Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Состояние и пути воспроизводства плодородия почв и повышения продуктивности земледелия в условиях лесостепи ЦЧР

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Квасов, Владимир Алексеевич, Воронеж

б/г*-л.

Работа выполнена^ во Всероссийском

научно-исследовательском институте сахарной свеклы и сахара (ВНИИСС) и в государственном центре агрохимической службы "Липецкий" в 1976-1998 гг.

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ библиотека

зъоб - 00

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н.А.Минаков; академик РАСХН,___доктор_биологазееких_______наук,______профессор^

И, А. Щербаков;

доктор сельскохозяйственных наук А.Л.Качанин.

часов

Ведущее предприятие - Всероссийский НИПТИ рапса Защита состоится ЧЬп 1999 г. в У Ч

на заседании диссертационного совета Д. 120.54.03 при Воронежском государственном аграрном университете им. К. Д. Глинки

Адрес: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, I С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке ВГАУ.

Диссертация в виде научного доклад ¡.азослана " /5" НОд^&р?у 1999г.

Ученый секретарь диссертационного Совета доктор с.-х. наук, профессор

Д. И. Щедрина

Актуальность проблемы. В настоящее время одной из важнейших задач сельскохозяйственного производства Российской Федерации является повышение продуктивности земледелия с одновременным сохранением и воспроизводством почвенного плодородия. •-•<•-..

Проблема плодородия черноземов заметно обострилась в последние годы в связи с резким снижением производства и применения минеральных удобрений ( В. Г. Минеев, 1997).

Научные данные свидетельствуют о том, что пахотные угодия используются неэффективно, почвенное плодородие снижается ( Н. И. Зезюков, 1993; А. Н. Каштанов, 1982; Н. Г. Мязин, 1994; А. П: Щербаков, И. Д. Рудай., 1983 ).

Применение научно необоснованных доз минеральных удобрений, химических средств защиты растений и др. могут привести к ряду неблагоприятных экологических последствий ( А. А. Жученко, 1994; Н. А. Минаков, 1992; В. Г. Минеев и др., 1993; В. Федотов, Г. Карасев, 1987).

В данной ситуации особую актуальность приобретают исследования по состоянию плодородия почв и повышению продуктивности земледелия.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Цель исследований:

- изучить состояние и разработать пути воспроизводства плодородия почв и повышения продуктивности земледелия в условиях лесостепной зоны ЦЧР.

Для достижения поставленной цели предусматривалось решение сле-дующих-задач:

- определить состояние плодородия почв лесостепной зоны ЦЧР;

- изучить влияние различных видов, доз, соотношений минеральных «горений, сроков и способов их внесения на продуктивность сельскохозяйст-

: :ных культур и их качество;

- определить вынос питательных веществ сельскохозяйственными культурами с урожаем;

. - выявить возможноеь использования азотных ^дойроний V ретарлаша-ми-под ;озимые: культуры:

- выявить агротехнические приемы, способствующие повышению -»ффек-тивности использования удобрений при возделывании сахарной свеклы:

- изучить действие органических удобрений на плодородие почвы и урожай ность сел ьс кохозя й ствен 11 ы х культур;

- изучить влияние гербицидов на засоренность, продуктивность и качество сахарной свеклы; .

- изучить влияние известкования и фосфоритования на плодородие почвы, продуктивность и качество сельскохозяйственных культур;

- изучить воздействие удобрений и химических мелиорантов на окружающую среду;

- определить экономическую и энергетическую эффективность применения удобрений. ■

Научная новизна. Впервые в почвенно-климатических условиях северозападной части ЦЧР дан анализ, сделаны обобщения и систематизированы многолетние результаты применения удобрений и химических мелиорантов как в производственных условиях, так и в условиях стационарных опытов. Разработан и научно обоснован комплексный подход к воспроизводству плодородия почвы, повышению продуктивности и улучшению качества сельскохозяйственной продукции.

На основании многолетнего экспериментального материала, подтвержденного производственной проверкой, впервые для ЦЧР обоснована эффективность применения почвенных гербицидов и их смесей в борьбе с засоренностью посевов сахарной свеклы при орошении. Изучено влияние гербицидов на рост, развитие, урожайность и качество сахарной свеклы.

Впервые дана агроэкологическая характеристика почв в условиях лесостепи ЦЧР и разработан комплекс мероприятий, способствующих повышению экологической безопасности сельскохозяйственной продукции.

5

Основные положения диссертации в виде научною доклада, выносимые на защиту:

1. Научные принципы формирования качественного урожая озимой пшеницы, сахарной свеклы, кукурузы на силос с помощью различных видов, доз, соотношений минеральных удобрений, сроков и способов их внесения при сохранении плодородия почвы.

2. Роль комплексного применения органических удобрений (навоз, солома, сидераты, торф, прудовый ил) в повышении плодородия почвы, урожайности и качества с/х продукции.

3. Необходимость применения гербицидов при выращивании сахарной свеклы при орошении в зависимости от видового состава и степени засоренности посевов.

4. Обоснование использования химических мелиорантов и фосфоритной муки для внесения в почву, как факторов повышения ее эффективного и потенциального плодородия, продуктивной способности и качества сельскохозяйственных культур.

5. Система мер по предотвращению загрязнения растительной продукции нитратами, тяжелыми металлами и радионуклидами.

Практическая ценность. Результаты исследований использованы при разработке и внедрении в сельскохозяйственное производство комплексных иоо-грамм повышения почвенного плодородия и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур.

Предложен ряд практических мер по снижению риска получения продукции с повышенным содержанием пестицидов. На основании полученных результатов госкомиссия по химическим средствам борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками МСХ СССР приняла решение об использовании в производстве смеси эптама с ТХА для борьбы с сорняками на сахарной свекле.

Результаты исследований, изложенные в данной работе, внедряются на площади около 1 млн 600 тыс. га.

6

Апробация и публикации. Основные результаты проведенной работы доложены на научно-техническом семинаре, проводившемся ЦИНАО в г. Москве в 1977 г.; на заседаниях ученого совета ВНИИСС в 1980-1982 гг.; на Всероссийском научно-методическом совещании по сахарной свекле в г. Воронеже в 1983 г.; на научно-практических конференциях работников агропромышленного комплекса Липецкой области, 1988-1997 гг.; на первой, второй, третьей и пятой научных конференциях международной ассоциации агрохимиков и агро-экологов совместно с секцией агрохимии РАСХН в г, Москве в 1991 г., в г. Воронеже в 1993 г., в г. Белгороде в 1995 г., в п/о Немчиновка Московской облас-

_ти в 1997 году; на совещании работников агрохимической службы МСХ РФ и

работников системы "Россельхозхимия" в г. Владимире в 1994 г.; на совместном заседании 3 Международного конгресса по биоконверсии органических отходов и юбилейном совещании работников агрохимслужбы России в г. Москве в 1994 г.; на научно-практической конференции Агроэколас в г. Москве в 1994 г.; на семинаре-совещании в г. Новочеркасске Ростовской области в 1994 г.; на экологической секции Липецкого регионального научного центра Российской академии естественных наук в г. Липецке в 1997 г.; нашестой научно/ практической конференции в г. Москве в 1999 г.

По теме диссертации опубликовано 130 работ, в том числе одна монография. Считаю своим долгом выразить благодарность сотрудникам ВНИИСС и агрохимцентра "Липецкий" за помощь в проведении исследований. Автор выражает глубокую признательность академику РАСХН В. Г. Минееву за оказание методической помощи при выполнении данной работы.

УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Объекты исследований. Исследования проводились в ОПХ ВНИИСС (Рамонь), на полях колхоза "Россия" Хохольского района Воронежской области, на базе Государственного центра агрохимической службы . "Липецкий", ряда хозяйств Липецкой области в 1976-1997 гг. Основными

7

объектами исследования пыли черновые культуры, сахарная свекла-о кук\-р\-за на силос.

Автор разрабатывал тематику и программу исследований, непосредственно участвовал в проведении экспериментов, обобщении результатов и написании научных отчетов.

Почвенно-климатические условия. По рельефу территория лесостепи ЦЧР представлена равниной с колебанием высот от 100 до 150 м. Около 35% всех пахотных земель зоны расположены на склонах свыше 2°.

Почвенно-климатические условия зоны в" основном благоприятны для возделывания сельскохозяйственных культур: озимых и яровых зерновых, зернобобовых, крупяных культур, кукурузы на силос и зерно, сахарной и кормовой свеклы, подсолнечника, рапса, однолетних и многолетних трав.

Климат зоны - умеренно-континентальный. Средняя годовая температура воздуха на северо-западе зоны около 4°С, на юго-востоке - 6-7°С тепла. Тепло-обеспеченность зоны: сумма температур выше 10°С составляет от 2250° до 2600°, безморозный период длится 140-160 дней. Влагообеспечённость: количество осадков за теплое время года (IV-X) - 300-400 мм, холодное - (Х1-Ш) -145-160 мм, годовое количество осадков в среднем 445-560 мм.

Западная половина ЦЧР подвержена проникновению потоков влажного и прохладного воздуха с осадками, которые приносятся циклонами с берегов Атлантики. В восточную половину зоны часто проникают антициклоны с сухой воздушной массой из районов Средней Азии и Нижнего Поволжья. Они обуславливают жаркую, сухую погоду в период вегетации растений.

Из-за указанных особенностей атмосферных осадков в целом территория ЦЧР имеет неустойчивое увлажнение, с неравномерным выпадением осадков и со значительными их колебаниями по годам и сезонам. В среднем раз в 3-4 года повторяются засухи. Их частота увеличивается с северо-

8

-запада на юго-восток. Суховеи слабой и средней интенсивности бывают ежегодно на всей территории зоны. Сильные суховеи появляются в период засух в 2-3 года из 10 лет.

Годовое количество суммарной солнечной радиации на территории зоны колеблется от 90 ккал/кв. см на северо-западе до 103 ккал/кв. см на юго-востоке. Фотосинтетически активная радиация изменяется от 29 до 35 ккал/кв. см.

Вследствие нестабильных погодных условий с/х культуры могут испытывать ¿течение вегетации недостаток влаги, повреждаться ранневесенними заморозками. Озимые культуры, кроме ранневесенних и поздневесенних заморозков, могут повреждаться и погибать зимой из-за низких температур и образования ледяной корки.

Научные исследования автора проводились в Липецкой и Воронежской областях (в лесостепной зоне).

Почвенный покров Липецкой области представлен следующими типами: серые лесные почвы - 7,8 % к площади пашни; черноземы: оподзоленный -10,6 %, выщелоченный - 66,4 %, типичный - 10,8 %, лугово-черноземные - 1,4 %, черноземно-луговые - 1,8 %, солонцы - 0,1 %, пойменно-луговые - 0,6 %, прочие - 0,5 %.

Исходя из агроклиматического, физико-географического, эрозионного и почвенного районирования территория области делится на 2 района - северный и южный. В территорию северного района входят Измалковский, Становлян-ский, Краснинский, Лебедянский, Данковский, Лев-Толстовский, Елецкий, Ча-плыгинский административные районы. В этом районе среднегодовая температура воздуха составляет 4,7°С. Сумма температур выше 10°С составляет 2150°-2350°, продолжительность этого периода 142-146 дней.

Территория южного природно-сельскохозяйственного района включает Долгоруковский, Воловский, Тербунский, Хлевенский, Задонский, Липецкий, Добровский, Грязинский, Добринский и Усманский админи-

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ч библиотека

стративные районы. Агроклиматическая характеристика северного и южного сельскохозяйственных районов представлена в табл. 1

; Таблица 1

Агроклиматическая характеристика природно-сельскохозяйственных районов Липецкой области

Природно- Среднего- Сумма Период с Осадки, мм, за период ГТК

сельскохозяйст- довая г-ра •ьр т-рой вы- по

венные районы воздуха. свыше ше + Ю°С, год выше Седяни-

"С + 10°С дней +10°С нову

1.Северный 4.5 2150- 142-146 525 275 1,2

2350

2.Южный 5.2 2350- 146-152 485 260 1.1

2500

На долю выщелоченных черноземов в Липецкой области приходится свыше 60 % площади пашни. Они отличаются по гумусности, мощности, механическому составу, степени смытости и сформировались в основном на лессовидных суглинках и глинах. Средняя мощность гумусового горизонта, как отмечают Б. П.Ахтырнев и В. Д.Сушков (1983), составляет 46 см (с колебаниями от 20 до 75 см), переходного - 23 см. Прослойка, лишенная карбонатов кальция мощностью от 10 до 50 см, залегает между нижней границей гумусового горизонта и линией вскипания. Наибольшее распространение имеют сред-немощные выщелоченные черноземы - 90 %, маломощные составяют - 7 % и мощные - 3 %.

По механическому составу из выщелоченных черноземов тяжелосуглинистых - 65 % от всей площади. Тяжелосуглинистые почвы имеют в гумусовом горизонте А 55-60 % физической глины, 35-43 % крупной пыли и 25-35 % ила, в средней части профиля соответственно 60-65 %, 30-38 % и 3438%. Черноземы суглинистые занимают 9 % площади всех выщелоченных черноземов и содержат физической глины от 40-43 % в горизонте

10

А, до 42-50 % в средней части" профиля. Преобладающим и фракциями являются крупнопылеватая (30 - 35 %) и пылеватая (25-34 %) в горизонте А и пылеватая (26-33 %) и крупнопылеватая (20-26 %) в средней части профиля.

На долю илистой фракции приходится 10-16 %. Весьма редки легкосуг-яинистые и супесчаные выщелоченные черноземы (3 %), в составе которых находятся песчаные фракции. В выщелоченных черноземах (в отличие от опод-золенных) имеется меньшая миграция глинистых мйнералов, они однородны по минералогическому составу ила по генетическим горизонтам.

Территория Воронежской области занимает центральное положение в ЦЧР. Климатические условия ее таковы: в северо- западных районах области степень континентальное™ климата составляет - 47-48 %, в юго-восточных -50-52 %. Средняя температура января в зависимости от природных почвенно-климатических районов составляет от 8° до 10,7°С, июля соответственно - от 20° до 21,8°С, среднесуточная температура воздуха выше 5°С - от 185 до 200 дней, 10°С - от 151 до 160 дней, безморозный период длится 155-162 дня, годовая сумма осадков - от 450 до 500 мм.

По рельефу Воронежская область представляет собой сильно изрезанную реками, балками и оврагами возвышенность. На территории области проходит граница между лесостепной и степной зонами.

Основные типы почв - черноземы: выщелоченные, типичные, обыкновенные и южные. Лесостепная часть области в основном представлена выщелоченными и типичными черноземами. По механическому составу преобладают глинистые и тяжелосуглинистые почвы.

1. Состояние почвенного плодородия Липецкой области

За годы наблюдений, проводившихся государственным центром агрохимической службы (ГЦАС) "Липецкий" с 1964г., отмечен постоянный устойчивый рост содержания подвижного фосфора в почвах области (рис. 1). За данный период поступление фосфора было значительно выше выноса его

12

сократилась с 51 до 36 %, а количество среднеобеспеченных почв возросло с 25 до 36,5%.

В последние 30 лет наблюдается непрерывное снижение гумуса в почвах области. В настоящее время ежегодные потери гумуса составляют 1,17 т/га. Для сохранения плодородия в нашем регионе надо ежегодно вносить не менее 6 т/га высококачественных органических удобрений, однако при имеющемся поголовье скота выход навоза составляет 30% от необходимого количества.

В сложившейся ситуации необходимо в первую очередь широкомасштабное возделывание сидератов и запахивание соломы.

-За годы наблюдений отмечено существенное накопление фосфора вг

почвах области за счет его внесения в количествах, намного превыша-ющих вынос сельскохозяйственными культурами. В данной ситуации на фоне высокого содержания фосфора лимитирующим фактором в получении высоких урожаев, особенно технических культур, может стать содержание калия.

Несмотря на положительный баланс азота, содержание гумуса в почвах области за этот период уменьшилось с 6,1 до 5,6%, поэтому особое внимание следует обратить на органические удобрения и другие приемы, способствующие возрастанию содержания гумуса.

Относительно стабильное развитие земледелия области до 1990-х годов позволяет до сих пор получать в благоприятные годы неплохие урожаи, однако, если количество внесенных удобрений будет продолжать снижаться или останется на этом уровне, сельское хозяйство области столкнется с серьезными проблемами из-за падения плодородия почв.

Влияние доз и соотношений минеральных удобрений на урожайность и качество озимой пшеницы.

Зависимость урожая озимой пшеницы от доз и соотношений минеральных удобрений нами изучалась в течение четырех лет (1987-1990 гг.) в совхозе "Астаповский" Лев-Толстовского района Липецкой области.

13 .

Тип почвы - выщелоченный чернозем, по механическому составу тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в �