Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Роль почвозащитного агрокомплекса в сохранении плодородия почв на склонах лесостепи Алтайского Приобья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Роль почвозащитного агрокомплекса в сохранении плодородия почв на склонах лесостепи Алтайского Приобья"

л

с.

Па правах рукописи

Ci

-S At&U"/'

млльцнв

Михаил Ильич

РОЛЬ ПОЧВОЗАЩИТНОГО ЛГРОКОМШ1ЕКСА В СОХРАНЕНИИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ IIA СКЛОНАХ ЛЕСОСТЕПИ АЛТАЙСКОГО ПРИОНЬЯ

06.01.01 - общее земледелие

АВТОРЕФ ВРА Т диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Барнаул-1997

Работа выполнена в Алтайском научно-исследовательском институте земледелия и селекции сельскохозяйственных культур

Научный руководитель: академик РАСХН, доктор

биолог ических наук, профессор Гамзиков Г.П.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных

наук, профессор Яшутин N.B., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Антонова О.И.

Ведущая организация: Сибирский ПИИ земледелия и

химизации СО РАСХН

.защита состоится

1997 г. на заседании

диссертационного совета Д. 120.01.01 в Алтайском государственном аграрном университете по адресу: 656099, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан » 1997

г.

Ученый секретарь диссертационного couera доктор биологических наук,

профессор ¡3 Рассыпнов В.А.

ОЫДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Akiv:kii.iiocи, темы. Сохранение плодородия помп является одной ni актуальных проблем земледелия. Лтропогепное воздействие на окружающую среду и, п частности, на почву приводит к уменьшению запасов гумуса. Эрозия н дефляция являются основными факторами, усиливающими нот негативный процесс.

В Алтайском крае около 60 % площади пашни составляют эродированные и эрозионпо опасные земли. В vi их условиях особое значение приобретают проблемы сохранения и повышения продуктивности почв склоновых агробиоценозов, поскольку склоновые земли в сравнении с плакорными более чувствительны к антропогенным воздействиям.

Выявление ашропогеппого воздейсчвия па свойства почвы с большей достоверное 1ыо возможно в условиях многолетних стационарных опытов. В лих опьпах аккумулируекя rio времени действие, взаимодействие и последействие изучаемых факюров, что позволяет определять и прогнозирован, основные закономерное!и развития почвенных процессов при сельскохозяйственном использовании земель.

Учитывая недостаток информации но вопросу изменения свойств эродированных почв во времени иод влиянием различных факторов, на базе многолешего стационарного нолевого опыта по использованию почвозащпт ною агрокомплекса предлагаю i ся прост ранет венпо-временная оценка изменения свойств эродированных черноземов и пу ти стабилизации их плодородия.

Цель исследовании. Определить влияние почвозащитного агрокомплекса при многолетнем его применении на изменение свойств эродированных черноземов и выявить приемы сохранения и поддержания плодородия почв для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в лесостепи Алтайского Приобья.

Задачи исследований. I. Дан, оценку изменению гумусового состояния эродированных черноземов при многолетнем применении почвозащитного агрокомплекса. 2. Выявить влияние длительного применения минеральных удобрений на агрохимические свойства эродированных черноземов. 3. Определить особенности снегоотложения, стока талых вод и смыва почвы на фонах почвозащишого агрокомплекса. 4. Изучить влияние чистого, занятого и сидсрального паров на противо-эрозионную устойчивость, водный режим, агрохимические и биологические свойства почвы и продуктивность яровой пшеницы. 5. Дать энерге-

тическую оценку протшюэрозионным приемам, направленным на сохранение плодородия почв и получение стабильной продуктивности яровой пшеницы.

Научная новизна. Впервые в условиях лесостепи Алтайского Пр1и обья на эродированных черноземах проведена оценка влияния многолетнего применения комплекса противоэрозпонных мероприятий на гу-муснос состояние почв. Выявлены количественные п качественные показа! ели изменения почвенного плодородия от применения отдельных элементов почвозащитного агрокомплекса.

Установлено, что при комплексном выполнении научно обоснованных почвозащитных мероприятий можно вести земледелие на склоновых землях с бездефицитным балансом гумуса. Изучен азотный режим, биологическая активность почв, азотмиперализующая способность эродированных черноземов, что даст дополнительную информацию об уровне эффективного плодородия почв.

Защищаемые положения. Приемы снижения эрозионных процессов в паровом поле и система применения удобрений в целях сохранения плодородия почв и повышения урожайности зерновых и зернобобовых культур па склоновых землях лесостепи Алтайского Приобья.

Практическая значимость. Полученные результаты позволяют определить темпы изменения количественных показателей почвенного плодородия от освоения комплекса почвозащитных мероприятий и отдельных его элементов, оптимизировать уровень минерального питания, позволяющий, не снижая продуктивность выращиваемых культур, сохранять плодородие почвы. Внедрение почвозащитного агрокомплекса в отличие от применения отдельных его приемов позволило увеличить урожайность зерновых культур на 17 %.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и одобрены на методических советах АНИИ'ЗиС (1991, 1996, 1997 г.), представлены I! съезду Общества почвоведов при Российской академии наук (Санкт-Петербург, 1996), научной конференции «Адаптивный подход в земледелии, селекции и семеноводстве сельскохозяйственных культур в Сибири» (Красноярск, 1996) и •конференции, посвященной 150-летию со дня рождения В.В. Докучаева (Красноярск, 1997), заслушаны на чтениях, посвященных ЮО-лепио закладки первых полевых опьиов И.П. Жилинским (Новосибирск, 1997).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 7 печатных изданиях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы и приложения. Общий объем работы изложен на 184 страницах машинописного текста, работа включает 34 таблицы, 7 рисунков. Список лтературы содержиг 265 работ отечественных и зарубежных авторов. В приложении приведено 20 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. 11РIIРО/1Н О- КЛIIN1АТ И Ч ЕС К А Я X А РА КГ Е РIIСТ И К А УСЛОВИЙ ПРИОБСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ АЛТАЯ

Характерным для данной территории является холмисто-увалистый рельеф, наличие склонов (преимущественно выпуклой и прямой формы) значительной длины (до 3 км) и крутизны (до 12 °). Почвенный покров представлен, в основном, черноземами обыкновенными и выщелоченными разной степени эродированное™. Материнскими породами являются пылеватые лессовидные суглинки, что предопределяет легкую разммваемость почв талыми и ливневыми водами. Климат - резко континентальный, сумма годовых осадков - 450 - 500 мм. Гидротср-мпческий коэффициент вегетационного периода - 0.6 - 1.2.

Природно-климатические условия Приобской лесостепной зоны Алтая характеризуются, прежде всего, расчлененностью рельефа и большим стоком талых вод, вызывающим эрозионные процессы, а также частыми засухами в леший период. Поэтому успешное ведение земледелия в данных условиях определяется в умении накапливать и рационально использовать почвенную влагу при одновременном применении мероприятий по сокращению эрозионных процессов.

2. МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

11олевые опыты и наблюдения проведены в многолешем почвозащитном стационаре, расположенном на территории ОПХ им. В.В. Докучаева (с 1972 г.) па однородном склоне северо-западной экспозиции с ук-

лоном до 4.5 "длиной 1500 м. Почпы представлены черноземами выщелоченными средне- и малогумуснммп, средне- и легкосуглинистыми.

Стационарный омыт заложен с целыо разработки комплекса агротехнических приемов и структуры посевных площадей для сложных водосборов лесостепи Алтая (A.II. Каштанов, U.M. Мальцев, JI.В. Жежер, В.Г. Ткачспко, 1972).

Схема оньпа включает варианты структуры посевных площадей: 1. Пар чистый - 25 %, зерновые и зернобобовые - 75 %. 2. Пар занятый -25 %, зерновые и зернобобовые - 75 %. 3. Пар ендеральный - 25 %, зерновые и зернобобовые - 75 %. 4. Черновые - 50 %. Многолетние травы -50 %. 5. Многолетние травы - 100 %. В качестве парозанимающей культуры использовали рапс летнего срока посева. Размер делянок (100x120) м, повторность -трехкратная.

В первых трех вариантах опыта по структуре посевных площадей изучали действие минеральных удобрений по схеме: 1. Рм; 2. Nmi Рш К.«»;

3. NI 12(i Рг-ю Kmi кг/га. За контроль принято ежегодное внесение фосфорных удобрений в рядок при посеве. Во 2 н 3 вариантах удобрения вносили один раз в ротацию севооборота в паровое поле. Размер делянок (100x20) м, повторность - трехкратная.

Для оптимизации системы применения удобрений в почвозащитном агрокомплексе в 1989-1992 г. в звене севооборота пар-пшеница изучалась схема оньпа с удобрениями: 1. Р?» ( контроль); 2. NaiPai; 3. P«i;

4. N20 Рмг, 5. N;o IVi) Кмг, 6. N2» Pinn Кто: 7. Nmi l'isu Ki«i кг/га. Доза удобрений по варианту 5 определялась расчетным меюдом на возможный урожай яровой пшеницы с учетом обеспеченности почвы продуктивной влагой и элементами питания (U.C. Шатилов. М.К. Каюмов, 1975). Размер делянок (5x25) м, повторность - трехкратная, расположение - систематическое.

При изучении водного режима почв и проявления эрозионных процессов,а также при определении агрохимических свойств почв непользовали общепринятые методы. Содержание гумуса определяли но И.В. Тюрину, подвижного фосфора и калия - но Ф.В. Чирнкову, рПс<.л -потенциометричсскн, количество N-NCb в почве - при помощи селективного электрода, величину потенциальной азот минерализующей спо-собноети почв оценивали но методу В.Н. Ьашкииа, В.Н. Кудеярова (1986), суммарное накопление аминокислот - по F..H. Мишустину, А.П. Петровой (1963), интенсивность разложения целлюлозы - по Д.Г. Звягинцеву (1980).

Экономическую эффективность выращивания яровой пшеницы оценивали через энергетические показатели. Качество зерна яровой

пшеницы определяли в лаборатории оценки технологического качества зерна АНИИЗнС. Статистическую обработку результатов исследований проводили методами дисперсионного и корреляционного анализа (Б.А. Доспехов, 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИ Й

3. ВЛИЯНИЕ ПОЧВОЗАЩИТНОГО АГРОКОМПЛЕКСА НА ПЛОДОРОДИЕ ЭРОДИРОВАННЫХ ПОЧВ

Учеными АНИИЗиС разработан почвозащитный агрокомплскс. Агрокомплекс включает: противоэрозионную организацию территории на основе контурного землеустройства, почвозащитный севооборот с полосным размещением, использование запятых п сидеральных паров с лешим сроком посева парозанимающей культуры, систему почвозащит ных приемов основной и предпосевной обработки почвы (все виды обработок почвы и посева проводятся поперек склона или вдоль горизонталей); долголетние буферные полосы из многолетних трав, использование соломы в качестве мульчирующего средства и источника пополнения органического вещества почвы, внесение минеральных удобрений, интегрированная защита растений от сорняков, болезней и вредителей.

Нами проведена оценка иротивоэрозионных мероприятий в почвозащитном агрокомилексе по их влиянию на плодородие склоновых земель в пространственном и во временном дейст вии.

Изменение гумусового состояния почв. Почвоведы, выделяя склон как один из основных элементов рельефа, обуславливающий развитие эрозии, делят его на верхнюю, среднюю и нижнюю части, указывая на их различную подверженность эрозионным процессам и обеспеченность элементами питания. Отличие по плодородию и продуктивное! и почвы в зависимости от крутизны и экспозиции склона ошечали A.C. Скородумов (1970), А.Н. Каштанов (1974), А.Д. Орлов, A.A. Танасиенко (1974), Г.В.Журавлева (1977), Л.В.Жежер (1983), В.Е.Мусохраиов (1983), В.Е.Суховеркова (1986), E.H. Проценко, Н.И. Оксененко (1990) и др.

Наши исследования показали, что наибольшее снижение содержания гумуса в почве на изучаемом склоне под влиянием двадцатилетнего использования агрокомилекса отмечается в севообороте с чистым паром Сгабл.1).

Таблица I

Влияние структуры посевных площадей и элемента изучаемого склона на содержание гумуса в слое почвы 0-20 см, %, (1971-1991 г.)

Структура посевных площадей (фактор «Л») Элемент склона (фактор «В»)

верх середина »1113

Содержание гумуса в 1971 г. 4.5 4.2 3.5

Содержание гумуса в 1991 г.

11ар чистый - 25 %, зерновые и зернобобовые - 75 % 4.2 3.8 2.9

Пар занятый - 25 %, зерновые и зернобобовые - 75 % 4.6 4.0 3.2

Пар сидеральный - 25 %, зерновые и зернобобовые - 75 % 4.8 4.2 3.5

Многолетние травы - 50 %, зерновые - 50 % 5.5 5.2 5.1

Многолетние т равы - 100% 5.6 5.7 5.5

11СРо5 (по фактору «Л») - 0,28 %, НСIV (по фактору «В») - 0,36 %

Введение в севооборот занятого пара стабилизирует содержание гумуса только в верхней части склона, а в средней и нижней его частях так же, как и по чистому пару, отмечается достоверное снижение количества гумуса. Применение сидеральных паров обеспечивает стабилизацию запасов органического вещества по всему склону.

Полосное размещение культур с использованием иод многолетними травами 50 % площади и бессменное использование многолетних трав в течение 20 лег обеспечили, соответственно, прирост запасов гумуса в пахотном слое почвы на 22 - 46 % и 24 - 57 %.

Наряду с почвозащитными агротехническими мероприятиями значительным резервом сохранения и воспроизводства плодородия почв являются удобрения (П.И. Лактионов, 1985; Б.Л. Никитин, 1986; В.Г. Мннеев, Г.Ф. Гомонова, 1988; Г.П. Гамзиков, М.Н.Кулагина, 1989 и ДР-)-

Исследования показали, чго систематическое внесение полного минеральног о удобрения в севообороте с чистым паром несколько снижали темпы убыли гумуса в почве, в севообороте с занятым и сидераль-ным паром оказывали стабилизирующее действие на гумусовое состояние почвы, а в верхней части склона способствовали увеличения содержания гумуса до 11 % (табл. 2).

Таблица 2

Влияние минеральных удобрений и структуры посевных площадей _на содержание гумуса в черноземе эродированном, %_

Структура посевных площадей Элемент изучаемого склона Р20 N 12(>Р24оКы)

Пар чистый - 25 %, зерновые и зернобобовые - 75 % верх 4,2 4,4 4,5

середина 3,9 4,1 4,1

НПЗ 2,9 2,9 3,1

Пар занятый- 25 %, зерновые и зернобобовые - 75 % верх 4,6 4,9 5,1

середина 3,9 4,2 4,3

НПЗ 3,2 3,2 3,4

Пар сидеральный- 25 %, зерновые и зернобобовые - 75 % верх 4,8 5,2 5,4

середина 4,2 4,3 4,5

низ 3,5 3,5 3,8

11СРи5 (по удобрениям) = 0,24 %

Изменение агрохимических свойств помпы. Большой теоретический и практический интерес представляет изучение влияния удобрений на изменение эффективного плодородия почв. Наблюдения за режимом нитратного азота почвы свидетельствуют о положительном влиянии систематического применения азотных удобрений на содержание N1-ЫОз. Количество Р2О5 в пахотном слое почвы повышается с увеличением дозы вносимых фосфорных удобрений. Суммарное применение за исследуемый период 480 и 960 кг/га Р2О5 увеличивало содержание подвижного фосфора в почве севооборота с чистым паром, соответственно, на 13,7 и 17,5 мг/100 г почвы, с занятым паром - на 6,4 и 13,0 мг/ЮО г почвы и с сидеральным паром - 8,5 и 15,8 мг/100 г почвы. Наибольшее накопление содержания подвижных фосфатов в почве севооборота с чистым паром обусловлено отсутствием выноса фосфора парозанимающей культурой а также интенсивным процессом минерализации в период парования почвы.

Внесение калийных удобрении (60 кг/га один раз в ротацию четырехпольного севооборота) не стабилизировало калийный режим почвы. Отмечалось общее снижение содержания обменного калия. Наибольшее снижение запасов калия отмечалось в почве севооборота с занятым паром (на 23 % больше, чем в севообороте с чистым паром и на 15 % - с сидеральным паром), несомненно, это обусловлено отчуждением калия зеленой массой парозанимающей культуры.

4. ХАРАКТЕР СНЕГООТЛОЖЕНИЯ, ПРОЯВЛЕНИЯ ЭРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ В ПОЧВОЗАЩИТНОМ АГРОКОМПЛЕКСЕ

Снсгоотложенис. Земледелие в южной части Западной Сибири, в частности, в Алтайском крае ведется в неблагоприятных по влагообес-псченности условиях, значительные посевные площади расположены в зонах недостаточного увлажнения. В основе агротехнических мероприятий - предупреждение отрицательного влияния раннелстней и летней засухи, поэтому необходимо осуществлять меры но рациональному использованию влаги. В связи с этим важно обеспечить целенаправленное использование зимних осадков, которые в наших условиях составляют более 30 % годовых.

В настоящее время, при совершенствовании почвозащитных систем земледелия, возникает необходимость определения тенденций снего-персноса с конкретной водосборной площади (М.Е. Черепанов, 1988; М.И. Лопырев, С.А. Оробинский, 1993 и др.).

Наши наблюдения показали, что наибольший снос снега наблюдался на верхней и средней частях склона(табл. 3).

Таблица 3

Коэффициент снегоогложения по элементам изучаемого склона

в зависимости от агрофона (1989-1992 г.)

Атрофоп Верх Середина Низ

Пар чистый 0,19 0,29 0,37

Пар занятый 0,30 0,54 0,64

Пар сидеральиый 0,32 0,54 0,64

Стерня (штоскорезная обработка) 0,30 0,54 0,64

Буферные полосы (многолетниетравы) 0,93 1,01 1,18

Если в верхней части склона снегозапасы составляли 19-32 % ог выпавших твердых осадков, то в нижней част и - 37-64 %. Значительное количество твердых осадков концентрируется в буферных полосах многолетних трап. Занимая 10 % площади стационара, многолетние травы накапливали, в среднем, 21 % общих снегозанасов стационара.

Поверхностный сток и смыв почвы. Предшествующие исследования показали, что в результате глубокого и устойчивого промерзания почвы в лесостепи Западной Сибири снеготаяние, как правило, проходит по мерзлотт почве. Годы проведения наших исследований не были исключением.

Наибольшая величина стока отмечалась на полях чистого пара -коэффициент стока составлял 0.54 - 0.84, на полях занятого пара - 0.21 -0.63 и сидерального пара - 0.36 - 0.65.

Эрозионные процессы максимально проявлялись на поле чистого пара (табл. 4).

Таблица 4

Смыв почвы (м3/га) в зависимости от вида пара и элемента склона (1990-1992 г.)

Элемент склона чистый заняты/! сидеральный

Верх 8.0 1.2 0.8

Середина 12.5 2.1 1.5

Низ 23.3 4.6 3.8

НСР(15 6.5 2.0 1.6

В большей степени эрозии подвергалась нижняя треть склона. Это еще раз подтверждает мнение, высказанное ранее, что одним из основных факторов в увеличении скорости водного потока а, следовательно, и смыва почвы является объем незарегулировапного сгока воды и длина линии склона.

Водный режим почвы. Наблюдения показали, что за лею в почве чистого пара накапливалось 11 - 22 мм влаги. Из выпавших осадков за период май-октябрь (327 мм) усваивалось только 13 мм, т.е. 96 % уходило на испарение. За две зимы и легний период парования запасы влаги в почве чистого пара пополнялись, в среднем, па 19.4 мм. Использование занятых и сидеральных паров с летним сроком посева парозанимающей культуры позволяло более продуктивно усваивап. лстиие осадки и получать дополнительно биомассу растений (в среднем 255 ц/га).

Почва после чистого пара усваивала 16-46 % зимних осадков, после занятого - 47 - 79 % и сидерального - 45 - 64 %. 11ревосходство в накоплении почвой зимней влаги после занятого и сидерального паров полностью не компенсирует ее расход парозанимающей культурой. Преимущество чистого пара перед занятым и сидеральным но влаго-обесиечеиносги метрового слоя почвы в весенний период (в среднем за 1990-1992 г.) составляло 21 и 13 мм с коэффициентом вариации но чистому пару - 16 %, по занятому - 29 % и сидеральному - 27 %.

5. ВЛИЯНИИ ВИДА ПАРА И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА АЗОТНЫЙ РЕЖИМ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ, ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

Режим ни¡ратного азота в почве. Содержание Ы-1МОз в почве закТЬт-кающсго поля севооборота перед парованием, как правило, невысокое (табл. 5).

Таблица 5

Влияние вида пара на динамику содержания нитратного азота в почве,

мг/кг, в слое 0-40 см (1989-1991 г.)

Вид пара Весна Лето (посев рапса) Осень Весна следующего ¡ ода

чистый 6,8 18,7 16,2 13,5

занятый сидералытый 6,7 18,8 6,1 5,2

6,7 18,4 6,7 5,9

НС Р.,5= 1,2

В течение лета за счег минерализации органического вещества почвы происходит достаточно интенсивное накопление нитратного азота. К середине июля, т.е. ко. времени посева парозанимающей культуры, в почве содержалось, в среднем, 18,6 мг/кг N-NOj. К осени запасы нитратного азота в почве чистого пара несколько уменьшались. В нолях занятого и сидерального пара за счет интенсивного выноса N-NOi парозанимающей культурой содержание нитратног о азота снижается значительно. Минеральный азот, накопившийся в первую половину лета, способствовал формированию урожая зеленой массы рапса на уровне 255 ц/га.

За осснне-вссснннй период в результате как частичного горизонтального смыва, так н от вертикальной мшрацип происходило уменьшение запасов нитратного азота, в среднем снижение N-NOj составляло по чистому пару 17 %, но занятому - 15 % и сидералытому - 12 %.

Мобилизации азота в почве под посевом пшеницы наиболее интенсивно проявлялась в первые фазы развития (кущение - выход в трубку). При этом темпы накопления N-NO.< в почве по занятому и сидералытому парам значительно выше, чем в почве но чистому пару. Однако накопление азота за счет текущей нитрификации не возмещает разницы в обеспеченности N-NOj по занятому и сидералытому парам. Улучшить нитратный режим растений пшеницы удается лишь с помощью азотных удобрений.

Ьиоло!ичсская активность почвы. Наибольшая активность почвенной биоты отмечалась в начальный период вегетации (конец мая -июнь). Повышение дозы азота в сосите полного минерального удобрения увеличивало синтез аминокислот по чистому пару на 79 %, занятому - 36 % и сидеральному - 57 %. Фосфорные и калийные удобрения не оказывали положительного влияния на активность синтеза аминокислот, а увеличение доз их внесения даже несколько ингибировало эти процессы.

Сезонные количественные изменения активности микроорганизмов но синтезу аминокислот в почве под посевом пшеницы составляли: по чистому пару - 41.3 %, занятому - 9.5 % и сидеральному - 20.3 %.

Активность разложения целлюлозы за вегетационный период, по классификации Д.Г.Зпягннцепа (1980), можно оценить как среднюю. Так, потери массы полотна ог исходного состояния в почве по чистому пару составляли 47.6 %, занятому - 40.7 % и сидеральному - 43.6 %. До двух третей общих потерь массы полотна происходили в первую половину лета.

Азогминсра.шзутощан способность почв. Величина активности почвенных процессов превращения органических веществ в доступные формы азотного питания определяет степень азот минерализующей способности почвы. Под влиянием азотных удобрений в почве происходит также накопление дополнительного количества минерализованного азота (Ф.В. Турчин, 1964; Л.Б. Сирота (1973); Г.П. Гамзиков, 1981; В.Н. Башкн/1, 1987; В.Н. Кудеяроп, 1989; И.1С. Хабироп, Ф.Х. Хазнсп, 1992 и др.). Как показали паши исследования, на эродированных почвах величины минерализованного азота колеблются в широком интервале (51.3 -147.0 кг/га). Более высокой азот минерализующей способностью обладают намытые чернозем!,I, величины добавочного азота в них составляли 26.5 - 109.7 % от внесенного азота удобрений. В малогумусных эродированных почвах эти величины значительно меньше (0 - 32 %). В целом выявлена криволинейная корреляционная зависимость между накоплением дополнительно минерализованного азота и дозой внесенного азота удобрений. Оптимальные дозы внесенного азота, при которых отмечено наибольшее образование добавочного почвенного азота, находятся в пределах 60 кг/га для намытой и 20 кг/га для эродированной почвы.

Урожайность яровой пшеницы. Освоение почвозащитного агро-комилекса позволило значительно сократить эрозионные процессы, стабилизировать плодородие почв, повысить эффективность использования

атмосферных осадков, что способствовало значительному увеличению урожайности зерновых культур (табл. 6).

Таблица 6

Урожайность зерновых культур в почвозащитном агрокомнлексе, ц/га

1959-1969 г., до освоения аг рокомплекса 1971 - 1980 т-. 1981 - 1990 г.

12,5 23,1 24,8

Несмотря на различные гидротермические условия в годы проведения исследований, просматриваются общие закономерности. Так, при разности по влагообеспеченностн в весенний период на 23 - 29 " о в пользу чистого пара перед сидеральным и занятым, соответственно, урожайность по сидеральному и занятому парам уступала на 27 - 34 %. Мри уменьшении разности по весенним запасам влаги до 6-11 % разница в урожае снижалась до 7 - 9 %.

Эффективность действия минеральных удобрений во многом определялась запасами продуктивной влаги перед посевом. Увеличение дозы туков от расчетной не оказывало существенного влияния на формирование дополнительного урожая пшеницы (табл. 7).

Таблица 7

Влияние минеральных удобрений на урожайност ь яровой пшеницы, ц/га

Вид пара Вариант минеральных удобрений (Л)

1 2 3 4 5 6 7

1990

чистый 18,5 18,2 18,6 18,7 18,6 17,6 18,6

занятый 12,1 12,3 11,9 11,4 11,5 12,1 13,5

сидеральный 12,3 12,4 12,7 13,3 14,1 14,1 15,0

НСР.15 по «Л» = 0,9

1991

чистый 24,5 25,9 24,3 25,5 26,4 26,9 26,3

занятый 17,5 20,6 17,9 19,4 20,2 20,7 21,0

сидеральный 18,1 21,2 18,4 19,3 20,4 20,6 21,3

HCPus но «Л» = 1,2

1992

чистый 22,1 24,6 23,3 26,3 26,8 26,8 27,2

занятый 20,7 23,0 20,7 23,6 24,5 25,1 25,0

сидеральный i 21,0 23,2 21,3 23,6 24,4 25,3 25,5

НС Pos по «А» = 1,3

Примечание: I. Ргп ( контроль); 2. N211 Рг»; 3. Ры»; 4. N2» Р«>; 5. N20 Ры> К«»; 6. N20 Pin» Ki8i>; 7. Nm> Piso Kiai кг/га.

Качество зерна пшеницы. 11а содержание белка в зерне пшеницы, в первую очередь, оказывают влияние обеспеченное!ь почвы азотом и гидротермические условия вегетационного периода.

Независимо от характера предшествующего вида пара наибольшая прибавка белка в зерне пшеницы на единицу внесенного азота с удобрением в условиях дшпелыюго использования почвозащитного агроком-плекса получена при внесении 20 кг/га азотных удобрений в сочетании с рядковым внесением Р;«. Увеличение доз минеральных удобрений в .1 раза от расчетной не оказывало влияния на улучшение качества зерна яровой пшеницы. Рост урожайности пшеницы не всегда сопутствует повышению содержания белка в зерне.

6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ПОЧВОЗАЩИТНОМ АГРОКОМПЛЕКСЕ

Расчеты коэффициентов энергетической эффективности производства яровой пшеницы в почвозащитном агрокомплсксе показывают достаточно высокую эффективность применяемой ¡ехнологии, так как энергия, содержащаяся в полученном урожае яровой пшеницы больше энергии, включенной в технологический процесс возделывания культуры по чистому пару в 4.9, по занятому пару - в 3.6 и по ендеральному пару - в 3.7 раза.

Необходимо отмстить, что с учетом совокупной биоэнергии, полученной с единицы площади, использование занятого и сидерального паров значительно увеличивает коэффициент энергетической эффективности гектара пашни и доводит его до 5.9. Использование парозанимающей кулыуры дает возможность получения дополни тельной совокупной эпермш в пределах 3') ГДж/га.

Расчеты показывают, чю с увеличением дозы минеральных удобрений коэффициент энергетической эффективности снижается. Это связано с большими энергетическими затратами на производство и применение минеральных удобрений. Наибольшее значение отношения энергии, полученной в прибавке урожая, к затратам, связанным с производством минеральных удобрений, получены на вариантах NaiPa» и N2oPw)Kfto(2.2 и 3.5).

Сочетание минеральных удобрений Njo Р20 позволяет получать наибольшую окупаемость зерном от килограмма питательных веществ (3.0 -.4.5 кг).

выводы

1. Двадцатилетнее использование почвозащитного агрокомплекса доказывает, что при системном выполнении научно обоснованных почвозащитных мероприятий на склоновых землях лесостепи Алтайского Прнобья можно вести земледелие с бездефицитным балансом гумуса. Основными почвозащитными приемами, способствующими предотвращению эрозионных процессов, сохранению плодородия почв, улучшению их водного и питательного режимов являются: иротивоэрозионпая организация территории, система противоэрозионной обработки почвы, использование запятых и сидеральных паров, полосное размещение зерновых культур и многолетних трав, оставление соломы в качестве мульчирующего средства и источника пополнения органического вещества почвы, применение минеральных удобрений.

2. Принятые в агрокомплексе приемы защиты почвы растительностью являются наиболее эффективными против проявления водной эрозии на склоновых землях. Бессменные многолетние травы обеспечивают прирост органического вещества в пахотном слое почвы за 20 лег их использования на 24 - 57 %. Полосное размещение зерновых культур и многолетних трав позволяет восполнять запасы гумуса на 22 - 46 %. При этом темпы воспроизводства гумуса под травами в сильноэродиро-ванных почвах в 1.3 - 1.8 раза выше, чем в средне и слабоэродпрован-ттых. Использование в севообороте склерального пара способствует стабилизации содержания органического вещества на всех элементах склона, занятый пар обеспечивает достоверное сохранение гумуса только в верхней части выпуклых склонов. При систематическом оставлении соломы и пожнивных остатков на почве в пределах 4 - 5 т/га в севооборотах с занятым и сидеральным парами «прочность» гумусового положительного баланса в результате как пополнения почвы органическим веществом, так и сокращения эрозионных процессов, возрастает, и смыв почвы до 2 т/га можно принять за допустимую норму эрозии. Ежегодное оставление соломы и пожнивных остатков в последующих нолях севооборота с чистым паром не обеспечивают стабилизации органического вещества в почве.

3. Замена в севообороте чистого пара на занятый и сидеральный с летним сроком посева парозанимающей культуры позволяег существенно изменить особенности накопления и распределения твердых осадков и уменьшить смыв почв. В зимний период после парозанимающей культуры снегоотложенне выше в 1.6 - 1.9 раза, прирост влагозапасов боль-

ше в 2.9 - 3.2 раза и в 5.5 - 7.0 раза ниже смыв почвы, чем в поле чистого пара.

Преимущество зимнего накопления влаги в почве полностью не компенсирует ее расход парозанимающей культурой, в связи с чем поля занятого и сидералыюго паров в весенний период уступают по влагоза-пасам полю чистого пара на 9-14 %.

4. Применение минеральных удобрений в севообороте с чистым паром приводит к снижению темпов убыли гумуса, с занятым и сиде-ральным - к стабилизации, а в верхней части склона способствуют увеличению запасов гумуса до 11 %.

Для устойчивой стабилизации плодородия почв необходимо вносить N«i Рпо К«> кг/га за ротацию зернонарового севооборота в паровое поле. Использование парозанимающих культур в сравнении с чистым паром ведет к ухудшению питательного режима почв. Для оптимизации азотного и фосфорного питания пшеницы, размещаемой по занятому и сидеральному парам необходимо вносить при посеве Nai Ра>, что активизирует азот мобилизующую способност ь почвы, стабилизирует фосфорный режим и позволяет получать наивысшую отдачу зерна пшеницы на единицу внесенного тука.

5. Биологическую активность целлюлозоразрушающнх микроорганизмов в почвозащитном агрокомнлексе можно оценить как среднюю. На активность синтеза аминокислот определяющее влияние оказывает содержание минерального азота в почве.

Содержание потенциально минерализуемого азота в эродируемых черноземах составляет 51 - 147 кг/га. 11амытые черноземы обладают возможностью образования добавочного азота в результате воздействия азотных удобрений в 2 - 3 раза выше эродированных.

6. Урожайность зерновых культур в условиях многолетнего применения почвозащитного агрокомплекса во многом определяется уровнем влагообеспеченности почвы в весенний период. При весенних запасах продуктивной влаги в метровом слое почвы более 150 мм или во влажные годы предшествующий вид пара не оказывает существенного влияния на урожайность пшеницы. В сухие годы сбор зерна пшеницы, размещенном по чистому пару, выше, чем по занятому и сидеральному, но с учетом полученного урожая парозанимающей культуры коэффициент энергетической эффективности использования занятого и сидераль-ного паров увеличивается в 1,2 раза. Данная продукция является существенным источником как кормовой базы для животноводства, так и органического вещества для почвы.

7. Применение почвозащитного агрокомплекса на склоновых землях является обоснованным с экологической и экономической позиции. Предотвращение эрозионных процессов, стабилизация плодородия почвы, получение устойчивой урожайности зерновых культур на уровне 18-25 ц/га при коэффициенте энергетической эффективности 4.9 - 5.9 позволяет оценивать агрокомплекс как высокоэффективный в условиях склонового земледелия лесостепной зоны Алтайского Приобья.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Для дальнейшего совершенствования почвозащитного агрокомплекса в предотвращении эрозионных процессов, сохранении плодородия почв, рационального использования влаги и питательных веществ с целью получения дополнительной продукции сельскохозяйственных культур на склоновых землях лесостепи Алтайского Приобья рекомендуется:

. - чистые пары заменять на запятые и сидсральныс с летним сроком посева парозанимающей культуры.

- для поддержания имеющегося плодородия почв и получения максимальной окупаемости дополнительной продукции от единицы внесенного питательного вещества применять припосевное внесение азотных и фосфорных удобрений в дозе ЫшРа» кг/га.

- при ориентире на воспроизводство плодородия почв и обеспечение стабильной продуктивности пашни дополнительно вносить в паровое поле минеральные удобрения в дозе ЫбоР|2<>Км> кг/га.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ НО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ:

1. Мальцев М.И. A'Kviминерализующая способность помп эродированных склонов Приобья Алтая : Информ.лнст / Ллт.ЦНТИ - Барнаул, 1995. - № 427.

2. Мальцев М.И. Динамика нитратною азота в осенне-вссешшй период и особенности диагностики азот ною режима почв на склоновых землях AjuaiicKoro Приобья : Ппформ.лпсг / Ллт.ЦНТИ - Барнаул, 1995. - № 433.

3. Мальцев М.И. Влияние почвоводоохрапного агрокомнлскса на гумуснос состояние почв эродированных склонов : Ннформ.лнсг / Алг.ЦНТИ - Барнаул, 1995. -№530.

4. Мальцев М.И. О необходимости определения азотминерали-зующей способности почв для оптимизации доз азотных удобрений в системе ai роландшафшою земледелия : Тезисы докл. II сьезда Об-ва почвоведов. Кн. 1. -C-I1, 1996. - С. 366- 367.

5. Мальцев М.И. Влияние почвоводоохрапного агрокомнлскса на гумуснос состояние эродированных черноземов Приобского плато / Адаптивный подход в земледелии, селекции и семеноводстве сельскохозяйственных культур в Сибири. - Красноярск, 1996. - С. 143 - 144.

6. Мальцев М.И. Влияние вида пара и минеральных удобрений на динамику биолотичсской активности эродированных черноземов в поч-воводоохранном ai рокомплсксс : Ннформ.лио / Ллт.ЦНТИ - Барнаул, 1997. - № 43.

7. Мальцев М.И. Особенности дна)ностпки обеспеченности нит-рашмм азоюм почв на (.клонах Приобского плато / Почвенные ресурсы, рационализация зсм.тснолыованпя и жолот ичсская оптимизация аг-роландша(|)10в в I IpneiniceiicKoii Сибири - Красноярск, 1997. - С. 84 - 86.