Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРОДУКТИВНОСТЬ АГРОЭКОСИСТЕМ И ПЛОДОРОДИЕ АГРОСЕРЫХ ПОЧВ В СИСТЕМЕ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ВО ВЛАДИМИРСКОМ ОПОЛЬЕ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ПРОДУКТИВНОСТЬ АГРОЭКОСИСТЕМ И ПЛОДОРОДИЕ АГРОСЕРЫХ ПОЧВ В СИСТЕМЕ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ВО ВЛАДИМИРСКОМ ОПОЛЬЕ"

/!-360%Ь

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи

СИТХУ ЛАКШМШАР АЯНАН РАДЖЕСВ АР А РАО

Продуктивность агроэкосистем я плодородие агросерых почв в системе адаптивно-ландшафтного земледелия во Владимирском Ополье

Общее земледелие - 06.01.01

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Диссертация выполнена на кафедре растениеводства Российского университета дружбы народов и в ГГочвениом институте им. В.В. Докучаева РАСХН. Полевые исследования проведены на Юрьев-Польском госсортоучастке Владимирской области.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Д.Н. Дурманов.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Д.С. Булгаков, кандидат сельскохоэяйстаенных наук, доцент [Т.М.Никифоров,

Ведущая организация:

Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева.

Защита диссертации состоится « 19 » октября 2005, в 12:00 часов на заседании диссертационного совета К 212.203,11 при Российском университете дружбы народов по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, дом 8, корпус 1 (Аграрный факультет).

С диссертацией можно ознакомится в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу: 117198, г, Москва, ул. Миклухо-Маклая, дом 6.

Автореферат разослан « 17» сентября 2005 г.

Ученый сеіфетарь диссертационного совета кандидат сельскохозяйственных наук,

/К .В ,С лободя шок/

i. Общая характеристика работы.

Актуальность темы, Примятая в 1992 г. на саммите ООН 8 Рио-де-Жанейро парадигма устойчивого развития исходит из необходимости гармонизации экологической эффективности, экологической безопасности и социальной целесообразности. Реализация этих глобальных принципов в сельском хозяйстве неизбежно Д0(яжна учитывать специфику природных и общественных условий отдельных стран, D Индии "отец зелёной революции" 1960-1970-х годов М.С. Сваыкнатан в последнее время развивает концепцию "дважды зелёной революции", где радикально усилено значение экологической и социальной составляющих. В современной российской агрономической науке центральной стала концепция адалтквно-ландшвфткого земледелия. В отличие от зональных систем недавнего прошлого она ориентирована на дифференциацию технологии применительно к конкретным агролащшшфтам и на многовариантность решений {ВЛ. Кнрюшии 1996,2000; А.Н. Каштанов и др.„ 1994,2001).

Владимирское Ополье, благодаря уникальному для Нечерноземья почвенному покрову, на протяжении многих столетий служило житницей России. Однако, его агртэкологический потенциал использовался и используется недостаточно, В условиях рыночной экономики и принципиальных изменений ресурсной базы земледелия необходимы новые подходы и технологические решения (А. Л .Иванов, 2004). Одним из ааряашш является модель адашивш-пандапафтиого земледелия, разработанная: заслуженным агрономом РФ, кандидатом сельскохозяйственных наук H.A. Кудинским на Юрьев-Польском госсортоучастке Владимирской области. Реализация этой модели & производственных условиях в 1986-2004 г.г. показала, что она обеспечивает сочетание высокой продуктивности с повышением плодородия почв, т.е. отвечает международным критериям устойчивого земледелия. Модель H.A. Кулинского вызвала большой интерес среди практиков и научных работников. Опытные поля только в 2004 г. посетили 60 делегаций. В 2000 г. знакомство с ними было включено в программу Ш съезда Докучаевского общества почвоведов в г. Суздаль.

Цель и задача исследований, Основной целью наших исследований в 1999-2004 г.г. было комплексное изучение агрозкосистем в зерноггравяном севообороте на Юрьев-Польском ГСУ Владимирской области. Решались следующие задачи:

* проследить временную динамику плодородия aipocepux почв в процессе их окультуривания;

ЦНБ MOXA

» изучить влияние ресурсосберегающих почвозащитных технологий на продуктивность зерновых культур и качество продукции;

• оценить адаптивно-ландшафтную систему H.A. Кулинского с позиций экологизации земледелия;

• сопоставить её элементы с теорией и практикой модернизации зернового хозяйства Индия.

Науч^^л новизна. С позиции концепции устойчивого развития сделан анализ теоретических положений и практических приемов модели адагггнвяо-ландшафтиого земледелия для условий Владимирского Ополья. Проведено сопоставление направлений и методов экологизации растениеводства в России и Индии.

Практическая .значимость. Материалы исследований включены в руководство H.A. Кулинского и С.Л. Раджесвара Pao "Почвозащитная система земледелия" (Издательство "Сельские консультационные центры", Нижний Новгород- Юрьев-Польский, 2000, 54 стр.). С 2000 г. они также используются в курсе "Адаптивные системы сельскохозяйственного землепользования" в магистратуре аграрного факультета РУДН по специальности "Агрономия".

Апробздіия.. работы. Результата исследований по данной теме неоднократно докладывались в Почвенном институте им, В.В. Докучаева и на аграрном факультете РУДН.

Автор искренне благодарен H.A. Куяинскому за постоянную помощь в проведении работы и в обобщении еЗ результатов. Я с признательностью буду помнить консультации к советы академика РАСХН fojl- Шишоваі и академика РАЕН ^.Н.

2. Условия, объекты и методы исследования

2.1. Природные условии на территории Юрьев-Польского ГСУ типичны для Владимирского Ополья. Его рельеф представлен водораздельными холмами с вьшоложетшми вершинами и пологими склонами с отметками высот 200-230 м над уровнем моря, С позиции геоморфологии это доледниковая эрозионная равнина, где морена московского оледенения повсеместно перекрыта плащом ныдеаатых покровных суглинков. На них сформировались специфические почвы Олояья, дискуссии о генезисе которых не прекращаются со времён В.В. Докучаева (1884), назвавшего их юрьевскими

чернозёмами. Характерной чертой Эладимирского Ополья явдяегся занадинный микрорельеф: блюдцеобразиые понижения (чаше 30-50 см) на расстояниях 15-30 м. По современным представлениям они имеют реликтовую палеокриогеянук» природу (A.A. Величко, Т.Д. Морозова, 1996; ИВ. Дубровина, 1988; АО. Макеев, 2000).

В диссертации впервые для условий Ополья жледьзуется новая профильно-генетическая классификация почв, разработанная в Почвенном институте им. В .В. Докучаева {И.И. Лебедева, БД. Тонконогов, Л.Л. Шншов, ; ''Классяфиямдог почв России**, 1997» 2000). В ней ландшафтные наименования (лесные, луговые и т.п.) заменены, поскольку они хараюерюукгт не сами почвы, а условия их формирования. На типовом и подгипсвом уровне диагностика базируется не на гумусировавности почв, а на качественных особенностях строения горизонтов. Но самым принципиальным является выделение типов антропогенно преобразованных почв, строение профилей которых не типично для природных аналогов.

По новой классификации сохранившиеся в Юрьев-Польском районе почвы естественных экосистем диагностированы как серые с подтипами: типичные, со вторым гумусоаыМ горизонтом и глееватые. В депрессиях под лесной растительностью представлен тип серые глеевые. Почьениый покрой пахотных угодий составляют агросерые о подтипами: типичные, со вторым гумусовым горизонтом и глееватые. Последние сейчас отсутствуют на опытных полях ГСУ, но распространены в соседних хозяйствах. Следует уточнить, что агроссрые почвы в общем соответствуют1 серым лесным освоенным почвам прежней классификации 1977 г.

1.1 Объекты и меторы ксгледоьаиий

Изучался 8-П0дьный севооборот площадью 71,5 га на пологом (до 2-3*) склоне юго-восточной экспозиции. Почвенный покуов агрономически однороден (по И.ЇІ Кармаяоду, 1990) и представлен комплексами згросерых типичных и агросерых со вторым гумусовым горизонтом почв. Первые составляют основной фон СІЇЇ1, а вторые приурочены к микропошшениям, Материалы за первую ротацию опытного севооборота (1986-1993) были подробно обобщены в 1994 г. в диссертации H.A. Кудинского (руководитель - Д.Н. Дурманов). В кашу задачу входил анализ информации за вторую (1994-2001) и начало третьей (2002 и 2004) ратании севооборота.

При выполнении работы мы, помимо многолетних материалов ГОрьев-Польского ГСУ, пользовались данными почвенных и агрохимических обследований территории, в том числе сотрудников Почвенного института за 1985-1996 г.г. Наша работа продолжает давнее творческое сотрудничество его коллектива с H.A. Кулинским. В 1988 г. была защищена диссертация ИВ. Дубровиной во агрогеиетячесшй характеристике почв Ополья (руководители - И.А. Соколов и Д.Н. Дурманов). Позже в изучении почв ГСУ участвовали доктора наук М.Л. Горшкова (диагностика питания), Б.П. Градусов, Н.П. Чижихова (минералогия), кандидаты наук К.В. Дьяконова (органическое вещество), А.О. Максе», Т.Е. Якушева (генезис и иалеопочвовсаение).

Результаты их исследований мы использовали при анализе и интерпретации материалов по почвенному покрову опытного севооборота и его агротехногенной эволюции. При изучении агроэкоеистем с позиций устойчивого развития мы руководствовались методическими рекомендациями: В .И. Кирюшин "Методика разработки адаптивных систем земледелия и технологии возделывания" (1995) и "Экологические основы земледелия" (}996); АЛ. Каштанов и Лр. "Основы ландшафтяо-экологического земледелия" (1994) и "Методическое пособие н нормативные материалы для разработки ашаптивно-дандшафтных систем земледелия" (2001);; В.И. Савич и др. "Агрономическая оценка гумусового состояния почв" (2001), В.И. Савич, Х.А. Амергужнн, ИЛ Карманов, Д.С. Булгаков "Оценка почв" (2003), Д.С, Булгаков "Агроэкология для оценки пахотных почв (2002)"

3. Система технологий к оц^ггвом севообороте.

В.В. Докучаев подчёркивал, что в земледелии "необходимо иметь в виду всю единую, цельную и неразделённую природу, а не обрывочные её части". Поэтому адаптивно-ландшафтные системы должны, согласно В.И. Кйрюшвну (1996), интегрировать 6 групп факторов; общественные (рыночные) потребности, агроэкологические требования культур, природно-ресурсный потенциал, уровни интенсификации, хозяйственный уклад, качество продукции и окружающей среды. Система H.A. Кулииского разрабатывалась с учётом этих критериев для специфических условий Владимирского Ополья, а се центральным звеном стала модернизация технологии.

ОсвоеккыЙ в 1986 г. Е-кольиыЙ севооборот включает такое чередование культур: 1. Пар чистый; 2. Озимые зерновые; 3. Яровые зерновые; 4. Вихо-горохо-овсяная смесь с

подсевом клевера; 5. Клевер I года пользования; 6. Клевер II года пользования; 7. Озимые зерновые; 8. Яровые зерновые. Формально севооборот является зернотравяным. Но Д.Н. Прянишников 0945) указывая, что "8-польные севообороты с двумя годами клевера, озимых и яровых хлебов генетически связаны с классическим норфатькским плодосменом, У нас вследствие климатических условий приходится вместо одного поля пропашных иметь паровое при сохранении в остальном правил плодосмена". Таким образом, севооборот ГСУ отличается только заменой одного поля пропашных (до 198бг, кукуруза) на однолетние травы как покровную культуру для клевера.

Новая для Ополья итакозатратная технология предусматривала окультуривание выпаханных агросерых почв, сведение к минимуму использования аїрохимикатов и повышение продуктивности возделываемых культур при снижении себестоимости продукции. В числе принципиальных агроприемов была замена основной обработки почвы отвальными плугами на безотвальную чизельную, исключая лишь запахивание клеверища и навоза на паровом поле. Как альтернатива гербицидам была разработана гибкая система уничтожения сорняков во всех полях севооборота механическими обработками, которая на практике доказала свою эффективность. Важным компонентом системы стала заделка соломы всех озимых и яровых зерновых культур для оптимизации гумусового состояния почв. Определенные коррективы внесены и в другие агротехнические приемы (перекрестный сев зерновых и др.).

Особенности агротехники на отдельных полях севооборота в схематичном виде выглядят так.

Попе I: Предшествующей осенью после заделки соломы проводится основная чизельная обработка на глубину 30-35 см. Весной после дискования и боронования для закрытия влаги уже в мае вносится подстилочный навоз, который заделывается отвальным плугом на глубину 20-25 см. В дальнейшем для уничтожения сорняков проводятся регулярные боронования и культивация перед лосевом озимых.

Паде 2: Весенняя подкормка азотом (около 30 кг/га д. в.) дается только при изреженности посевов после зимовки. В таких случаях для подавления сорняков в отдельные годы использования гербицид Лошрелл.

Поле 3: Яровые зерновые не удобряются, не считая поверхностного внесения мочевины (10 кг N на 1т соломы перед ее заделкой). Одновременно вносится доломитовая мука (4т/га),

Поле 4: Вико-овсяная или горохо-овсяная смесь с подсевом клевера многоукосного. Д. II. Прянишликов (1945) указывал, что "здесь размер накопления азота не может быть велик как по краткости пребывания вгоси на корню, так и потому, что она разжижена овсом". Поэтому подкормка минеральными удобрениями (12-24 кг/га д.в.ИРК) проводится при посеве и после скашивания однолетних трав в июле для стимулирования роста клевера.

Поле 5-6: Подкормки клевера первого года пользования (24 кг/га) делаются после обоих укосов в июне и августа. Клевер второго года подкармливается весной и после укоса в начале июля дискуется и запахивается отвальным плугом на 20-25 см.

Поле 7: Весенняя подкормка (12-24кг/га д. в. д.в.ОТК) проводится чаще на изрежеиных посевах озимых для усиления продуктивного кущения. Поле 8: Технология яровых зерновых аналогична полю 3.

Нужно еще раз отметить, что непременным условием адаптивно-ландшафтного земледелия в целом и модели Н. А. Кулинского в частности является не слепое следование агроправилам, а их модификации применительно к конкретным ситуациям отдельных лет и состоянию посевов.

4. Плодородие и згротехногенная эволюция почвенного покрова.

Многовековое земледельческое освоение и распаханность территории Ополья объясняют антропогенную трансформацию ландшафтов и почв Ополья. Очевидно, она проходила в те же 6 этапов, которые Ф.Б. Редькин (2001) выделил для агросерых почв правобережья Оки: от подсечно-огневого и переложного земледелия до интенсивных технологий последних десятилетий. Выгсахаяность почв Ополья отмечали ещё во времена В.В. Докучаева. Интенсификация технологий в 1960-80- годы позволила существенно поднять урожайность, но не остановила агрогенную деградацию почвенного покрова (А.Л. Иванов, 2004).

Комплексное обследование земель ГСУ в 1984 г. выявило неблагоприятные структурно-механические и гидрофизические свойства пахотного и подпахотного горизонтов. Сказались многолетняя отвальная пахота, воздействие тяжёлой техники, агролессиваж, недостаточное внесение органических удобрений и, как следствие, уплотнение и дегумифнкацня. Низкая водопроницаемость текстурно, дифференцированных агросерых почв, особенно при формировании плужной подошвы,

приводила к развитию водной эрозии, поверхностному гидроморфизму и локальному вымоканию посевов из-за застоя воды в понижениях, а также к образованию корок.

Неоднородность почвенного покрова усилилась после 1960х- годов при пахоте на 2530 см вследствие припашки контрастных по вещественному составу нижележащих горизонтов обоих подтипов агросерых почв - типичных и с погребённым гумусовым горизонтом. Это проявилось в значительном варьировании большинства параметров плодородия: гумусированности - от 1,5 до 5,0% (при средней 2,6%) в пахотном и от 0,6 до 3,0% в подпахотном горизонтах. Индикатором угнетения почвенной биоты служило резкое сокращение численности дождевых червей.

Переход на почвозащитную технологию позволил за две ротации севооборота принципиально улучшить положение. В результате внесения больших количеств навоза и соломы и чизелевакия сформировался мощный агрогенный горизонт с иным строением и составом почвенной массы. Разрушение плужной подошвы и улучшение водопроницаемости способствовало практическому прекращению эрозионного смыва и застоя воды в депрессиях. Улучшились и другие агрономически значимые показатели агросерых почв, включая гумусированность пахотного и подпахотного горизонтов,

Ддя их оценки мы воспользовались разработанными в Почвенном институте моделями высокого плодородия серых лесных (ныне агросерых) почв средне- и тяжелосуглинистого состава, где определены их оптимальные параметры (ЮА. Славный, М.И. Белов, АЛ. Воронин, 1991; Д.С. Булгаков, 2002, 2003). По всем этим показателям почвы опытного севооборота ГСУ в целом соответствуют модели: равновесная плотность - 1,15-1,20 г/см5; содержание гумуса - 2,7-3,2%; рН«и,. - 6,0-6,5; гидролитическая кислотность - 1,0-2,5 мг-экв/100 п сумма поглощённых оснований - 17-22 мг-экв/100 г; степень насыщенности основаниями — 90-95%, подвижных РгО$ - 15-25 и К^О - 15-23 мг-экв/100г.

Агротехнические показатели в подпахотном горизонте агросерых почв ГСУ также отвечают эталонам модели или превосходят их; содержание гумуса - 1,0-1,2%; рНща. —5,05,3; гидролитическая кислотность - 2,0-4,0 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями - 70-80% и т.д. Авторы модели считала, что для достижения оптимальных значений ориентировочно окультуривание займёт 15-20 лет (внесение более 10 т/га в год навоза, посев многолетних трав и др.). На опытном севообороте в основном эту задачу удалось решить уже за первую ротацию, т.е. за & лет.

По данным Госкомзема РФ (1998) положите.!ьныГ! баланс гумуса был только на 2,3% плошдяи пашни России при средней ежегодной потере с 1 га 0,62 т ( во Владимирской области в 1995 г.-0,86 т по сравнению с 0,33-0,36 т в период 1967-1990 г.г.). В документе делается вывод, что "проблема сбалансированности гумуса на пашне России в обозримом будущем практически неразрешима. Она все больше обостряется по разным причинам". Во Владимирской области за первую половену 1990-х годов внесение органических удобрений да 1 га сократилось в три, а минеральных азотных - в семь раз. На этом фоне результаты, полученные H.A. Куликским, заслуживают особого внимания.

Таблица 1. Баланс гумуса в почве опытного севооборота, среднегодовые показатели

за ротацию в тоннах.

Статья баланса Годы

1968-1976 1977-1985 1986-1993 1994-2001 2002 2СЮЗ 2004

Расход 83,192/ 1,163 86,666/ 1,212 96,318/ 1,347 102,750/ 1,437 11,1/ 0,154 10,0/ 0,139 105,845/ 1,48

Приход 64,865/0,907 69,078/ 0,966 187,671/ 2,625 117,435/ 1,642 14,0/ 0,194 11,4/ 0,158 101,207/ 1,415

За счет

—пожиивно- корневых остатков 41,705/ 0,583 38,838/ 0,543 42,231/ 0,591 46,995/ 0,657 6,2/ 0,086 5,5/ 0,076 42,467/ 0,594

-органических удобрений 23,1 № 0,324 30,240/ 0,423 14J,440f 2г034 70,440/ 0,985 7,8/ 0,108 5,9/ 0,082 58,790/ 0,821

Баланс -18,327/ -0,256 -17,588/ -0,246 91,353/ 1,278 14,685/ 0,205 2,9/ 0,040 1,4/ 0,019 -4,638/ -0,065

Примечание: в числителе ~ на всю площадь севооборота, в знаменателе - на 1 га в

год.

Переход на новую технологию радикально изменил в 1986-1993 г.г. баланс гумуса в основном за счёт приходных статей - вносимых на поля навоза н соломы. Это позволило во вторую ротацию перейти из режима мелиорации почв в режим поддержания плодородия и на треть сократить внесение органических удобрений. Как следует из таблицы I, с 1994 г. приходные и расходные статьи баланса по севообороту в целом практически совпали. При этом 3 поля трав компенсируют только треть расхода гумуса на 4 полях зерновых даже с учётом заделки в почву их соломы. Существенным резервом улучшения баланса гумуса остается замена чёрного пара на занятый, что уже практикуется

в отдельные годы. Следует, однако, учесть, что для семеноводческих хозяйств Нечерноземья рекомендуется иметь поле чистого, а при необходимости чёрного пара (Н.В. Войтович и др., 2002).

Таблнпа. 2. Баланс гумуса под культурами севооборота на всей возделываемой площади в 2004 году, в тоннах.

Культуры Площадь, га Продукция, т Статьи баланса

Расход Приход Баланс

Зерновые 35,68 185,6 69,3 72,793 +3,493

В том числе

Озимая пшеница 0,35 01,75 0,600 2,062 + 1,462

Отимая рожь ОДО 0,81 0,240 1,142 +0,902

Яровая пшеница 24,88 136,00 54,84 60,958 +6,118

Яровой ячмень 9,92 45,6 13,14 7,716 -5,424

овес 033 1,45 0,480 0.915 +0,435

Кормовые культуры 27,05 672,30 14,62 22,894 +8,274

В том числе

кукуруза 0,20 7,5 0,340 0,555 +0,215

Клевер 8,84 200,1 4,140 10,445 +«,305

Лкшерна 0,40 8,0 0,160 0,446 +0,286

Бобово-злаковая смесь 17,61 457,7 9,980 11,448 + 1,468

Чистый черный пар 8,77 - 21,925 5,520 -16,405

71,5 105,845 101,207 -4,638

Известно, что чем больше планируется повысить гумусированность по сравнению с равновесным содержанием и уровнем интенсификации, тем больше требуется экономических затрат, которые далеко не всегда окупаются (В.И, Кирюшин, 2000), Считают (Н.Ф. Ганжара, 1988; В.И. Савич и др., 2001), что на плодородие почв и урожай влияет главным образом лабильная, легко разлагаемая фракция, а степень окультуренности определяется содержанием в почве свежих растительных остатков, т.е. лабильного гумуса. С этой точки зрения мы не считаем рациональным стремиться к дальнейшему повышению общего содержания гумуса в почве опытных полей, поскольку его современный уровень в =3,0% обеспечивает расширенное воспроизводство плодородия и высокую продуктивность шровкосистем. Исходя из этого, в 2002-2004 г.г. уже сократили внесение навоза в паровое поле, а результаты этого решения позволят откорректировать систему удобрений на будущее.

Аргументом против абсолютизации валового содержания тумуса как универсального индикатора плодородия могут служить результаты исследований второго гумусового горизонта на полях Юрьев-Польского ГСУ. Как показала И.В. Дубровина (1987, 1988, 1990), его органическое вещество является биохимически инертным и реально не сказывается на плодородии. Это подтвердили вегетационные опьггы, дробный учёт урожая по транссктно-профильной линии на опытных ло:их и биохимические анализы гумусовых веществ погребённого горизонта. Нужно учесть, что возраст гуминовых кислот из этого горизонта вблизи Юрьев-Пошьского составил по радиоуглеродному методу 9460±200 лет (Е.В. Шснн, 2000).

В целом полевой опыт Н. А. Кулинского подтверждает тезис Ф, И. Козловского (2003), что основой выпаханности почв лесостепи является физическая деградация, выражающаяся в уплотнении как первопричине ухудшения экологически важных режимов почвы и культурных растении, и что при окультуривании деградированных серых лесных почв крайне важна роль подпахотного горизонта.

Пестрота почвенного покрова в пределах полей - одна из важнейших агрономических харакгеристиков, значение которой возрастает с повышением продуктивности (Н, П. Сорокина, 2003). В опытном севообороте изменения CHI I проходили в несколько этапов, начиная с формирования блочно-западинного рельефа в позднем плейстоцене. В доиндустриальном земледелии вторичная дифференциация в основном определялась эрозионными процессами и поверхностным гияроморфизмом , а I960 годов на них наложилась припашка почвенной массы из разных по генезису и составу горизонтов. С 1986г. добавилось регулярное чизеливание с разрушением плужной подошвы и перемещением почвенной массы по вертикали и горизонтали.

Тем не менее агрогенное усложнение СПП не привело к пестроте продуктивности возделиваемых культур по компонентом СПП, что ранее показал дробный учет урожайности по трансекте. Мы обяснясм зпго тем, что во всех случаях различия не выходят за пределы агрономического оптимума как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах.

5. Система удобрений и баланс элементов питания.

База данных, созданная на ГСУ H.A. Кулинским, даёт возможность проанализировать эволюцию системы удобрений и ее результативность за длительный период.

Система внесения удобрений в полях опытного севооборота

NN п\п Культура Виды удобрений я сроки внесения

1. Пар чистый (черный). Навоз- 50-100 т/га +■ доломитовая мука 2 т/га- при перепашке- май.

2. Озимые зерновые. Солома 4-6 т/га + 40-60 кг/га И- при уборке урожая -август-сентябрь.

3. Яровые зерновые. Солома 4-6 т/га + 40-60 кг/га N + 4 т/га доломитовой муки- при уборке урожая- август-сентябрь.

4. Однолетние травы (горох, вика с овсом) на зеленую массу с подсевом клевера. Ш6Р36К36- из них: 1/3 №К при посеве однолетних трав (май), 2/3 КРК- после скашивания однолетних трав (июнь-июль)

5. Клевер I года пользования ШбРЗбКЗб- 2/3 после I укоса (июнь), 1/3 после II укоса (август)

6. Клевер 11 гола пользования Ш4Р24К24- после перезимовки (май)

7. Озимые зерновые Ы12Р12К12- после перезимовки (май), солома- 4-6 т/га + 40-60 кг/га Ы- при уборке урожая (август-сентябрь)

8. Яровые зерновые Ю6Р36К36- ло 50% при посеве (май) и при кущении (июнь), солома- 4-6 т /га 40-60 кг/га при уборке (август-сентябрь)

Примечания:

а), в случае значительных выпадов растений - при перезимовке (менее 50%) или низкой полноты всходов в фазе начала кущения в полях 2,3,7,8 вносится дополнительно по 46 кг/га д.в. N и по 0,1 т/га сложных туков (N12 Р12 К12).

б). В фазе начало колошения злаков N 46 - для улучшения технологических показателей зерна.

В среднем на 1 га пашни севооборота: органических (физический вес т.) — навоз 612,5; солома — 2,5; минеральных (действующего вещества) — 97,5 кг, в том числе N -64,5, РгОз- 16,5, КгО - 16,5.

До 1986 г. решающая роль отводилась минеральным удобрениям, а доля органических в обеспечении растений основными элементами питания составляла от 20 до 40%. В первую ротацию после перехода на новую технологию соотношение радикально изменилось при одновременном значительном увеличении общего количества вносимых удобрений. Последнее связано с тем, что большие количества навоза и соломы были необходимы для улучшения гумусового состояния и водно-физических свойств не только пахотного, но и подпахотного горизонтов.

Таблица 3. Виды удобрениЙ(элементы питания), внесенные на пашню севооборота за

период ротации с 196&-2004г (в среднем кг д.в.на 1 га пашни).

Виды удобрений Годы

1968-1976 1977-1985 1986-1993 1994-2001 2002 2003 2004

Всего 261,1 325,7 496,7 257,3 280,8 257,9 222,2

Органические 76,5 100,1 403,0 207,2 173,1 217,11 157,6

Минеральные 184,6 225,6 93.7 50,1 107,7 40,8 64,6

В том числе:

-азотные 78,4 97,4 192,1 98,6 101,5 94,7 89,6

-фосфорные 78,7 103,9 101,5 52,9 69,2 52,2 44,1

-калнйиые 104,0 124,4 203,1 105,8 110,1 111,0 88,5

Доля элементов питания из минеральных удобрений, "А 70,7 69.3 18,9 19,5 38,35 15,82 29,1

В том числе:

N 49,3 59*,3 40,0 20,7 35,9 13,6 31,0

РгО, 63,6 84,2 25,5 14,7 35,9 13,6 16,8

к:о 71,7 82,1 28.2 14,7 35,9 13.6 16,8

В последующие ротации стало возможным сокращение внесения навоза и соломы, что значительно снизило поступление с ними элементов питания. Параллельно без ущерба для продуктивности ещё более сократились дозы минеральных удобрений, В зависимости от состояния посевов в разные годы они варьируют в диапозонах от 40 до 110 кг/га д.в,, а их доля в общем внесении удобрений от 13 до 30%.

В пользу такой корректировки системы удобрений говорят данные о прибавках урожая зерна на 1 кг д.в. всех вносимых удобрений: 1968-1976 г.г. - 7,15; 1977-1985 г.г. -6,90; 1986-1993 г.г. Сропщия мелиорации") - 5,37; 1994-2001 г.г. - 9, 23; 2002 г. - 8,67; 2003 г. - 12,60 кг. Очевидно, третья ротация (2002-2009 г.г.) станет ротацией стабилизации столь высокой оплаты вносимых удобрений продукцией.

Поддержание оптимального баланса элементов питания в почве — одно из условий устойчивого земледелия, Соответствующие нормативы на региональном и даже национальном уровне в ряде стран утверждены законодательно (РАО, 2003). Как следует, из табл, 4, за 4 ротации севооборота в наибольшей степени менялся баланс азота, с заметными колебаниями по годам по приходной и расходной статьям. Частично это связано с тем, что с 1986г. солома не отчуждается с полей, а заделывается в почву. Но главным факторам было увеличение внесения навоза при одновременном сокращении доз минеральных удобрении.

Таблица 4. Баладо элементов питання в почве по ротациям севооборота,

кг/ га д. в. в год.

Элемент Ротации

1968-1976 1977-1985 1986-1993 1994-2001

I 11 Ш 1 П Ш I П ІП I И Ш

N 107,8 113,4 -5,6 116,7 104,9 11,8 209,5 108,6 100.9 120,4 113,2 7,2

р3о5 78,7 39,4 39,3 103,3 41,8 62,1 101,5 43,9 57,6 52,9 44,0 8,9

КгО 104,0 78,4 25,6 124,4 83,4 41,0 203,1 87 0 116,1 105,8 86,8 19,0

Примечание: 1 - расход, И - приход, Ш - баланс.

Таблица. 5 Баланс элементов питания в почве севооборота в 2002-2004гг., кг/га д.в.

Элемент Вынос урожаем Поступление в почву Баланс

Органические удобрения Минеральные удобрения Азотфик садии Итого

N 2002 155,6 803 36,0 44,9 161,2 ^ 5,6

2003 132,2 58,0 13.5 35,7 107,2 -25,0

2004 124,6 55,6 31,0 21,8 108,4 -16,2

Рі03 2002 51,1 38,5 35,4 - 73,9 22,8

2003 49,0 27,3 13,5 - 40,8 -8,2

2004 48,5 26,5 16.8 - 43,3 -5.2

КаО 2002 108,8 102,5 35,6 - 138,1 29,3

2003 110,2 76,4 13,0 - 89,4 -20,8

2004 93,5 66,6 16,8 - 83,4 -10,1

Примечание: в числителе данные за 2002г., в знаменателе за 2003г.

В отличие от азота, баланс фосфора изначально был положительным в результате систематического внесения фосфоритной муки в 1968-1985 гг. В итоге это позволило сократить внесение фосфорных удобрений в 2002 г. до 35,4, а в 2003г. до 13,5 кг/га Р30; (табл. 5). В принципе в ближайшие годы можно отказаться от их применения, что подтверждается высоким содержанием доступного Р20з в кор необитаемом слое почвы. Аналогичное положение с применением калийных туков, где оптимальное содержание К20 в корнеобитаемом слое и положительный баланс обеспечиваются органическими удобрениями.

6. Продуктивность возделываемых культу п.

Юрьев-Польский ГСУ располагает точными данными об урожайности различных культур со времени его организации в 1938 г. Е€ динамика за 66 лет наглядно демонстрирует значение технологии в реализации потенциальной производительной

способности почв Ополья. В среднем по ъсем зерновым культурам урожайность составляла в 1938-1945 г.г. - 1,51; в 1946-1953 г.г. - 1,77; в 1954-1961 г.г.- 1,89; в 19621969 г.г. - 2,99; в 1970-1977 г.г. - 4,18; в 1978-1985 г.г. - 3,97 т/га. Все это время применялись стандартные для тех лет технологии, а подъём урожайности в 1960-1977 г.г. был обусловлен в основном химизацией земледелия. При этом в неблагоприятные по погодным условиям годы средняя урожайность вплоть до середины 1960х годов падала до 0,8-0,9 т/га.

В первую ротацию севооборота по новой технологии (1986-1993 г.г.) она возросла у всех зерновых: озимая пшеница - 5,18; озимая рожь-4,47; яровая пшеница - 5,23; яровой ячмень - 5,20; овёс - 4,50 т/га. Рекордным оказался 1992 г., когда с гектара озимой пшениыы было собрано 7,64, а яровой - 6,89 т/га. В последующие 10 лет в севообороте сохранялась высокая продуктивность всех культур, несмотря на существенное сокращение доз удобрений(таб-6).

Таблица 6, Урожайности зерна за периоды использования классической традиционной и альтернативной систем земледелия, т/га.

Гол Зеряовые культуры Озимая пшеница Озимая рожь | Яровая пшеница Яровой ячмень Ов£с | Зернобобовые

в среднем за 1938-2004г. г.

1 3.46 3,74 2,22 3,02 4,91 3,05 | 1,58

в среднем за 1967-1935г.г.

1 3,94 4,37 4.06 3,50 4,28 3,93 ! 1.74

і среднем за 1986-2004г.г.

5.21 5,42 | 4,58 4,86 5,34 4,54 2.18

Урожаи зерновых куяьтуї з за последвие 8 лет

1997 5,47 - - 4,85 7,53 4,48 .

1998 5.90 4.86 5,54 5,77 5.92 6,00 -

1999 3,56 4,36 2.08 2,56 3,72 - -

2000 5,63 5,03 5,00 4,85 6,23 5,56 -

2001 5,15 5,89 4,31 5,00 4,86 4,49 3,00

2002 5,30 6,70 4,61 4,67 5,02 4.67 4,25

2003 5,24 6,41 7,10 4,41 5,09 4,84 6,60

2004 5,20 5,00 4.05 5,46 4,60 4,39 -

Весной 1997 г. из-за изреженности озимых культур был произведён пересев яровыми. Это оказалось оправданным, так как после таких предшественников, как чбрный пар и клеверище ячмень дал рекордный урожай в 7,53 т/га. По метеоусловиям в период вегетации худшим был 1999 г., когда очень тСплый апрель сменился сильной засухой в

мае-июле. Она крайне негативно сказалась на формировании колоса, озернСнности и массе зерен. В меньшей степени пострадала озимая пшеница на опытном севообороте(4,36 т/га), но в хозяйствах района её урожайность составила в среднем только 1,23 т/га. Столь же низкой она была в районе у яровой пшеницы (1,2 т/га), ячменя (1,02 т/га) и овса (0,75 т/га). Такой большой контраст с ГСУ показывает потенциальные возможности повышения продуктивности растениеводства Ополья.

Продуктивность трав, выраженная в кормовых единицах, сопоставима с зерновыми культурами. Так, в 2000 г. клевер дал в среднем 30,6 а в 2001 г. -21,7 т/га зелёной массы, что эквивалентно 5,49 и 4,56 тонны кормовых единиц. Для однолетних трав (вика и горох в смеси с овсом) эти показатели составили соответственно 30,6 и 35,4 т зелёной массы или 4,90 и 5,бб т кормовых единиц. Включение в севооборот других кормовых культур также оказалось успешным: кукуруза обеспечила в эти годы получение 7,0 а амарант — 5,27 т кормовых единиц. Фактически, окультуривание почв севооборота позволяет получать высокие урожаи всех полевых культур этой зоны.

Система земледелия НА.Кулинского является гибкой и допускает различные модификации применительно к конъюнктуре рынка, ресурсной базе хозяйств, плодородию почв, засоренности полей и.т.д. Эти факторы учитываются НА. Кулинским при ее внедрении в хозяйствах Владимирской, Нижегородской к других областях нечерноземной зоны. В принципе такой индивидуальный подход лежит в основе всего адаптивно-ландшафтного земледелия.

В 2004г., т.е. после завершения нашей работа, была публикована фундаментальная монотрафия академиков В.И. Кнрюшина и А .Л. Иванова по данной проблеме для условия Владимирского Ополья. В ней подчеркивается необходимость максимальной адоптации технологий к конкретным природным, экологическим и иным условиям каждого хозяйства Ополья, Мы пелогаем что, разработанная НА. Кулинским модель логично всписиваегся в эту концепцию.

В последнее десятилетие во всем мире интенсивно развивается сертифицированное органическое (биологическое) растениеводство, где полностью исключено использование минеральных туков и пестицидов. Хотя преимущество такой продукции не имеет научных доказательств, ее рынок неуклонно растет. Снижение урожайности (для зерновых в среднем на 30-35%) компенсируется активным спросом, повышенной ценой и государственными субсидиями (Я. В. Горчаков, Д. Н. Дурманов, 2002.). При формировании такого сектора рынка в России или возможности экспорта модель Н, А.

Кулинского вполне реально переориентировать на производство так называемой экологически чистой продукции, включая кормовые травы.

Выводы

1. Модель адаптивно- ландшафтного земледелия Н. Л. Кулинского основана из регулировании всех основных компонентов технологии: оптимизации структуры севооборота, систем обработки почвы, удобрений, зашиты растений, возделывании высокопродуктивных сортов. Она адаптирована к природным условиям Владимирского Ополья и требованиям рыночной экономики, обеспечивая рациональное использование возобновляемых и невозобновляемых ресурсов при соблюдении экологических требований.

2. По строению профилей старопахотные почвы Ополья существенно отличаются от природных аналогов и полностью соответствуют диагностике тип агросерых почв в новой классификации почв России. На опытных полях почвенный покров представлен комплексами подтипов агро серых типичных и агросерых почв по вторым гумусовым горизонтом. Последний содержит биохимический инертный реликтовый гумус и в весьма ограниченной степени влияет на плодородие, в том числе при его припашке в пахотный горизонт.

3. Сильная выпаханность агросерых почв в результате многовековой эксплуатации привела к резкому ухудшению физических свойств пахотного и подпахотного горизонтов, в том числе к формированию плужной подошвы. Уплотнение крайне негативно сказалось на водном режиме возделываемых культур как в засушливые, так и во влажные годы, а также на поглощении ими элементов питания и гумификации. Окультуривание почв путем внесения высоких доз органических удобрений и чизелевания позволило устранить эти явления.

4. Новая технология, обеспечила бездефицитный баланс гумуса, повышение его содержания в пахотном и подпахотном горизонтах, до оптимальных значений, а также регулярное восполнение его лабильных форм. Одновременно при минимальном внесении минеральных удобрений оптимизированы агрохимические параметры в корнеобитаемом слое и баланс основных элементов питания. На 1кг д.в. вносимых удобрений получено 712кг зерна.

5. Средняя урожайность зерновых культур в севообороте в 1994-2004гг. составила 4,5-6,0 т/га и даже в самые критические по погодным условиям годы не опускалась ниже

3,5 т/га при стандартном качестве зерна. Вместе с тем на 1га севооборота ежегодно вносится порядка 1,5-3,0 т соломы. Урожайность клевера и одно-летных трав в среднем варьировала около 5,0 т/га кормовых единиц.

б. Изучаемая модель адаш-ивно-ландшафтного земледелия концептуально близка индийской программе "дважды зеленой революции" профессора М- С. Сааминатана. Несмотря на различие природных и социальных условий решается задача модернизации растениеводства за счет внедрения ресурсосберегающих природоо^акных технологий, которые сочетают высокую продуктивность с долгосрочной стабильностью агроэкоснстем. В обеих странах это резко повышает требования к научному и информационному обеспечению земледелия.

По материалам диссертация опубликованы следующие работы:

1. КулннскиЙ H.A., Снтху Лакшмиязраяяак Раажесеара Pao. Почвозащитная система земледелия. Нижний Новгород- Юрьев-Польский. Изд-во: Сельские консультационные центры. 2000 г,-54с.

2. Кулкнский IÍ.A,, Снтху Лакшмивараянан Радасесвзра Pao, Плодородие агросерых почв в системе адаптнвио-ландаифтного земледелия для Владимирского Ополья ./материалы межузавской научно пратической конференции студентов, аспирантов и преподавателей аграрных узов РФ.-М.: изд-во ООО «МИК» 2005.-с. 80-84.

Ситху Лакшминараянан Раджеевара Pao Проду ктнвиость агредкосистем и плодородие ягросерых почв в системе адаптивно-лаидшафтного земледелия во Владимирском Ополье

Более 1000 лет, Владимирское Ополье служит житницей России. Однако его уникальный агроэкологяческий потенциал используется недостаточна как в точки зрения продуктивности земледелия, так н с позиции экологической безопасности. Мы изучали вариант адаптивно-ландшафтного земледелия, разработанный Н.А. Кулинским. Он предусматривает изменение севооборота, обработки почы, системы удобрения при минимальном применении минеральных удобрений и пестицидов. С 1986г года это модель обеспечивает получение высоких урожаев зерна (4-7т/га), и повышение плодородия почв. Это обясняется систематическим применением навоза и соломы при минимальном внесении удобрений. Важнейшим фактором была улучшение воднофизическях свойств н использование чизеля для обработки почвы. Использование возобновляемых ресурсов позволяет снизить себестоимость продухшш при одновременном сохранении экологического равновесия.

Sithu Laksbrainaray anan Rajeswara Rao Productivity of agrotcosy stems and fertility of gray forest soli In the system of sustainable agriculture for Vladimir region.

Vladimir region is a breadbasket of Russia for mote than 1000 years. At the same time, agroecoiogical potential of this region is not used sufficiently from the point of view of agricultural productivity and ecological safety, We thoroughly studied the method of sustainable agriculture, which is founded by NA. Kulmskii, He is highlighting crap rotation change, soil tillage, fertilizing system with minimum quantity of chemical fertilizers and pesticides. This method has been increasing yields of cereal crops (4-7mt/hectar) and soil fertility since 19S6. That can be explained by systematic use of manure and hay with minimal use of fertilizers. The improvement ofhydio-physica! properties of soil and use of chisel for tillage were major factor. Use of renewable resources has been reducing the production cost and maintaining the ecological balance at the same time.

Напечатано с готового оригинал-макета

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лвдеали ИД N 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати ä 6,09,2005 г. Формат 60*90 Шб. Узд.адчл, 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 550, Тел. «9-3S90. Т<и7Факй 939-3691. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. M.B. JIomqhocoml. 2-й учебный корпус, 627 к.

*198 12