Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивность зернового с занятым паром севооборота при использовании органических удобрений в подтаежной зоне Тюменской области

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Ренев, Евгений Петрович, Тюмень

(//

I 99-6^39$

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТЮМЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСШЕЬШАЯ/

АКАДЕМИЯ

Натгравах рукописи

УДК 631.112+631.86:631.87

РЕНЁВ Евгений Петрович

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОВОГО С ЗАНЯТЫМ ПАРОМ СЕВООБОРОТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ В ПОДТАЁЖНОЙ ЗОНЕ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

(Специальность 06.01.01 - общее земледелие)

Диссертация на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Н. В. Абрамов

Тюмень, 1999 г.

СОДЕРЖАНИЕ стр.

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................. 3

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ .................................................................................................................. 7

2. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ

2. 1. Климатические и почвенные условия..........................................24

2.2. Схемы оптов........................................................................29

2.3. Методика исследований...........................................................33

3. ВЛИЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ

3.1. Водно-физические свойства.......................................................35

3. 2. Пищевой режим...................................................................43

3. 3. Засорённость посевов.............................................................47

3.4. Микробиологическая активность и дыхание почвы........................51

3.5. Содержание гумуса..............................................................54

4. ОПТИМИЗАЦИЯ ГЛУБИНЫ ЗАДЕЛКИ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ.................................................................................................57

5. УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЯЕМЫХ ВИДОВ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ....................63

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗЕРНОВОГО С ЗАНЯТЫМ ПАРОМ СЕВООБОРОТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ..........................................................................................71

ВЫВОДЫ................................................................................77

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ...............................................79

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................81

ПРИЛОЖЕНИЯ.........................................................................98

ВВЕДЕНИЕ

Проблема воспроизводства плодородия почв усугубилась в последние годы в связи с изменением социально-экономических условий аграрного сектора. Причиной тому явилось;

нарушение севооборотов в результате реорганизации сельскохозяйственных предприятий;

несоблюдение технологии возделывания культур и механический перенос их на зешш вновь организовавшихся хозяйств с различной формой собственности;

необоснованная технологическая нагрузка на почву; несоблюдение закона возврата элементов питания в почву.

Специализация хозяйств, о плюсах и минусах которой дискутировалось учёными в 70-е годы, стала реальностью. Перед товаропроизводителем встало две проблемы: увеличение производства сельскохозяйственной продукции с единицы площади и воспроизводство плодородия почвы. Особо остро данные вопросы возникают у хозяйств, специализирующихся на производстве зерна. Так, по данным А.Г. Корякиной (1997) за период с 1968 по 1993 гг. содержание гумуса в чернозёмных почвах снизилось в слое 0 - 10 см на 1,3 % и на 1,6 % в слое 10 - 20 см.

Биологический круговорот представляет сложный цикл многоступенчатых превращений органических веществ в минеральные и обратно, в котором происходит непрерывная смена процессов синтеза и распада биомассы. В земледелии действует агроценоз, где звено биологической цепи разрывается вследствие отчуждения урожаем от 40 до 80 % продуцируемой растениями биомассы (И.С. Рабочев, И.Е. Королёва, 1988).

Одним из основных направлений решения данной проблемы является использование дополнительных источников поступления органического вещества в почву. В условиях Западной Сибири изучением вопросов вое-

производства плодородия почвы с использованием органических удобрений занимались М.К. Пантюхов (1976,1977), И.Д. Комиссаров (1978), Г.П. Гамзиков (1981,1985), Ю.И. Ермохин, А.Е. Кочергин (1983), В.И. Ки-рюшин (1984, 1988). В условиях многообразия форм собственности возникает необходимость изыскания других видов органических удобрений и изменения подходов к использованию традиционных форм удобрений. Для пополнения почв энергетическим материалом в Тюменской области почти не используются в качестве органического удобрения солома, сиде-раты, сапропель, биогумус.

Поэтому, целью нашей работы являлось изучить продуктивность зернового с занятым паром севооборота при использовании различных видов органических удобрений в подтаёжной зоне Тюменской области.

В задачи исследований входило:

изучить водный и пищевой режим серой лесной почвы в зерновом с занятым паром севообороте при использовании различных видов органических удобрений;

выявить наиболее оптимальную глубину заделки органических удобрений;

установить степень засорённости полей и формирование видового состава сорняков;

изучить процесс трансформации органического вещества через развитие микробиологической активности и «дыхание» почвы; дать экономическую и биоэнергетическую оценку севооборота в зависимости от применения различных видов органических удобрений. Научная новизна. Представленная работа посвящена решению проблемы восстановления плодородия серой лесной почвы и повышению продуктивности агроценозов. Определено влияние различных видов органических удобрений на показатели почвенного плодородия. Установлена роль изучаемых видов органических удобрений в формировании продуктивности зерновых

культур. Дано экономическое и биоэнергетическое обоснование использования органических удобрений в условиях современных форм хозяйствования.

Практическая значимость. Использование в качестве органического удобрения соломы, сурепицы, их совместного внесения, торфонавозного компоста позволит улучшить агрофизические, агрохимические и биологические показатели серой лесной почвы в условиях подтаёжной зоны Тюменской области. Экономическая и биоэнергетическая оценка обосновывает целесообразность использования в качестве органических удобрений солому и сидераты. Результаты исследований могут быть использованы при разработке агроландшафтного земледелия и в учебном процессе.

Объект исследований. Серая лесная почва зоны подтайги Тюменской области.

Предмет исследований. Зерновой с занятым паром севооборот с использованием различных видов органических удобрений.

Апробация работы. Основные положения диссертации были использованы автором в докладах на научно-практических конференциях в Тюмени (1997), Кургане (1998) и Екатеринбурге (1998); на областных и районных агрономических семинарах и совещаниях. Получена положительная оценка на Учёном совете агрономического факультета ТГСХА. Опубликовано три научных работы и одна находится в печати.

Аннотация работы. В основу настоящей работы положены результаты стационарного, микрополевого модельного и лабораторного опытов, заложенных на серой лесной почве подтаёжной зоны Тюменской области. Изучение продуктивности зернового с занятым паром севооборота проводилось при использовании различных видов органических удобрений.

Работа выполнялась в соответствии с государственным тематическим планом научно-исследовательских работ, шифр: 01.02.01.Н:0.51.01 «Разработать и внедрить зональные системы земледелия, обеспечивающие повышение продуктивности и охрану сельскохозяйственных угодий, более эффективное

использование почвенно-климатических ресурсов и средств интенсификации земледелия» и региональной научно-технической программой формирования и развития продовольственного сектора Тюменской области на 1997 - 2000 гг. по теме: «Моделирование и оценка плодородия почв в современных агро-ландшафтах».

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• Предотвращение падения почвенного плодородия и повышение продуктивности зернового с занятым паром севооборота при использовании различных видов органических удобрений.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов^ предложений производству, списка литературы и приложений.

Выражаю искреннюю признательность и глубокую благодарность научному руководителю профессору Н.В.Абрамову; кандидатам сельскохозяйственных наук Г.Д.Притчиной, Г.М.Туровинину; заведующей кафедрой ЭММ и ВТ Г.П.Селюковой, старшему преподавателю А.Г.Корякиной за консультации при написании работы; научным сотрудникам О.И.Симоновой, К.А.Савиных за помощь при проведении анализов; студентам агрономического факультета, принимавшим участие в сборе материала, использованного в данной работе.

1 .СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Важным звеном системы земледелия является севооборот (В.АФедоткин, Н.В.Абрамов, 1978). На него возлагается задача организационного плана и воспроизводства плодородия почв. Критерием оценки состояния плодородия почв является их гумусное состояние. В свою очередь, содержание гумуса зависит от количества поступающего органического вещества и интенсивности его разложения. Современное земледелие в Сибири, в том числе и в Тюменской области, за исключением небольшого числа землепользователей ведётся с отрицательным балансом органического вещества. Каждая потерянная тонна гумуса сопровождается уменьшением запасов энергии в почве на 4 - 510 ккал. (М.И. Сидоров, 1984). Вместе с тем, установлено, что уменьшение содержания гумуса на 1% приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур на 5 ц /га зерна (П.Д. Попов, А.И. Жуков, В.А. Деревягин, 1986). По данным Л.И. Никифоренко (1985), за последние 70 -100 лет, в почвах длительного сельскохозяйственного использования содержание гумуса уменьшилось на 30 - 50 %. В серых лесных и дерново-подзолистых, по утверждению В.А. Ковда (1981), содержание гумуса снизилось с 2,7 - 7,8 до 2,0 - 4,8 и с 3,4 - 4,3 до 2,0 - 3,1 % соответственно.

Проблема создания положительного баланса органического вещества актуальна и в связи с тем, что высокое его содержание снижает поступление токсических веществ в растения (Б.А. Ягодин, И.С. Карпова, 1985). Почва может не только накапливать токсические вещества, но и исполнять роль очистителя (адсорбция, осаждение токсических элементов). И здесь большая роль отводится гумусу, благодаря его буферности и высоким ёмкостным параметрам по отношению к ионам и органическим соединениям (И. Д. Комиссаров, 1986).

По данным А.ТигзИ, А. 81ешЬпсЬ (1971) триазин связывается гумино-

выми кислотами. Л.Г. Кретовой, Т.А. Хегай, В.В. Рачинским, А.Д. Фоки-

ным, (1986) исследовано влияние связывания С - атразина гуминовыми кислотами на характер и кинетику разложения гербицида. Это свидетельствует о способности гумуса связывать токсические вещества, тем самым, снижая поступление их в растения.

Возникает вопрос: почему, в современном земледелии так быстро убывает содержание гумуса в почвах? По мнению Я Г.Зюсько (1988) есть две группы причин. Первая — это результат преобладания минерализации гумуса над образованием его за счёт поступления и гумификации свежего органического вещества. Эти потери называют биологическими. Другая группа причин вызывается эрозией почв (механические потери).

Агрономическое обоснование воспроизводства плодородия базируется на положениях первичности и незаменимости плодородия в формировании урожая, его материальном, энергетическом и экономическом значении. Технологической основой воспроизводства плодородия почвы является закон возврата - частное проявление закона сохранения вещества и энергии (К.В. Дьяконова, 1988).

В земледелии, воспроизводство плодородия осуществляется двумя путями: вещественным и технологическим. Первый путь - это применение удобрений, мелиорантов, пестицидов, севооборотов; второй —это механическая обработка почвы и мелиоративные приёмы. Вещественные компоненты оказывают наиболее сильное и многообразное воздействие на плодородие почвы (Н.В. Абрамов, 1983,1992),

Эффект технологического воздействия основан на форсировании (путём мобилизации) вещественных и энергетических ресурсов почвы. Однако, для пополнения почв энергетическим материалом а Тюменской области, почти не используются в качестве органического удобрения солома, сидераты, сапропель, биогумус, а традиционные местные удобрения в виде навоза и компостов в основном используются на полях прилегающих к

населённому пункту. В конечном счёте, это приводит к истощению источников почвенного плодородия, в первую очередь органического вещества.

По мнению Ю.Н. Матвеева, Ю.А. Спиридонова, В.Г. Шестакова (1980), П.М. Смирнова, З.А. Муравина (1984) органическое вещество на 85 - 90% представлено гумусовыми веществами (гуминовыми фульвокислотами и гумином) и лишь небольшая часть - негумифицированными остатками, растительностью микробного и животного происхождения. По имеющимся на сегодняшний день данным, наиболее благоприятными условиями для накопления максимального количества органического вещества следует признать сочетание периодов оптимального водно-воздушного режима и периодически повторяющегося некоторого иссушения. В периоды достаточного увлажнения интенсивно идёт гумификация отмирающей корневой массы растительности, а в периоды иссушения - закрепление образовавшихся гумусовых веществ минеральной массой (Л.Н.Александрова, 1970, В.М.Зерфус, 1977). Причём, по мнению Л.Н. Александровой и М.Ф.Люжина (1966) закрепление органического вещества лучше идёт в суглинистых почвах. Р.Н. Тюрина-Зейналашвили, А.Г.Асланова (1989) объясняют это тем, что гумусовые вещества в почве в основном связаны с частицами до 1 мм.

Непосредственное влияние на характер и темпы образования органического вещества оказывает химический состав разлагающихся остатков и характер их поступления. В исследованиях приведённых Л.Н. Александровой, М.Ф.Люжиным (1966), Ф.И. Левиным (1985), было обнаружено, что остатки травянистой растительности (особенно бобовых), поступающие в почву в основном в виде корней, разлагаясь непосредственно в толще почвы, хорошо гумифицируются и образующиеся из них гумусовые вещества богаты азотом.

Немаловажная роль в процессах образования органического вещества принадлежит почвенным микроорганизмам. В работах многих исследова-

телей М.М. Кононовой (1963), E.H. Мишустина, H.H. Наплёковой, В.К. Морозкова (1981), С.А. Campbell (1991) детально изучена взаимосвязь между количественно-качественным составом микроорганизмов, процессами, протекающими при их участии и содержанием органического вещества в почве.

Наряду с этим, в последнее время возрастает антропогенное воздействие на состав органического вещества и темпы его накопления. Поэтому становится всё бодее очеввдным, что в условиях современного земледелия роль органического вещества не снижается, а наоборот - увеличивается, поскольку его наличие позволяет обеспечить более высокий и стабильный уровень азотного питания растений, создаёт условия для аккумулирования и равномерного потребления растениями влаги и питательных веществ, поддерживает оптимальный воздушно-тепловой режим почвы, сохраняя её как средство производства (Т.Н. Кулаковская, Л.И. Костюкович, 1984; Б.Г. Розанов, 1988).

Большое влияние на уменьшение запасов органического вещества оказывает обработка почвы, так как при этом наблюдается усиление процессов минерализации (В.М.Зерфус, 1977; Ф.И. Левин, 1985; В.П.Ципленков, И.А. Терешкова, 1985; В.А. Деревягин, 1986; Н.Н.Ромейко и др. 1989). Так, по данным Е.В.Фридланда (1985), в начальный период после распашки без применения удобрений, содержание гумуса снижается во всех типах почв. В тоже время, рыхление уплотнённой почвы, создание аэробных условий, по мнению Н.И. Богданова (1962), необходимо для образования гумуса, так как гумусообразование является окислительным процессом.

Однако при заделке органических удобрений выбор типа и глубины обработки имеет немаловажное значение. По мнению Н.Н.Тотарико и В.Н. Гавриленко (1985) различная эффективность действия органических удобрений при вепашке и безотвальных способах обработки связана с неодинаковым характером его размещения в обрабатываемом слое почвы,

что в конечном итоге влияет на скорость минерализации и доступность растениям элементов питания. Причём некоторые авторы (И.П. Макаров и др. 1986) считают, что наиболее целесообразно заделывать органические удобрения на глубину обрабатываемого слоя при вспашке с оборотом пласта. В то время, как Ш.Эгерсен (1959), С.С.Сдобников и др. (1984), рекомендуют дозу навоза, предназначенную на всю ротацию севооборота, заделывать в подпахотный горизонт или в нижнюю часть пахотного и в верхнюю подпахотного слоя. Под все же культуры севооборота, под которые навоз не вносится, проводить более мелкие обработки почвы. Данные авторы находят, что при этом, повышается урожайность культур, удлиняется последействие навоза, улучшается гумификация и водный режим почвы.

П.А.Костычев, (1951) считал, что вносить навоз в глубокие слои почвы с