой, а на юге области и молокан татарский. Они отмечены на 48-78% площадей озимой пшеницы, 64-77% - ячменя, 43-74% - гороха, 46-85% сахарной свеклы, 54-74% - кукурузы, 41-81% - подсолнечника. Щетинником сизым и куриным просом засорены до 85% посевов подсолнечника, 87% - кукурузы, 77% - гороха, 75% - ячменя (Зотов, Качанин, Нужная, 1989). Корнеотпрысковые сорняки являются сильными конкурентами культурным растениям в борьбе за влагу, свет и питательные вещества. Бодяк полевой для формирования биомассы 5,7 т/га использует из почвы основных элементов минерального питания такое количество, для компенсации которого требуется почти 12 ц минеральных удобрений. Корнеотпрысковые сорняки испаряют в два-три раза больше воды, чем зерновые культуры (Ломакин, Дудкин, 1990).

Защита посевов от сорняков позволяет полнее использовать культурными растениями эффективное плодородие почвы и другие факторы среды обитания. Академик Вильяме (1951) указывает: "В числе элементов, снижающих общую производительность труда в сельскохозяйственном производстве, на первом месте стоят сорные растения. Очевидно, что всеми преимуществами, созданных условий плодородия почвы, прежде всего воспользуются сорняки". Т.С.Мальцев (1988) рекомендует проводить борьбу с сорняками систематически, постоянно ослабляя их, и полностью уничтожая в один год. По данным Г.И.Баздырева (1984) по мере интенсификации производства отмечается усиление засоренности полей, ни один из факторов интенсификации, кроме специальных, не снижают засоренность до

- 12 -

безвредного для культурных растений уровня.

Успешное решение проблемы резкого повышения урожайности сельскохозяйственных культур можно достичь только за счет существенного снижения засоренности без неоправданной антропогенной нагрузки на внешнюю среду, улучшения культуры земледелия в целом, которая является важнейшей нерешенной проблемой земледелия в зоне.

Самым дешевым способом увеличения урожайности сельскохозяйственных культур является поиск возможностей максимального использования культурными растениями в посевах агроклиматических ресурсов среды обитания для удовлетворения их жизненных потребностей и тем самым более полной реализации биопотенциала выращиваемых культур. При этом не требуются дополнительные затраты на производство и нет излишней антропогенной нагрузки на окружающую среду. А.Н.Каштанов (198?) указывает, что, признавая приоритет за высоким плодородием почвы как базой высокопродуктивного земледелия, необходимо подчеркнуть обязательность единства почвы и растения. Можно создать хороший агрофон, обеспечить высокое плодородие почвы, но не получить нужного (должного) урожая, если не сформировать соответствующим образом посев, не обеспечить научно обоснованную технологию выращивания.

Формирование высокопродуктивных посевов, в которых создавались бы близкие к оптимальным условия для фотосинтетической деятельности растений-хозяев в целях более полного использования главных регулируемых факторов плодородия почвы и космических факторов является важной и сложной научной проблемой. Чтобы культурные растения эффективнее использовали свет и тепло необходимо создать определенную густоту стояния их в посевах и соответственно подобрать срок посева. При недостатке освещения рас-

тения плохо кустятся, узел кущения закладывается мельче (зто особенно важно для перезимовки озимых хлебов), стебли сильно вытягиваются, посевы рано полегают, зерно формируется щуплым и низкого качества. На хорошо освещенных посевах в зерне увеличивается содержание белка, а в маслосеменах - жира. Созданием соответствующей густоты посевов определяется уровень урожайности сельскохозяйственных культур и расход семян на посев. Президент РАСХН Г.А.Романенко определил как главную задачу зкономного расходования семян путем оптимизации норм высева, повышения их полевой всхожести (Черепанов, 1993).

Своевременный и правильный посев озимых культур для получения высоких урожаев имеет такое же важное значение как обработка почвы и внесение удобрений. Правильный выбор срока (продолжительности) посева позволяет �