Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние средств химизации и мульчирования почвы соломой на продуктивность зернового севооборота и плодородие выщелоченного чернозема лесостепной зоны Нечерноземья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние средств химизации и мульчирования почвы соломой на продуктивность зернового севооборота и плодородие выщелоченного чернозема лесостепной зоны Нечерноземья"

'чТ*1 На правах рукописи

СМОЛИН НИКОЛАЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

УДК 631.544.7:631.58

ВЛИЯНИЕ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ И МУЛЬЧИРОВАНИЯ ПОЧВЫ СОЛОМОЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОВОГО СЕВООБОРОТА И ПЛОДОРОДИЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ

Специальности: 06.01.01. - Общее земледелие 06.01.04. - Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1998

Работа выполнена на кафедре почвоведения, агрохимии и земледелия Мордовского госуниверситета имени Н.П. Огарева.

Научный консультант

академик РАСХН, доктор биологических наук, профессор В.Ф. Ладонин заслуженный деятель науки РФ, доктор с.-х. наук,профессор, К.И. Саранин

Официальные оппоненты:

академик РАСХН, доктор с.-х. наук, профессор В.А. Захаренко

доктор с.-х. наук, профессор Ю.П. Куков

Ведущая организация - Научно-исследовательский инстит^

сельского хозяйства центральнь районов Нечерноземной зоны

на заседании диссертационного совета Д.120.05.01. Всероссийского научно-исследовательского института информатизации агрономии и экологии (ВНИИ "Агроэкоинформ").

Адрес: 143013, Московская обл., Одинцовский район, пос. Немчиновка-1 , ул. Агрохимиков, дом 6, ВНИИ "Агроэкоинформ", диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " ¿jx^i/in^* iggg г_

Ученый секретарь

диссертационного совета Мерзликин А.. С.

Защита состоится " ¿Я-C^t^V/^ 1998

г. в 14 часов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Появление в аграрном секторе России специ-ишзированных по производству зерна хозяйств обусловило внедрение з них зерновой системы земледелия с освоением насыщенных зерновыми культурами севооборотов, в которых возникает острая проблема вос-1роизводства органического вещества и плодородия почвы в целом. В {лассических системах земледелия основная роль в восполнении гумуса принадлежит плодосменным севооборотам с многолетними травами, органическим удобрениям и сидератам. В зерновой системе земледелия эти важные источники практически отсутствуют, что может привести к сравнительно быстрому и заметному снижению плодородия почв. Высокий уровень выноса питательных веществ с основной и побочной проекцией зерновых культур усилит процесс минерализации гумуса, а з связи с этим ухудшение агрохимических и агрофизических свойств точвы, снижение экологической устойчивости агрофитоценозов.

Для недопущения этих негативных последствий предлагается сомплекс мер по мульчированию почвы соломой и активизации целлюло-золитической микрофлоры в пахотном слое почвы применительно к лесостепи Нечерноземной зоны. С этой целью рекомендуется безотваль-гая обработка почвы под стерневые зерновые культуры и мелкая от-зальная - под зерновые бобовые. За этот период в верхнем слое поч-зы происходит концентрация и активизация комплекса целлюлозоразла-г'ающей микрофлоры, быстрее протекают гумификационные процессы.

Применение соломы в качестве мульчирующего материала имеет толожительное значение в стабилизации экологического равновесия згроценоза. Многочисленными исследованиями (Комаревцева Л.Г., 1.986; Ломакин М.М., 1988; Силин М.И., 1988; Зезкжов Н.И., 1989; {артамышев Н.И., 1989) установлено, что солома, внесенная в качестве мульчи на поверхность почвы, способствует снижению проявле--шя водной и ветровой эрозии, предохраняет почву от иссушения, /лучшает внутрипочвенное впитывание излишней влаги, ускоряет про-десс физического поспевания почвы.

Важное место в предлагаемой зерновой мульчирующей системе земледелия занимает вопрос воспроизводства плодородия почвы. По этой системе в специализированном зерновом севообороте с поля убирается только зерно, а солома одновременно с обмолотом измельчается комбайном с помощью измельчителя ПУН-5 и разбрасывается по по-

- г -

верхности поля. В мульчированный соломой верхний слой почвы с помощью агрегата АИ1А-2 вносятся жидкие минеральные удобрения КАС-28, ККУ-10-34 и суспендированный раствор хлористого калия.

Цель и задачи: Целью исследований является разработка технологии применения удобрений в зерновой системе земледелия интенсивного типа с локальным способом внесения оптимальных доз жидких минеральных удобрений под периодически мульчированный соломой верхний слой почвы на фоне экологически безопасного комплекса защит! растений в севообороте. Для достижения этой цели были поставлен} следующие задачи:

1. Изучить влияние различных доз жидких минеральных удобренш и средств защиты на урожайность, качество зерна и продуктивност] севооборота по зерновой части урожая.

2. Установить рациональную систему обработки почвы и задели соломы в севообороте.

3. Исследовать динамику агрохимических свойств почвы и балан са питательных веществ в ней при различных уровнях применени: средств химизации в севообороте.

4. Определить влияние способов мульчирования почвы соломой жидких минеральных удобрений и средств защиты на содержание и ба ланс гумуса, активность почвенной биоты и фитосанитарное состояни посевов.

5. Установить роль систематического применения соломы и спо собов ее заделки в изменении агрофизических факторов плодороди почвы.

6. Сравнить действие жидких и твердых минеральных удобрени на урожайность сельскохозяйственных культур.

7. Определить степень взаимодействия изучаемых агроприемов.

8. Дать биоэнергетическую и агроэкологическую оценку рекомен дуемым элементам зерновой системы земледелия.

Научная новизна: Работа выполнялась как самостоятельный раз дел Межвузовской научно-технической программы "Агрокомплекс" Ми нистерства общего и профессионального образования РФ.

Впервые для специализированных по производству зерна хозяйст разработан комплекс мер для повышения продуктивности зернового се вооборота и улучшения плодородия выщелоченного чернозема и в част ности:

- доказана реальная возможность воспроизводства плодороди

почвы в насыщенном зерновыми культурами севообороте;

- всесторонне обоснован способ создания верхнего мульчированного соломой микробиологически активного слоя почвы;

- установлены закономерности динамики питательных веществ в системе почва-удобрение-растение при разных уровнях интенсивности локального применения жидких минеральных удобрений, средств защиты растений и соломы на выщелоченном черноземе лесостепи юга Нечерноземного региона России;

- обоснована экологическая безопасность рекомендуемых систем удобрения и химической защиты растений в зерновом севообороте;

- предложены теоретические и практические основы процесса послойного активного окультуривания почвы.

В результате проведенных исследований разработаны и выносятся на защиту следующие положения:

1. Возможность и целесообразность освоения зерновой системы земледелия в хозяйствах, специализирующихся на производстве продовольственного и фуражного зерна.

2. Закономерности воспроизводства плодородия выщелоченного чернозема при освоении зернового севооборота лесостепи Нечерноземья России.

3. Агрономическое, биоэнергетическое и экологическое обоснование оптимального уровня внесения жидких минеральных удобрений, средств защита и мульчирования почвы соломой.

4. Закономерности баланса питательных веществ при разных уровнях интенсивности локального применения жидких минеральных удобрений, средств защиты растений и соломы при возделывании зерновых и зерновых бобовых культур.

5. Нормативные показатели баланса гумуса в выщелоченном черноземе при возделывании культур зернового севооборота в зависимости от применения жидких минеральных удобрений и средств защиты растений.

6. Особенность и специфичность дифференцированной системы обработки почвы и заделки соломы в качестве мульчирующего материала и органического удобрения в зерновом севообороте.

7. Оценка и обоснование роли взаимодействия жидких минеральных удобрений, средств защиты растений и мульчирования почвы соломой в формировании продуктивности зернового севооборота.

Практическое значение работы: Для хозяйств зерновой специали-

зации разработана низкозатратная технология воспроизводства плодородия почвы в зерновой системе земледелия. Применение соломы в качестве ценного и дешевого органического удобрения и мульчирующего материала, локального внесения умеренной дозы жидких минеральных удобрений, сравнительно невысокой пестицидной нагрузки на агроце-ноз обусловят предпочтительные условия для быстрого внедрения предлагаемых нами элементов зерновой системы земледелия.

Диссертационная работа выполнена в 1987 - 1997 годах на кафедре почвоведения, агрохимии и земледелия Мордовского госуниверситета.

Реализация результатов исследований. Научные разработки нашли применение в учебно-опытном хозяйстве Мордовского госуниверситета имени Н.П. Огарева; в рекомендациях по разработке и освоению зерновой системы земледелия в фермерских хозяйствах Мордовии, а также в информационных листках ЦНТИ "Применение средств защиты в посевах яровой пшеницы". "Применение мульчирования почвы в специализированных хозяйствах зернового направления"; "Роль зерновых бобовых культур в улучшении азотного фонда пахотных почв".

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Всесоюзной научно-практической конференции "Эколого-социаль-но-экономические аспекты агропромышленного комплекса" (Саранск. 1991 г.). Международной конференции Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами по проблеме "Повышение плодородия почв в современном земледелии с использованием удобрений и ресурсосберегащих технологий возделывания сельскохозяйственных культур" (Москва, 1996г.), научной конференции "Системы земледелия Нечерноземной зоны Российской Федерации и пути их совершенствования" (Н. Новгород. 1997 г.), Огаревских научных конференциях (Саранск. 1990-1997 гг.), научно-производственных совещаниях специалистов сельского хозяйства районов Мордовии.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ, в том числе монография "Мульчирование почвы в зерновой системе земледелия" (Саранск, изд-во Мордов. ун-та, 1997).

Объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 315 страницах машинописного текста и состоит из введения, 9 глав, выводов и рекомендаций производству, содержит 124 таблицы, 13 рисунков, 30 приложений. Список использованной литературы включает 414 источников, из них 90 иностранных авторов.

- 5 -

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Краткая характеристика почвы метеорологических условий

Почва опытного поля - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание физической глины в пахотном слое - 57 %. Агрохимические свойства почвы приведены в табл. 1. Приведенные данные характеризуют ее как среднеокультуренную.

Таблица 1

Агрохимические показатели почвы

Генетический горизонт Глубина, см Содержание гумуса, % рН водной рн солевой вытяжки Гидролитическая кислота. Сумма поглощенных оснований Степень насыщенности основаниями, ч. Содержание подвижных форм, мг/кг

вытяжки р2о5 к20

мг. экв /100 г почвы л

Апах . 0-25 6.1 6.5 5.7 5.8 32,8 85,0 132 105

А1 25-35 4,8 6,3 5,5 5.4 28.7 88,3 115 107

А! 35-45 3.5 6.2 5.4 4.9 25.5 83,0 105 110

А1В 50-60 2,1 6.0 5,2 3,7 2.4.7 86.9 77 123

в, 65-85 1.5 6,3 5,0 3,4 20,1 86,7 43 125

В2 85-100 1.0 6,5 5,2 2,9 19,8 86.9 30 125

С 105-120 0.6 6.9 5,4 0,3 15,3 97,3 - 125

Плотность почвы в пахотном слое равна 0,93 г/см3. С увеличением глубины она возрастает до 1,1 г/см3, плотность твердой фазы -2,4 г/см3. Почва отличается относительно высокой порозностью -62,0 %.

Погодные условия в годы проведения исследований были разнообразными. Территория лесостепи юга Нечерноземной полосы России относится к зоне неустойчивого (по годам) увлажнения, где основным лимитирующим фактором считается влага.. За годы опыта наблюдались годы как острозасушливые (1991, 1992), так и с избыточным увлажнением (1990, 1995).

2.2. Методика исследований

Стационарный опыт. Исследования выполнены в 1987-1995 гг. в трехфакторном полевом опыте, заложенном методом расщепленных делянок. Общий размер делянки третьего порядка - 7.3 х 19 м. учетная площадь - 100 м2. Опыт был развернут тремя полями с последовательным вхождением по годам, повторность - трехкратная.

На делянках первого порядка изучались способы размещения (мульчирования) в почве соломы: 0 - ежегодная вспашка плугом на 2С - 22 см (контроль); 1 - ежегодная вспашка плугом без предплужников на 22 см (перемешивание соломы по всему пахотному слою - вертикальная мульча); 2 - плоскорезное рыхление на 14 - 16 см (укрытие почвы соломой - поверхностная мульча); 3 - дискование на 8 - 10 № (перемешивание верхнего слоя почвы с соломой - горизонтальна? мульча). На вариантах с мульчированием с поля убирали только зерно. солому разбрасывали по полю при уборке с помощью установленного на комбайне измельчителя ПУН-5.

На делянках второго порядка испытывали минеральные удобрения: ЖКУ (азот - 10, фосфор - 34 %), КАС (азот - 28 %) и водный (1:10) раствор хлористого калия (60 %). Жидкие удобрения вносили осеньк локально на глубину 12 - 14 см агрегатом АША-2 с шириной захвате 7,3 м, равной ширине делянки третьего порядка.- ЖКУ и хлористый калий вносили вслед за основной обработкой почвы. КАС - под весеннюв культивацию. Схема применения удобрений и их дозы под культуры севооборота представлены в табл. 2.

Таблица 2

Система применения жидких минеральных удобрений в севообороте

Чередование

Доза удобрений, д.в. кг/га

севообороте умеренная высокая

N р205 к20 N р2о5 к20

Яровая пшеница 60 60 60 120 120 120

Горох 20 60 60 40 120 120

Озимая пшеница 60 60 60 120 120 120

Ячмень 60 60 40 120 120 80

Соя 20 60 60 40 120 120

Овес 60 60 40 120 120 80

Сумма за ротацию 280 360 320 560 720 640

Делянки третьего порядка включали варианты с применением средств защиты растений: 1 - контроль (без пестицидов). 2-е применением комплекса защитных мероприятий.

Система химических средств защиты в севообороте представлена в табл. 3.

Таблица 3

Система применения пестицидов в севообороте

Культура севооборота

Гербицид

Инсектицид

Фунгицид

Ретардант

Яровая пшеница Диален Метафос Байлетон ТУР

(2.0 л/га) (1.0 л/га) (0,5 кг/га) (6.0 л/га)

БИ-58 Тилт

(1,0 л/га) (0,5 л/га)

Горох - Метафос - -

(1,0 л/га)

БИ-58

(1,0 л/га)

Озимая пшеница Диален Метафос Байлетон ТУР

(2.0 л/га) (1.0 л/га) (0.5 кг/га) (6,0 л/га)

БИ-58 Тилт

(1; 0 л/га) (0,5 л/га)

Ячмень Диален БИ-58 Байлетон -

(2,0 л/га) (1.0 л/га) (0,5 кг/га)

Соя - БИ-58 Тилт -

(1.0 л/га) (0,5 л/га)

Овес Ковбой БИ-58 Тилт -

(0,15 л/га) (1.0 л/га) (0,5 л/га) •

Примечание. Дозы средств защиты даны по препарату.

Посевы опрыскивали пестицидами и регуляторами роста растений с помощью штангового опрыскивателя ОПШ-15 с шириной захвата 15 м, равной учетной длине делянки третьего порядка. Рабочий раствор готовили из расчета 300 литров воды на 1 га.

Краткосрочный опыт. С целью сравнительного изучения жидких и твердых форм минеральных удобрений в стационарный опыт на двух первых культурах севооборота - яровой пшенице и горохе вводили дополнительные варианты с внесением твердых минеральных туков в количествах. эквивалентных умеренной и высокой дозам жидких удобрений. Твердые минеральные удобрения разбрасывали по поверхности

почвы вручную в те же сроки, что и жидкие.

Лизиметрический опыт. Исследования проводились в лизиметрическом опыте, заложенном в 1987 году. На опытном поле учхоза Мордовского университета построена лизиметрическая лаборатория, состоящая из восемнадцати лизиметров, сделанных из бетона. Размер лизиметров: длина и ширина 2 м. глубина 1 м.

На лизиметрах заложен двухфакторный опыт в трехкратной пов-торности. Первый фактор (минеральные удобрения) изучался в трех вариантах: О - контроль (без удобрений), 1 - умеренная доза, 2 - высокая доза. Вторым изучаемым фактором было комплексное применение химических средств защиты растений. Сравнивался контрольный вариант с комплексом защитных мероприятий. В 1995 году в лизиметрах выращивали просо. Дозы удобрений под него были следующие: умеренная - М60РбоКбо. высокая - Niz0Pi2oKi2o- Система защиты состояла из трех обработок: гербицидом ковбоем в дозе 150 мл/га. инсектицидом сумицидином (300 мл/га) и фунгицидом тилтом (250 мл/га)

Исследования, наблюдения и анализы проводили в соответствии с принятыми методиками. Количество пожнивных остатков, засоренность и поражение посевов болезнями и вредителями определяли количественными методами по рекомендациям ВИЗР и ВИУА.

Содержание в почве азота определяли ионометрическим экспресс-методом (ГОСТ 26951 - 86), влажность почвы - весовым методом. Количество фосфора выявляли колориметрическим методом, калий - на пламенном фотометре из одной вытяжки по Кирсанову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207 - 84) (метод принят в качестве стандарта в агрохимслужбе Республики Мордовия). Кислотность (рН) солевой и водной вытяжек находили ионометрическим методом (ГОСТ 26483 - 85 и ГОСТ 26423 - 85). гумус - по Тюрину (ГОСТ 26213 - 84). гидролитическую кислотность - по Каппену (ГОСТ 26212 - 84), сумму поглощенных оснований - по Каппену - Гильковицу. Сложение и порозность почвы определяли методом насыщения в цилиндрах, плотность твердой фазы почвы - пикнометрическим методом, макроагрегатный состав - пс методу Н.И. Саввинова. Содержание белка определяли на анализаторе "Инфрапид-31", откалиброванном классическим методом (ГОСТ 10846 -74). Тяжелые металлы определяли рентгено-флоуресцентным методом.

Учитывали различные показатели биологической активности почвы: количество микроорганизмов, относящихся к разным трофически группам, определяли методом посева на общепринятые питательные

среды, разложение целлюлозы - весовым (аппликационным) методом.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ И БАЛАНС ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В СЕВООБОРОТЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ

Применение минеральных удобрений и соломы в течение 6 лет в основном оказало положительное влияние на физико-химические свойства выщелоченного чернозема.

Исследования показали, что кислотность почвы под воздействием минеральных удобрений за шестилетний период существенно не изменилась. Можно отметить некоторое повышение рН солевой вытяжки на неудобренных делянках при безотвальных способах обработки почвы. Гидролитическая кислотность с применением удобрений и повышением их доз незначительно, но постоянно возрастала в пахотном и отчасти в подпахотном слоях. Существенных изменений от применяемых агро-приемов в сумме поглощенных оснований не выявлено. Почва отличалась высокой (83 - 85 %) степенью насыщенности основаниями. От внесения жидких минеральных удобрений и соломы она не изменилась.'

Количество общего азота в почве более динамичным оказалось в верхней части пахотного слоя (табл. 4). С увеличением глубины его содержание было стабильным и не зависело от вносимых удобрений и соломы. Лишь на вариантах с безотвальной обработкой почвы внесение соломы способствовало некоторому повышению содержания азота в верхней части почвенного профиля.

Количество подвижных форм фосфора более значительно варьировало по вариантам по сравнению с азотом. Систематическое внесение минеральных удобрений существенно увеличило содержание подвижного фосфора в пахотном и отчасти подпахотном слоях почвы. Если на контрольном варианте концентрация фосфора в пахотном слое составляла 75, то на варианте с умеренной дозой удобрений на фоне отвальной обработки этот показатель возрастал на 39 мг/кг. Высокая доза увеличивала его до 153 мг/кг. Для увеличения содержания фосфора в верхней части пахотного слоя (0 - 20 см) на 10 мг/кг почвы потребовалось 80 - 90 кг/га д. в. фосфорных удобрений. Внесение соломы обусловило некоторое увеличение его содержания. Способы за-

делки соломы несущественно изменяли его показатели.

Таблица 4

Влияние доз удобрений и способов мульчирования на агрохимические свойства почвы в конце ротации севооборота

■ Вариант опыта Слой почвы, см Общий азот, % Подвижный фосфор Обменный калий

Способ мульчирования Доза удобрений

мг/кг I

Контроль Контроль 0-20 0,28 75 93

21-40 0,22 63 90

Умерен- 0-20 0,31 114 117

ная 21-40 0.23 70 ИЗ

Высокая 0-20 0.30 153 135

21-40 0,23 72 129

Верти- Контроль 0-20 0,29 77 105

кальная 21-40 0,22 61 103

мульча Умерен- 0-20 0..29 119 125

ная 21-40 0,23 80 121

Высокая 0-20 0,31 163 141

21-40 0,24 66 136

Поверх- Контроль 0-20 0,33 79 89

ностная 21-40 0.22 58 92

мульча Умерен- 0-20 0,32 123 127

ная 21-40 0.24 63 117

Высокая 0-20 0.33 166 143

21-40 0,24 63 135

Горизон- Контроль 0-20 0,31 78 93

тальная 21-40 0,23 59 97

мульча Умерен- 0-20 0,32 120 120

ная 21-40 0,22 65 117

Высокая 0-20 0,34 161 139

21-40 0,24 66 126

НСР05 мульчирования 0,04 12 19

удобрений 0.03* 19* 13*

по слоям 0.07* 21* 18

Примечание. Здесь и далее * - признак существенности.

- и -

При внесении калийных удобрений ровень содержания обменного калия возрастал как в пахотном, так и в подпахотном слоях. Такой результат можно объяснить более высокой степенью его подвижности по сравнению с фосфором. Незначительное накопление обменного калия в почве отмечено в слое почвы 41 - 60 см. В более глубоких слоях различий в его содержании не было. Из этого следует, что калий, внесенный с минеральными удобрениями, ниже слоя 60 см не мигрировал. От внесения соломы наблюдалось некоторое увеличение количества обменного калия в почве.

Баланс азота. Содержание азота в зерне, соломе и корневой массе подсчитывали по уравнениям регрессии, составленным на основании анализа содержания азота в пробных образцах. Общий вынос азота в расходной части считали как сумму его выноса каждой культурой севооборота. С учетом данных о выносе рассчитали коэффициент использования азота удобрений зерновыми культурами севооборота.

Наибольший вынос азота отмечался с основной продукцией, меньший - с соломой и корнями растений. Незначительную долю расходной части баланса составляли газообразные потери и вымывание с фильтрационными водами. Нашими лизиметрическими исследованиями установлено. что уровень миграции минерального азота из метрового слоя почвы на тяжелосуглинистом выщелоченном черноземе составил: на неудобренном фоне - в среднем 2,5 кг/га в год, на варианте с умеренной дозой - 3,2, высокой - 4,0 кг/га.

Общий вынос азота на абсолютном контроле в целом по севообороту был равен 582 кг/га. С внесением умеренной дозы он возрастал на 26. высокой - на 40 %. Проведение комплекса химической защиты растений обусловило увеличение выноса азота дополнительной продукцией на 19 %.

В приходных статьях баланса более высокий удельный вес составляло поступление азота с удобрениями, корнями, соломой и фиксация азота клубеньковыми бактериями бобовых культур (гороха и сои).

На контрольном варианте общее количество азота, поступившего в почву за 6 лет, равнялось 360 кг/га, внесение умеренной дозы удобрений обеспечивало его увеличение в 1,9 раза по сравнению с контролем, высокой дозы - в 2,4. Внесение соломы и использование средств защиты обеспечило дополнительное поступление азота в почву за 6 лет в количестве 180 - 190 кг/га.

Баланс азота в севообороте по всем вариантам был отрицатель-

ним. На контрольном варианте без внесения соломы он был наиболее низким (интенсивность баланса 63 55). на вариантах с удобрениями и комплексом средств защиты умеренно - отрицательным (82 %). как результат дополнительной минерализации почвенного гумуса. При внесении соломы и применении высокой дозы минеральных удобрений наблюдался слабодефицитный баланс азота (88 %).

Баланс фосфора. Использование растениями фосфора из удобрений оказалось невысоким. При применении средств защиты растений коэффициент использования фосфора возрастал на 5 - 10 %. Повышение дозы жидких минеральных удобрений несколько снижало его использование.

Больший вынос фосфора из почвы отмечен с зерном, с соломой -в 2 раза меньше. Потребление фосфора урожаем за 6 лет на абсолютном контроле составило 156 кг/га. Внесение умеренной дозы минеральных удобрений увеличивало вынос фосфора с 6 культурами севооборота на 20, высокой - на 47 %. За счет увеличения урожайности примерно на 20 % возрастал вынос на вариантах с применением системы химической защиты растений в севообороте.

Отрицательный баланс фосфора отмечен только на неудобренных вариантах. Без внесения соломы интенсивность баланса составляла 27 - 29 %, с применением соломы она возрастала до 51 - 54 %.

Шестилетнее использование жидких минеральных удобрений в умеренной дозе обеспечивало положительное сальдо баланса фосфора, а с внесением высокой дозы интенсивность его достигала 298 - 357 %. На фоне применения комплекса химических средств защиты она несколько снижалась, что объясняется возрастанием выноса этого элемента с увеличением урожайности культур севооборота.

Баланс калия. В большей степени использовались калийные туки при возделывании овса и ячменя. Наименьшее количество калия, потребляемого из минеральных удобрений, отмечено для бобовых культур.

Вследствие повышения урожайности культур севооборота на вариантах с мульчированием почвы соломой несколько повысился вынос калия. Наибольшее влияние на вынос оказали минеральные удобрения. На абсолютном контроле он составил 301 кг/га, при внесении умеренной дозы удобрений возрос на 25 55, высокой - на 37. Применение химических средств защиты растений вынос калия увеличивало на 20 %.

Наиболее эффективными в активной части баланса калия оказались минеральные удобрения. Так, на варианте с внесением умеренной

дозы (без мульчирования соломой) доля калия, поступившего с минеральными удобрениями в общей приходной части, составила в среднем 74, с высокой - 84 %. Интенсивность баланса калия на абсолютном контроле составила 31 %. Наиболее высоким (222 %) этот показатель был на варианте с горизонтальным мульчированием почвы соломой на фоне применения высокой дозы минеральных удобрений и химических средств защиты растений.

Анализ расчетных данных баланса основных элементов питания растений в зерновом севообороте позволил сделать вывод, что при ежегодном использовании соломы в качестве органического удобрения и мульчирующего материала для создания бездефицитного баланса элементов питания необходимо вносить с минеральными удобрениями 60 кг азота, 30 кг фосфора и 20 кг калия в пересчете на 1 га. Умеренная доза внесения минеральных удобрений, необходимая для воспроизводства плодородия и поддержания компенсированного баланса основных элементов питания, примет следующий вид: Н60РзоКго. а без применения соломы - Ы80Р4оКбо- Ежегодное внесение соломы возвращает в почву 20 кг азота, 10 кг фосфора и 40 кг калия.

4. РОЛЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ПОДДЕРЖАНИИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ

В связи с увеличением количества фермерских хозяйств и усилением специализации сельскохозяйственного производства проблема управления плодородием почв существенно усложнилась. Современная концепция оптимизации режима органического вещества в агроландшаф-тах, сформулированная В.И. Кирюшиным. Н.Ф. Ганжара, И.С. Кауриче-вым (1993), предполагает освоение таких систем земледелия, при которых воспроизводство гумуса в почвах не требовало бы специальных трудоемких затрат. Внесение соломы в качестве органического удобрения - самое дешевое и доступное средство восполнения гумуса в почве.

Гумус. Проведенные нами исследования показали, что. содержание гумуса в почве по вариантам опыта за 6-летнюю ротацию севооборота не претерпело существенных изменений по сравнению с исходным состоянием и контролем (табл. 1 и 5). Можно отметить тенденцию некоторого его повышения в почве пахотного слоя от применения соломы в качестве органического удобрения и мульчирующего материала. В подпахотном слое различий по вариантам не отмечено.

Таблица 5

Содержание гумуса в конце ротации севооборота. %

Слой почвы, см Вариант опыта

Доза удобрений Способ мульчирования почвы

контроль вертикальная мульча поверхностная мульча горизонталь ная мульча

0-20 Контроль 6,10 6,13 6,12 6,13

21-40 4,81 4,84 4.80 4.81

41-60 2.10 2.08 2.12 2,07

61-80 1,49 1.52 1,53 1.50

81-100 0.95 0.97 1,01 1.00

0-20 Умеренная 6.12 6,10 6.12 6,12

21-40 4,80 4,82 4,79 4.80

41-60 2. 07 2.10 2,15 2. 08

61-80 1,52 1,48 1,53 1,52

81-100 1,03 0.99 0.97 0.98

' 0-20 Высокая 6, 11 6.09 6,14 6,12

21-40 4.79 4,83 4,81 4,82

41-60 2.12 2. И 2.10 2.10

61-80 1,50 1,52 1,50 1.50

81-100 0,96 1,00 1,02 0,99

НСР05 мульчирования 0,05 удобрений 0,07

Использование жидких минеральных удобрений в умеренной и высокой дозах к достоверным изменениям в содержании гумуса не приводило. Комплексное использование средств защиты также не оказывало какого-либо влияния на гумусированность выщелоченного чернозема.

Расчет баланса гумуса проведен общепринятыми методами (Лыков A.M.. 1979. Ганжара Н.Ф.. 1986). Урожайность массы соломы считали по уравнениям регрессии, выведенным по результатам взвешивания пробных снопов растений, взятых с каждой делянки. Корневую массу рассчитывали также по уравнениям регрессии, определенным по результатам отмывания корней с вариантов опыта.

На вариантах без внесения соломы на фоне удобрений и комплекса средств защиты растений баланс гумуса в севообороте был отрицательным (табл. 6).

Таблица 6

Баланс гумуса в севообороте, в расчете на 1 га

Вариант опыта Баланс гумуса культур севоборота, кг Баланс гумуса севооборота, кг

Способ мульчирования Доза Удобрений Средства защиты Яровая пшеница Горох Озимая пшеница Ячмень Соя Овес

0 А К -1010 -518 -1000 -636 -172 -1310 -4646

X -1427 -594 -1426 -691 -302 -1608 -6048

В К -957 -336 -818 -550 -99 -1165 -3925

X -689 -391 -616 -482 -228 -1226 -3632

С К -919 -18 -754 -472 + 144 -1087 -3106

X -622 -35 -589 -388 -102 -943 -2679

1 А К -521 +283 -912 -352 + 155 -729 -2076

X -751 +287 -959 -411 + 144 -978 -2668

В К -381 +473 -543 -61 +322 -402 -592

X +31 +510 -187 + 134 +372 -161 +699

С к -232 +526 -359 + 138 +441 -259 +255

X +252 +603 -82 +256 +469 -52 +1446

2 А к -514 +275 -699 -391 + 151 -791 -1969

X -823 +282 -938 -485 +121 -1022 -2855

В к -322 +451 -444 -128 +343 -458 -558

X +72 +472 -188 + 129 +376 -229 +560

С к +144 +497 -334 +27 +436 -351 +419

X +147 +544 -36 +299 +469 -62 +1361

3 А к -488 +295 -658 -368 + 157 -782 -1844

X -696 +275 -976 -478 + 145 -978 -2708

В к -259 +457 -486 -169 +352 -506 -601

X +45 +444 -55 +74 +399 -228 +679

С к -132 +483 -337 +58 +417 -300 + 189

X +184 +506 + 15 +185 +429 -63 +1256

Примечание. Здесь и далее приняты следующие обозначения: I фактор - мульчирование почвы соломой: 0 - контроль (без мульчирования). 1 - вертикальная мульча (вспашка). 2 - поверхностная мульча (пл о с к орезное рыхление), 3 - горизонтальная мульча (дискование): II фактор - минеральные удобрения: А - контроль (без удобрений). В - умеренная доза. С - высокая доза: III фактор - средства запиты: К - без средств запиты (контроль). X - комплекс защиты .

Применение соломы, независимо от способов ее заделки, обусло-' вило положительный гумусовый баланс на фоне высокой и умеренной доз удобрений и средств защиты. На варианте с умеренной дозой, но без комплекса защитных мероприятий был уравновешенный баланс гумуса. Разные способы заделки соломы существенных изменений в балансе гумуса не вызвали.

Фитосанитарное состояние посевов. Степень антропогенного воздействия определяет уровень засоренности агроценозов. Учет засоренности озимой пшеницы показал, что удобрения не влияли на количество сорных растений как на безгербицидном фоне (г = 0,29), так и на участках с применением диалена (г = -0,25). Разное влияние на засоренность посевов оказывали системы обработки почвы. Наименьшее количество сорняков отмечалось на контроле (вспашка без применения соломы). Некоторое увеличение численности сорных растений получено на вариантах с запашкой и мульчированием соломой верхнего слоя почвы. Это можно объяснить тем, что часть семян сорных растений попадала в почву вместе с соломой.

Применение гербицида снижало засоренность посевов через 20 дней после опрыскивания на 20 - 40 %. Столь малоэффективное действие диалена можно объяснить преобладанием в посевах озимой пшеницы устойчивых к его действию злаковых сорняков, таких как овсюг (Avena fatua), щетинники (Setaria wlrldls и S. glauca). Слабо угнетались осот полевой (Sonchus arvensis), бодяк полевой (Cirsium arvense), подмаренник цепкий (Galium aparlne), ярутка полевая (Thlaspl arvense), марь белая (Chenopodlum album), пикульники (Ga-leopsls speclosa, G. tetrahit), живокость полевая (Consolida rega-11s). Наблюдалось отмирание следующих видов сорных трав: редьки дикой (Raphanus raphanlstrum). гречишки вьюнковой (Polygonum convolvulus), звездчатки средней (Stellaria media).

Применение инсектицидов обусловило снижение численности как энтомофагов, так и фитофагов. Из насекомых-энтомофагов более сильно подвергались действию препаратов паукообразные (Arachnldae), потому что пауки имеют мягкий хитиновый покров. Жужелицы (Carabl-dae), благодаря своим жестким надкрыльям, в меньшей степени угнетались в результате действия БИ-58.

Активность почвенной биоты. При освоении различных систем обработки почвы и заделки соломы определенный интерес представляют наблюдения за состоянием микробиологического компонента почвенной

биоты, активность которого зависит от ряда агротехнических приемов. Об особенностях распада свежей растительной массы можно судить по степени разложения льняного полотна. Исследования активности целлюлозолитической микрофлоры в нашем опыте проводились в начале и конце ротации севооборота (табл. 7).

Таблица 7

Интенсивность разложения льняного полотна в зависимости от способов мульчирования почвы соломой

Способ мульчирования почвы

Слой почвы, см

Интенсивность распада полотна. %

яровая пшеница

через 1

мес.

овес

че^ез че^ез после убор- через че^ез че^ез после убор-

мес. мес. ки мес. мес. мес. ки

Конт- 0-10 2,3 5,7 7.3 13,9 3.1 5,3 6,9 10,3

роль 11-20 2,0 5.9 7.9 15,3 2.7 6,0 8,3 12,6

21-30 1.9 5,9 8.2 17,1 2.2 7,2 10,7 15,9

Верти- 0-10 2.7 4.9 6,9 14,1 3.9 6,9 8.1 12,3

кальная 11-20 2.1 5,7 7,4 15.1 3.3 7,3 9,3 13.7

мульча 21-30 1,8 6,0 8.7 16.8 2,0 7,9 11,9 16.6

Поверх- 0-10 2,4 5,9 7,7 14,8 3,7 8,5 9,9 15.9

ностная 11-20 2,0 4.6 7,0 14,6 2,7 5.8 7.9 12,6

мульча 21-30 2.0 5,0 7,3 15,9 2.0 6,3 10.7 15,7

Горизон- 0-10 2,6 4,8 6,9 13,9 4,0 7,3 8,9 14.3

тальная 11-20 2.2 4,0 6,3 14,3 2,9 5,1 8,5 13,1

мульча 21-30 2,0 3.9 6,1 14.8 2,1 6,3 11,3 16,3

НСР05 (1 к-ра) мульчи 0.7 НСРо 5 (6 к-ра) мульчи 0,6*

по слоям 0,5* по слоям 1,0*

Опыты показали, что интенсивность разложения льняной ткани под первой культурой севооборота не зависела от способов мульчирования почвы. Каких-либо закономерных изменений в распаде льняного полотна от внесения соломы как в почву, так и на ее поверхность не выявлено.

Некоторую закономерность в активности целлюлозолитической биоты в начале ротации севооборота при разложении ткани можно отметить лишь по профилю почвы. Если через месяц интенсивный распад

полотна наблюдался в верхнем слое почвы (О - 10 см), то через 2 месяца и более в слое 21 - 30 см.

При изучении интенсивности распада полотна в конце ротации зернового севооборота (под овсом) отмечались более существенные закономерности. На вариантах с внесением соломы разложение ткани усиливалось: уменьшение массы достигло 10 % по сравнению с контролем.

Через месяц после посева овса и закладки ткани темпы ее разложения были такими же, как и в начале ротации севооборота. Это можно объяснить тем, что в начале вегетации более существенное влияние на повышение активности целлюлозоразлагающей микрофлоры оказывала температура почвы. При постепенном ее прогревании до 18 - 20 °С интенсивность разрушения льняной ткани возрастала.

Установлено, что на варианте с запахиванием соломы плугом полотно быстрее разлагалось в слое 21 - 30 см. На делянках с оставлением соломы на поверхности почвы (плоскорезное рыхление) ткань разрушалась быстрее в верхнем (0 - 10 см) мульчированном слое почвы. „Эта разница по сравнению со вспашкой составила 29 %.

Исследования показали, что под шестой культурой севооборота произошли заметнее изменения в целлюлозолитическом микробоценозе. На фоне внесения соломы по всему профилю пахотного слоя усиливалось развитие грибной целлюлозолитической микрофлоры, представленной в основном грибами рода Aspergillus nlger, A. tereus, и снизилась активность актиномицетов. Численность целлюлозоразрушающих бактерий в конце ротации севооборота осталась почти на таком же уровне, за исключением вариантов с мульчированием почвы, где отмечалось увеличение этой группы микроорганизмов.

Приемы обработки почвы оказали определенное влияние на расположение соломы и пожнивных остатков по пахотному слою. При вспашке плугом без предплужников на поверхности пашни оставалось 13 % растительного материала, после активного перемешивания двукратным дискованием - 54 %. При плоскорезной обработке на почве осталось 83 % мульчирующего материала.

Следует отметить, что если общая численность микроорганизмов не зависела от количества растительной массы, поступившей в почву (г = 0,21), то обнаруживалась тесная взаимосвязь между биомассой и количеством целлюлозоразлагающих микроорганизмов активного корне-обитаемого слоя почвы (г = 0,85).

Применение умеренной дозы жидких минеральных удобрений достоверно повышало образование клубеньков на корнях гороха по сравнению с контролем. При увеличении дозы дополнительного количества клубеньков не отмечено. На фоне высокой дозы можно отметить некоторое снижение интенсивности образования клубеньковой бактериальной ткани на корневой массе гороха. Использование средств защиты на образование клубеньков и их биомассу существенно не влияло.

С применением мульчирования почвы соломой в 3.3 раза возрастала численность дождевых червей. Однако способы заделки соломы в почву по влиянию на активность дождевых червей были примерно равны.

5. ИЗМЕНЕНИЕ АГРОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ПЛОДОРОДИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ЗАДЕЛКИ СОЛОМЫ

Плотность почвы. Определенный интерес представляют исследования удельной и обьемной плотности почвы в корнеобитаемом слое в начале и конце ротации. Как в начале так и в конце ротации севооборота достоверных различий в плотности твердой фазы почвы на всех вариантах не было отмечено, На делянках с мульчированием почвы плотность сложения снижалась, причем на фоне заделки соломы плугом (вертикальная мульча) в среднем на 0,05 г/см3 - до глубины 30 см, а на делянках с поверхностной и горизонтальной' мульчой на 0,04 г/см3 - только в слое 0-10 см.

Строение пахотного слоя. За 6-летний период опыта установлено, что солома и способы ее мульчирования улучшали структурное состояние пахотного слоя почвы. При ежегодной вспашке агрономически ценных почвенных агрегатов было несколько меньше, чем при плоскорезном рыхлении и дисковании. Если при мульчировании почвы с заделкой соломы дисковыми орудиями создавалась гетерогенная структура почвы, то при плоскорезной обработке структурное состояние всех слоев, затрагиваемых обработкой, было однородным.

Нами установлено, что длительное применение различных способов мульчирования изменяет соотношение твердой фазы почвы и общей порозности (табл. 8). На вариантах с внесением соломы отмечалось некоторое снижение жидкой и газообразной фаз почвы. После 6-летнего применения соломы- в качестве укрытия почвы (плоскорезное рыхление) наблюдалось повышение доли твердой фазы почвы.

Таблица 8

Средние значения порозности пахотного слоя почвы в зависимости от способов мульчирования почвы соломой

Слой Твер- Общая

Способ поч- дая пороз-

мульчирова- вы, фаза ность,

ния почвы см почвы, % %

Объем пор в {% от общей порозности), занятых

водой воз-

ду-

проч- рыхло- капил- хом •

носвя- свя- лярных всего

занных занных

Контроль 0- -10 38. 8 61,2 13.6 6.1 33,0 52,7 47,3

11- -20 39. 8 60,2 14,3 7.0 34,7 56,0 44,0

21- -30 41. 6 58,4 15.6 7.2 36,1 ' 58,8 41.2

0- -30 40. 1 59,9 14.5 6.8 34,6 55,8 44,2

Вертикаль- 0- -10 38. 3 61.7 13.9 9.0 33,3 56.2 43,8

ная 11- -20 39. 0 61.0 14.9 7.8 36,2 58,9 41,1

мульча 21- -30 40, 0 60.0 15.3 8,2 35.8 59.3 40,7

0- -30 39, 1 60.9 14,7 8,3 35,1 58,1 41,9

Поверх- "0- -10 37. 8 62,2 15,3 6,4 35,9 57,6 42,4

ностная 11- -20 40. 8 59.2 14,0 9,7 34,3 58,0 41,7

мульча 21- -30 41. 8 58,2 15.0 8,1 36,0 59.1 40,9

0- -30 40. 1 59,9 14,8 8.1 35.4 58.3 41,7

Горизон- 0- -10 38, 3 61,7 14,2 11.9 34.2 60,3 39,7

тальная 11- -20 40. 4 59.6 14,3 8,0 34,8 57,1 42.9

мульча 21- -30 42, 2 57.8 15,5 6.5 36,5 58.5 41,5

0- -30 ' 40, 3 59,7 14.7 8,8 35,2 58.7 41,3

1ГСР05 1. 4* 1,2* 0,8 1.0* 1,3* 1.7 2.5.

Разложение соломы и образование дополнительного органического вещества в почве смещает соотношение твердая фаза - порозность в сторону первого показателя.

Более заметные различия наблюдались в структуре пор и капилляров. На варианте без применения соломы крупных пор, занятых воздухом. в слое 0 - 30 см было 44.2 %. Ее внесение снижало количество крупных пор. На участках с применением мульчи число мелких пор и капилляров, занятых водой, возрастало в основном за счет увеличения пор. занятых рыхлосвязанной водой.

6. ВЛИЯНИЕ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ И СОЛОМЫ НА УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР И ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТА

В настоящее время в аграрном секторе России существует 260 тыс. фермерских хозяйств, из них примерно половина - зернового направления. Однако для этих хозяйств зерновая система земледелия практически не разработана, важнейшие ее элементы научно не обоснованы. Исследований по изучению и освоению зерновых севооборотов проводилось крайне мало. По данным НИИСХ ЦРНЗ на дерново-подзолистых почвах Подмосковья в специализированных зерновых севооборотах происходит падение плодородия почвы даже на фоне внесения высоких доз минеральных удобрений (Сидоренко И.А., Афанасьева В.К., 1989). При 100 % насыщении севооборота зерновыми культурами урожайность озимой пшеницы снижалась на 3, а ячменя - на 10 %. Устранение негативного влияния на плодородие почвы чередования зерновых культур по зерновым предшественникам является актуальной задачей современного научного земледелия.

В наших исследованиях величина урожайности существенно зависела от используемых в севообороте приемов.

Яровая пшеница. Уровень урожайности зерна яровой пшеницы находился в прямой зависимости от общего количества осадков за год (г = 0,94) и от влагозапасов в период (август-апрель) (г = 0,87). В среднем за 3 года более высокая урожайность яровой пшеницы получена на вариантах с внесением соломы под вспашку и плоскорезную обработку. Прибавка урожая на этих вариантах составила 1.2 -1,4 ц/га соответственно (табл. 9).

Прирост урожайности от комплексного применения средств защиты достигал 39 С внесением удобрений эффект от средств защиты возрастал в среднем на 6 %.

Жидкие минеральные удобрения оказали менее заметное влияние на урожайность. При внесении умеренной дозы минеральных удобрений на варианте без средств защиты прибавка составила в среднем 16. на фоне блока защитных мероприятий - 21 %. При использовании высокой дозы удобрений эти показатели равнялись соответственно 26 и 31 %.

Самым эффективным из способов заделки соломы оказалось поверхностное мульчирование. Внесение соломы обусловило прирост урожайности яровой пшеницы в среднем на 5 %.

Таблица 9

Влияние изучаемых агроприемов на урожайность яровой пшеницы (в среднем за 1988-1990 гг.)

Вариант опыта Уро- Прибавка урожайности. % к контролю

Способ мульчирования почвы Доза удоб- Пий Средства защиты жай-ность, ц/га абсолютная от способа мульчирования почвы от дозы удобрений от комплекса защиты растений от взаимодействия факторов

0 А К 17,6 - - - - -

X 24,4 • 39 - - 39 -

В К 19,7 12 - 12 - -

X 29.5 68 - 21 50 +7

С К 20,9 19 - 19 - -

X 31.8 81" - 30 52 -1

1 А к 18,7 6 6 _ _ _

X 24,5 39 0 - 31 +8

В к 21,1 20 7 13 - -

X 30.2 72 2 23 43 +4

С к 23,9 36 14 28 - -6

X 32,5 85 2 33 36 + 14

2 А к 18,5 5 5 _ _ _

X 26,3 49 8 - 42 -1

В к 21,8 24 11 18 - -5

X 30,7 74 4 17 41 +12

С к 22,8 30 9 23 - -2

X 32,1 82 1 22 41 +18

3 А к 17,8 1 1 _ _ _

X 23,1 31 -5 - 30 +6

В к 21,7 23 10 22 - -9

X 28.6 63 -3 24 32 +10

С к . 23,8 35 14 34 - -13

X 31.8 81 0 38 34 +9

НСР05: % 7 4 3

ц/га 1.7 1.0 0.7

Эффект от взаимодействия факторов на вариантах был неодинаковым. Так, при использовании комплекса средств защиты усиливалась роль удобрений, на беспестицидном фоне наблюдался отрицательный результат, при котором действие одного фактора частично заменялось другим.

Горох. Его урожайность находилась в тесной зависимости от предвегетационных запасов влаги (г = 0,99) и температуры воздуха в период вегетации (май-июль) (г = 0.96).

Более эффективными под горох в среднем за 3 года оказались варианты с отвальной обработкой почвы. Внесение соломы не влияло на его урожайность (табл. 10).

Таблица 10

Влияние изучаемых агроприемов на урожайность гороха (в среднем за 1989-1991 гг.)

Вариант опыта Урожайность, ц/га Прибавка урожайности. % к контролю

Способ мульчирования почвы Доза удоб- Вий Средства защиты абсолютная от способа мульчирования почвы от дозы удобрений от комплекса защиты растений от взаимодействия факторов

0 А К 15,5 - - - - -

X 17,2 11 - - 11 -

В К 20,4 32 - 32 - -

X 21,6 39 - 26 6 +7

С к 22,2 46 - 43 - -

X 22.6 46 - 31 2 + 13

1 А к 15,2 -2 -2 _ _ _

X 16,9 9 -2 - И -4

В к 19,4 25 -5 28 - +2

X 21,1 36 -2 25 9 -4

С к 21,9 41 -1 44 - -4

X 25.6 65 13 51 17 -16

2 А к 14,2 -8 -8 _ _

X 15,5 0 -10 - 9 -1

В к 18,3 18 -10 29 - -1

X 19,3 24 -11 24 5 -6

С к 20,2 30 -9 42 - -3

X 22,8 47 1 47 13 -14

3 А к 13,4 -14 -14 - _ _

X 14,2 -8 -17 - 6 -19

В к 18.5 19 -9 38 - +10

X 17.9 15 -17 26 -3 +9

С к 19.8 28 -И 48 - +9

X 20.9 35 -8 47 6 + 10

НСР05: % 6 7 3

ц/га 1.1 1.2 0.6

Наиболее высокий прирост урожайности гороха" отмечался при внесении минеральных удобрений. На фоне умеренной дозы он составил в среднем 29, на фоне высокой - 44 %. Менее существенную прибавку обеспечивал инсектициды (метафос и БИ-58) в комплексе защитных мероприятий. Средний прирост от средств защиты в целом по опыту равнялся всего 8 %. При этом отмечалась тенденция снижения их эффективности на удобренных участках. Взаимовлияние факторов на горохе (за исключением вариантов на фоне дискования) было в основном отрицательным.

Озимая пшеница. В среднем за 3 года более эффективными из приемов обработки почвы оказались безотвальная с укрытием соломой поверхности почвы и вспашка с ее внесением в пахотный слой (вертикальная мульча). Урожайность зерна на этих вариантах повысилась на 3.0 ц/га (табл. 11). Мульчирование почвы повышало.урожайность в среднем на 8 %.

Таблица 11

Влияние изучаемых агроприемов на урожайность озимой пшеницы (в среднем за 1990-1992 гг.)

Вариант опыта Урожайность, ц/га Прибавка урожайности, % к контролю

Способ мульчирования почвы Доза удоб-рений Средства защиты абсолютная от способа мульчирования почвы от дозы удобрений от комплекса защиты растений от взаимодействия факторов

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 А К 17,0 - - - - -

X 23,8 40 - - 40 -

В к 22,5 32 - 32 - -

X 28,6 68 - 20 27 +1

С к 25,1 48 - 48 - -

X 30,7 81 - 29 22 +30

1 А к 20.3 19 19 - - -

X ' 26.0 53 9 - 28 + 16

В к 23,2 36 3 14 - +19

X 30,7 81 7 18 32 +24

С к 26,9 58 7 33 - +18

X 32.6 92 6 25 21 +40

Окончание табл. 11

1 2 3 4 5 6 7 8 9

2 А К 20.0 18 18 - - -

X 25,5 50 7 - 28 +15

В к 24.6 45 - 9 23 - + 13

X 30,2 78 6 18 23 +31

С к 26,9 58 10 35 - +13

X 33,1 95 8 30 23 +34

3 А к 19,0 12 12 - - -

X 26,4 55 11 - 39 +5

В к 22,1 30 -2 16 - + 12

X 31,0 82 8 17 40 + 17

С к 25,2 48 3 33 - + 12

X 32,5 91 6 23 29 +33

нсроб

ц/га

4 1.1

4 1.2

2 0,7

Применение средств защиты растений способствовало увеличению урожайности в среднем по опыту на 29 %. На фоне удобрений влияния системы защиты растений на урожайность озимой пшеницы не отмечено. Внесение жидких минеральных удобрений в умеренной дозе повышало урожайность на 20. высокой - на 32 %. Взаимодействие изучаемых аг-роприемов при формировании озимой пшеницы было положительным.

Ячмень. Установлена существенная прямая зависимость урожайности культуры от количества осадков за вегетационный период (май-июль) (г = 0,98) и слабая - от годовых осадков (г = 0,56).

Значительная часть прибавки урожая получена за счет применения жидких минеральных удобрений (табл. 12). Эффект от внесения умеренной дозы минеральных удобрений под ячмень составил в среднем 44. высокой - 70 %. Следует отметить, что при обработке посевов средствами защиты отдача от минеральных удобрений возрастала.

В отличие от озимой и яровой пшеницы система защиты растений ячменя оказалась менее эффективной. Прибавка от комплексного применения средств защиты растений в среднем по опыту равнялась 19 %. Она получена в основном за счет борьбы с сорняками и защиты от бурой листовой ржавчины. От повышения доз удобрений закономерных изменений урожайности не отмечено.

Таблица 12

Влияние изучаемых агроприемов на урожайность ячменя (в среднем за 1991-1993 гг.)

Вариант опыта Урожайность, ц/га Прибавка урожайности, % к контролю

Способ мульчирования почвы Доза удобрений Средства защиты абсолютная от способа мульчирования почвы от дозы удобрений от комплекса защиты растений от взаимодействия факторов

0 А К X 15.0 16,2 8 - - 8 -

В К 20.2 35 - 35 - -

X 23,6 57 - 46 17 -6

С к 24,1 61 - 61 - -

X 28.6 91 - 77 19 -5

А К 14,5 -3 -3 - - -

X 16,5 10 2 - 14 -6

В К 21,6 44 7 49 - -12

X 26,3 75 И 59 22 -17

С К 26,2 75 9 81 - -15

X 29.4 96 3 78 12 +3

А К 15,4 5 5 _ - -

X 18,9 26 17 - 20 -И

В к 22,2 48 10 41 - -3

X 28,5 90 21 51 28 -10

С к 26,0 73 8 64 - +1

X 32,8 119 15 74 26 +4

А к 15,1 1 1 _ - -

X 18,7 25 15 - 24 -14

В к 20.0 33 -1 32 - -

X 25,9 73 10 39 29 -5

С к 25,6 71 6 70 - -5

X 28,1 91 0 53 12 +26

>о5: % И 9 5

ц/га 2.2 1.6 1.1

1

2

3

Солома, внесенная в почву под вспашку, повышала урожайность ячменя в среднем на 5 %. Более высокая прибавка была получена на фоне плоскорезного рыхления почвы с оставлением с осени измельченной соломы в качестве мульчирующего укрытия.

Отдача от взаимодействия изучаемых элементов технологии возделывания ячменя была в основном отрицательной, за исключением ва-

риантов с высокими дозами удобрений и комплексным применением средств защиты растений на фоне удобрения соломой.

Соя. Оказалась наиболее отзывчивой из всех культур севооборота на действие изучаемых факторов, о чем свидетельствует относительно высокое варьирование урожая (V = 28,6 %). Умеренная доза жидких минеральных удобрений увеличивала урожайность в среднем за 3 года на 54. высокой - на 95 % (табл. 13).

Таблица 13

Влияние изучаемых агроприемов на урожайность сои (в среднем за 1992-1994 гг.)

Вариант опыта Урожайность, ц/га Прибавка урожайности, % к контролю

Способ мульчирования почвы Доза удоб- Еий Средства защиты абсолютная ОТ способа мульчирования почвы от дозы удобрений от комплекса защиты растений от взаимодействия факторов

0 А К 6,3 - - - - -

X 8.1 29 - - 29 -

В К 11.0 75 - 75 - -

X 12.9 105 - 59 17 +29

С К 13.3 111 - 111 - -

X 16.9 168 - 109 27 +32

1 А к 8.3 32 32 _ - _

X 10.1 60 25 - 22 +13

В к 12,7 102 15 53 - +34

X 14,5 130- 12 43 14 +61

С к 16.4 160 23 98 - +39

X 18,9 200 12 87 15 +86

2 А к 8,7 38 38 _ - _

X 10.2 62 26 - 17 +19

В к 13,2 110 20 52 - +38

X 14.7 133 14 44 И +64

С к 17,4 176 31 100 - +45

X 18,9 200 12 85 9 +94

3 А к 8.7 38 38 - _ _

• X 10,2 62 26 - 17 +19

В к 13.6 116 22 56 - +38

X 15,7 149 24 54 15 +56

С к 16,5 162 14 90 - +58

X 18.3 190 8 79 И +92

НСР05: % 9 7 3

ц/га 1.2 0,7 0.4

Некоторое повышение действия удобрений отмечалось на фоне применения фунгицидов и инсектицидов. Эффект от вертикального мульчирования почвы составил в среднем 20, а поверхностного и горизонтального - 24 %. Менее заметное влияние оказали средства защиты растений. В среднем за годы опыта прирост урожая сои от их применения равнялся 16 %. Можно отметить некоторое снижение их эффективности на фоне минеральных удобрений, с внесением которых возрастала устойчивость сои к болезням и вредителям.

Расчеты показали высокую долю взаимодействия изучаемых факторов в формировании урожая. Усиливалась роль защитных мероприятий на фоне внесения удобрений и соломы.

Овес. От умеренной дозы минеральных удобрений получена прибавка урожая овса в 25, а высокой - в 37 %. Отмечалось некоторое снижение их влияния в сочетании с комплексным примененем средств защиты растений (табл. 14).

Таблица 14

Влияние изучаемых агроприемов на урожайность овса (в среднем за 1993-1995 гг.)

Вариант опыта Уро- Прибавка урожайности, % к контролю

жай-

Способ Доза Средст- ность, абсо- от спо- ОТ от ком- от взаи-

муль- удоб- ва за- ц/га лютная соба ДОЗЫ плекса модейст-

чиро- ре- щиты мульчи- удоб- защиты вия фак-

вания нии рования рений расте- торов

почвы почвы ний

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 А К 23,0 - - - - -

X 27,1 21 - - 21 -

В К 28,1 26 - 26 - -

X 33,9 52 - 25 21 +6

С К 31.9 41 - 41 - -

X 37,4 65 - 36 17 + 12

1 А К 24,1 6 6 - - -

X 29,7 31 8 - 23 - •

В К 31.3 38 10 30 - -2

. X 36.6 61 6 23 17 + 15

С К 34.3 51 8 42 - +1

X 39,6 74 6 33 15 +20

2 А к 25.5 12 12 _ - -

X 31.2 37 13 - 22 +2

Окончание табл. 14

1 2 • 3 4 5 6 7 8 9

В К 32,7 44 15 28 - +1

X 37,7 66 10 21 15 +20

С к 34. 1 53 9 36 - +8

X 40,9 82 10 32 19 +21

3 А к 25.3 И 11 - - -

X 30.1 33 9 ■ - 19 +5

В к 31.2 37 9 23 - +5

X 37,4 65 9 24 20 +12

С к 35,9 58 12 42 - +4

X 40,7 79 9 35 13 +22

НСР05: % 2 3 2

ц/га 0,7 0,8 0,6

Система защиты была менее действенной по сравнению с минеральны!™ удобрениями. Прибавка от обработки пестицидами в среднем по опыту составила 19 %. Можно отметить тенденцию к снижению эффекта от применения средств защиты растений при повышении дозы жидких минеральных удобрений от умеренной до высокой.

Использование соломы дало прирост урожая овса в среднем на 7 %. Предпочтительнее оказалось плоскорезное рыхление и укрытие почвы измельченной соломой. Прирост урожая овса от взаимодействия факторов был в целом невысоким. Взаимовлияние почти на всех вариантах было положительным.

Расчеты показали, что более высокий прирост продуктивности зернового севооборота (96 %) по отношению к абсолютному контролю получен на варианте с высокой дозой жидких минеральных удобрений, комплексом защитных мероприятий и поверхностным мульчированием почвы (табл. 15).

Наиболее существенное влияние на уровень' продуктивности севооборота оказали минеральные удобрения. Если на контрольном варианте общая продуктивность 6 культур севооборота составила 122.О ц/га. то на участках с систематическим внесением умеренных доз она возросла на 30 %. Прибавка от применения высоких доз минеральных удобрений равнялась 47 %. Это означает, что с повышением доз наблюдалось снижение отдачи от удобрений, поэтому более эффективной оказалась умеренная доза.

Таблица 15

Влияние изучаемых агроприемов на продуктивность севооборота (в среднем за 1987-1995 гг.)

Вариант опыта

Способ мульчирования почвы

Доза удоб-ре: НИИ

Средства защиты

Про-дук-тив-ность, ц зерн ед./га

Прибавка продуктивности, % к контролю

абсолютная

от спо- от от ком-

соба дозы плекса

мульчи- удоб- защиты

рования рении расте-

почвы ний

от взаимодействия факторов

А К 103,7 - - - - -

X 128,4 24 - - 24 -

В к 137,8 33 - 33 - -

X 167,4 61 - 30 21 + 10

С к 155,5 50 - 50 - -

X 188,7 82 - 47 21 + 11

А к 112,2 8 8 - -

X 136,4 31 6 - 22 +3

В к 145,4 40 5 30 - +5

X 177,2 71 6 29 22 +14

С к 170,1 64 9 52 - +3

X 202,4 95 7 48 19 +21

А к 113,4 9 9 - - -

X 139,4 34 9 - 23 +2

В к 148,7 43 8 31 - +4

X 178,0 72 6 28 20 +18

С к 168.6 63 8 49 - • +6

X 203,0 96 8 45 20 +23

А к 109,6 6 6 - - -

X 134,0 29 4 - 22 +3

В к 143,8 39 4 31 - +4

X 173.7 68 4 30 21 +13

С к 166,0 60 7 51 - +2

X 193,0 86 2 44 16 +24

О

1

2

3

Уровень прироста урожайности культур севооборота от внесения высоких доз оказался на 44 % ниже, чем от умеренных. Соя и горох на высокие дозы удобрений были более отзывчивыми, чем зерновые колосовые. По интенсивности прироста продуктивности культур с умеренных доз минерального питания до высоких они располагались так:

озимая пшеница (36 %). овес (48 %). яровая пшеница (53 %). ячмень (54 %), горох (63 %), соя (77 %).

Менее заметное действие на продуктивность севооборота оказыу вал комплекс защитных мероприятий. В среднем по опыту прибавка от пестицидов равнялась 21 %. Причем, если на удобренных фонах эффект от средств защиты составил 20, то на неудобренных он был равен 23 %. Повышение доз минеральных удобрений не изменило эффективность действия химических средств защиты растений.

Относительно невысокое влияние на продуктивность севооборота было от способов заделки соломы. При 6-летнем использовании соломы в качестве органических удобрений продуктивность возрастала на 7 %. В расчете на одну культуру или в среднем за год прибавка составляла примерно 2,0 ц зерновой продукции с 1 га.

Более эффективными оказались следующие способы мульчирования почвы соломой: под зерновые культуры - плоскорезное безотвальное рыхление (поверхностная мульча), под бобовые - отвальная вспашка без предплужников с распределением соломы по всему пахотному профилю (вертикальнаое мульчирование). Дискование при котором происходило интенсивное перемешивание верхнего слоя почвы и соломы (горизонтальная мульча), оказывало меньшее влияние по сравнению с другими опытными вариантами. Суммарная прибавка культур на этом фоне равнялась 7,0 ц/га, или 4 % по отношению к контролю.

При получении зерновой продукции существенное значение имело взаимодействие изучаемых элементов. Наибольший эффект в опыте отмечен от совместного применения жидких минеральных удобрений и средств защиты растений. Доля их взаимовлияния составляла 10 -11 %. Сравнительно невысоким был эффект от взаимодействия способов мульчирования почвы с удобрениями (4 - 5 %) и системой защиты растений (2 - 3 %).

Качество урожая. Одним из важных показателей качества зерна является содержание в нем белка. В наших исследованиях более заметное действие на его содержание оказали минеральные удобрения (табл. 16). Средства защиты растений равно как и способы мульчирования почвы на содержание белка в зерне влияния не оказали.

Следует отметить, что в зерновом севообороте условиях лесостепи Нечерноземной зоны России можно получать в оптимальные годы зерно озимой и яровой пшеницы с содержанием клейковины, предъявляемым к ценному зерну. Содержание клейковины в зерне, особенно при внесении высоких доз удобрений, достигало 25 - 27 %.

Таблица 16

Влияние изучаемых агроприемов на содержание белка в зерне

Вариант опыта Содержание белка. %

Спо- муль- чиро- вания почвы Доза удобрений Блок защиты яровая пшеница горох озимая пшеница ячмень соя овес

0 А К 12.1 21,7 12.4 11,8 34.7 9.3

X 12,3 22.6 12.5 11,5 36,2 10.7

В К 12,6 21,9 12.3 12,0 36.3 9.1

X 12,7 23,2 12.9 12,1 39.8 10.3

С к 12,9 22,3 13,9 12,5 37.1 8.9

X 13,1 23,3 13,1 12,6 39,9 10,0

1 А к 12,5 20,9 11.4 11,7 35.8 9.2

X 12,9 21,3 13,7 11,3 36,9 10.4

В к 13,2 22,0 13,7 12,1 36.3 8,9

X 13.5 22,4 13,5 12,3 38,5 10,4

С к 14,0 23,7 15,0 12,6 37.9 9,0

X 14,3 24,0 14,1 12.5 39,3 10,1

2 А к 12,2 20,8 11,2 11.9 35,7 8,7

X 12.4 21.3 12,4 11.5 37,8 9,3

В к 12,8 21,2 12,8 11.9 36.0 8,6

X 12,5 22,4 12,7 12.1 38,1 10,0

С к 13.7 21,7 14,1 12.6 36,9 ' 8.6

X 14,0 23.2 13,7 12,6 39,2 10.3

3 А к 12.0 20,4 12,6 11,8 34,8 9.2

X 12,9 21,4 13,6 11,5 35.9 10.2

В к 13.2 21,3 13,2 11,9 36.1 9.6

X 13,5 22.0 13,0 11,8 38,3 10.5

С к 13,5 22.4 13,5 12,4 37,0 9.7

X 14,0 23,3 14.2 12,6 39,0 11.0

НСР05 мульчирования 1.5 1.1 0,6* 0,2 0,9 0.3*

удобрений 0.7* 0,2* 0,2* 0,2* 0,5* 0.2*

средств защиты 0.3 0.3* 0,4 0,2 0,4* 0,2*

Содержание клейковины выражено следующими уравнениями линейной регрессии: для озимой пшеницы у = 0,47х + 9.63 (г = 0,69). яровой пшеницы - у = 0.32х + 13,77 (г = 0,90), где у - количество клейковины (%), х - урожайность (ц/га).

7. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДЕЙСТВИЯ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

Анализ литературных данных показал, что в условиях лесостепи Нечерноземья России на выщелоченных черноземах сравнительного изучения жидких и твердых форм удобрений не проводилось, что послужило целью закладки краткосрочного опыта.

В среднем за 3 года прибавка урожая яровой пшеницы от умеренной дозы в твердой форме по сравнению с контролем на беспестицид-ном фоне составила 1,3 ц/га или 7 %, от высокой - 12 % (табл. 17).

Таблица 17

Влияние форм удобрений на урожайность яровой пшеницы, (в среднем за 1988-1990 гг.)

Вариант опыта Урожайность, ц/га Прибавка урожая, в % к контролю

Доза и форма удобрений Средства защиты абсолютному от доз удобре- от форм удобрении от средств защиты

Контроль Контроль 17,6 - - - -

Комплекс 24,4 39 - - 39

МбоРбоКбо Контроль 18,9 7 7 - -

твердая Комплекс 27,4 56 12 - 45

ИбоРбоКбо Контроль 19,7 12 12 4 -

жидкая Комплекс 29.5 68 21 8 50

^12 0^12 0^12 0 Контроль 19,7 12 12 - -

твердая Комплекс 29,3 66 20 - 49

^12 0^1 2 0^1 2 0 Контроль 20,9 19 19 6 -

жидкая Комплекс 31,8 81 30 9 52

НСР05: удобрений - 1,7 ц/га (7,1 %)

средств защиты -1,1 Ц/га (4,6 %)

Эти же показатели на фоне комплексного применения средств защиты растений соответственно равнялись 12 и 20 %. Жидкие минеральные удобрения оказались эффективнее твердых форм туков. На фоне умеренных доз прирост урожая зерна яровой пшеницы от жидких форм составил 4 % на варианте без средств защиты и 8 % - с ними. С

повышением доз эффект от жидких форм удобрений возрастал соответственно до 6 - 9 %.

В среднем за 3 года прибавка урожая зерна гороха с применением умеренной дозы на варианте без средств защиты составила 7 %, высокой - 4 % (табл. 18).

Таблица 18

Влияние форм удобрений на урожайность гороха, (в среднем за 1989-1991 гг.)

Вариант опыта Урожайность, ц/га Прибавка урожая в % к контролю

Доза и форма удобрений Средства защиты абсолютному от доз удобре- от форм удобрении от средств защиты

Контроль Контроль Комплекс 15,5 17,2 И - - И

ИбоРбоКбо твердая Контроль Комплекс 19.0 19,9 23 28 23 16 - 5

^оРбоКбо жидкая Контроль Комплекс 20,4 21,6 32 39 32 26 7 8 6

М120Р12С)К120 твердая Контроль Комплекс 21.2 21,4 37 38 12 24 - 1

N12 оР12 0К12 0 жидкая Контроль Комплекс 22,1 22,6 42 46 19 31 4 6 2

НСР05: удобрений - 1,3 ц/га (6,5 %) средств защиты -0,9 ц/га (4,5 %)

Таким образом, применение локального способа внесения жидких минеральных удобрений по сравнению с разбросным твердых дало прирост урожая зерновой культуры на 4 - 9 %, бобовой - на 4 - 8 %.

8. ВЛИЯНИЕ ЖИДКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И СПОСОБОВ МУЛЬЧИРОВАНИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ АГР0ЦЕН03А

Проведенный в 1995 году анализ содержания тяжелых металлов в почве лизиметрического опыта показал, что содержание свинца как в пахотном, так и в метровом слое почвы не превышало предельно-до-

пустимого количества (по А. К1оке, 1980, 1981). Количество цинка и хрома также находилось в пределах допустимой нормы. Меди обнаружено в 2,0 - 2, 5 раза ниже, ПДК. Содержание никеля было в 1.5 - 1.8 раза ниже нормативного ограничения. Проведенный анализ количества кобальта показал некоторое превышение его в почве в сравнении с ПДК. С внесением минеральных удобрений уровень тяжелых металлов существенно не изменялся. Средства защиты на содержание тяжелых металлов в почве заметного действия не оказывали.

Проведенный в 1995 году анализ содержания тяжелых металлов в зерне и соломе проса под влиянием средств химизации показал, что их количество в растениях не превышало ПДК. С внесением минеральных удобрений и повышением их доз достоверного увеличения концентрации тяжелых металлов в зерне и соломе проса не происходило.

В лизиметрическом опыте определяли содержание тяжелых металлов в инфильтрационной воде (табл. 19).

Таблица 19

Содержание тяжелых металлов в инфильтрационной воде в зависимости от сроков отбора, мкг/л

Вариант опыта Лето 1995 года Осень 1995 года Весна 1996 года

Доза удобрений Комплекс защиты цинк медь • хром цинк медь хром цинк медь хром

Контроль Контроль 44. 105 - 15 137 - 52 123 1

Комплекс 65 148 3 18 154 . 8 40 142 1

Умерен- Контроль 47 128 - 39 166 - 33 161 3

ная Комплекс 31 136 15 34 165 - 44 111 -

Высокая Контроль 13 151 - 17 78 - 61 86 5

Комплекс 57 149 - 34 173 5 41 144 1

ПДК для питьевой

воды, мг/л 5,0 1.0 1.0

НСР05 удобрений И 21 - 9 29 7 17 2

средств защиты 9 23 - - 17 6 15 3

На варианте с применением средств химизации, причем во все периоды отбора кобальта и свинца в воде обнаружено не было. При

длительном внесении удобрений и средств защиты растений закономерного изменения содержания тяжелых металлов в промывной воде не наблюдалось. Содержание цинка, меди и хрома в инфильтрационной воде при отборе в разные сроки не изменялось. Их количество не превышало предельно допустимой концентрации, установленной для питьевой воды.

9. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ.

СОЛОМЫ И СПОСОБОВ ЕЕ ЗАДЕЛКИ

Исследования показали, что с расширением объемов производства рост биоэнергетической эффективности продукции зернового севооборота происходил непропорционально увеличению затрат средств (табл. 20). Прирост продуктивности на каждую единицу затрат энергии уменьшался, поскольку отзывчивость биологической системы начинала снижаться с определенных значений антропогенного воздействия (Цимбалист Н.И.. Благовещенская 3.К.. 1993).

Таблица 20

Биоэнергетическая эффективность севооборота в зависимости от изучаемых агроприемов, в расчете на 1 га

Вариант опыта Содержание энергии в продукции, ТДж Расход совокупной энергии, ТДж Баланс энергии, ТДж Коэффициент биоэнергетической эффективности Рентабельность, %

Способ мульчирования Доза удоб- ре: НИИ Система защиты

1 2 .3 4 5 6 7 8

0 А К 157,4 73.6 +83,8 2. 14 114

X 195,2 92.2 +103.0 2.12 112

В К 205, 1 175,9 +29.2 1. 17 17

X 252,1 195,2 +56,9 1,29 29

С К 230,5 268,9 -37,8 0,86 -14

X 287,4 284,9 +2,5 1,01 1

1 А К 169,2 74.6 +94,6 2,27 127

X 206.8 93,1 +113,7 2, 22 122

В К 216.7 178,2 +38.5 1.22 22

X 266.6 197.7 +68.9 1,35 35

С К 251.0 270.3 -19,3 0.93 -7

X 299.5 287.7 +11,8 1,04 4

Окончание табл. 20

1 2 3 4 5 6 7 8

2 А к 171,1 68,6 +102,5 2,49 149

X 213,1 87,4 + 125,7 2,44 144

В к 222.3 171,9 +50,4 1,29 29

X 269.3 191.3 +78,0 1.41 41

С к 248.4 262.9 -14,5 0.94 -6

X 303,1 281.7 +21.4 1,08 8

3 А к 166,0 67.7 +98.3 2,45 145

X 204,8 86.3 +118,5 2,37 137

В к 213,1 169,7 +43,4 1,26 26

X 261,7 188,8 +72,9 1,39 39

С к 264,0 262,4 +1,6 1,01 1

X 288,4 282,7 +5,7 1,02 2

Наиболее высокий положительный баланс энергии в опыте отмечался на вариантах без удобрений. С их внесением он снижался, а на фоне высокой дозы и без применения пестицидов баланс становился отрицательным. Наивысший коэффициент биоэнергетической эффективности в опыте (2,47) был на варианте с применением поверхностной мульчи без внесения средств химизации, самый низкий - на делянке без внесения соломы и средств защиты, но с применением высокой дозы жидких минеральных удобрений.

Внесение соломы несколько повышало коэффициент энергетической эффективности агроценоза. При сравнении способов мульчирования почвы оказалось, что более высокая энергоотдача была на фоне применения плоскорезного рыхления и создания поверхностной мульчи. Менее рентабельным оказалась заделка соломы под вспашку (вертикальный способ мульчирования почвы). Среднее значение имело дискование с горизонтальной мульчой.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Из изучаемых факторов наиболее активное влияние на формирование урожая культур зернового севооборота оказывало локальное внесение жидких минеральных удобрений. Если на контроле суммарная продуктивность 6 культур севооборота составила 122 ц/га, то при систематическом внесении умеренных доз она возрастала в среднем на

30 %.' Повышение продуктивности севооборота от высоких доз минеральных туков равнялась 47 %. С повышением их доз снижалась отдача от удобрений, поэтому более эффективными оказались умеренные дозы.

2. Менее заметное действие на уровень продуктивности севооборота оказала система защитных мероприятий. Прирост урожая от использования пестицидов в среднем по опыту составил 21 %, в т.ч. на удобренном фоне - 20. без удобрений - 23 %.

3. Внесение соломы и способы ее заделки в почву почти не различались по влиянию на урожайность культур зернового севооборота. При 6-летнем внесении соломы в качестве органических удобрений и мульчирующего материала прибавка урожая составила 7 %. в расчете на одну культуру - 2 ц/га.

4. Наиболее эффективными оказались следующие способы обработки почвы и заделки соломы: первый - плоскорезное рыхление с поверхностным укрытием почвы мульчой и второй - вспашка без предплужников с распределением соломы по всему пахотному профилю (вертикальная мульча).

5. При получении зерновой продукции в ряде случаев определенное значение имел эффект взаимодействия изучаемых факторов. Более существенным было взаимное влияние жидких минеральных удобрений и блока защиты растений: прирост продукции при этом составил 10 -11 %. Сравнительно невысоким был совместный эффект от способов мульчирования почвы с внесением удобрений (4-5 %) и комплекса защитных мероприятий (2 - 3 %).

6. Солома заметно улучшала пищевой режим выщелоченного чернозема. В результате 6-летнего ее использования наблюдалось некоторое повышение подвижных фосфатов и обменного калия в почве. Отрицательный баланс фосфора и калия отмечался лишь на неудобренных вариантах. На делянках без внесения жидких минеральных удобрений и соломы интенсивность баланса фосфора составила 27 - 29 %. калия -29 - 31 %. С применением соломы она возрастала до 54 % по фосфору и до 81 % по калию. Локальное внесение минеральных удобрений обусловило положительное сальдо баланса этих элементов.

7. Солома в качестве органических удобрений и мульчирующего материала обеспечила за 6 лет возврат азота' в почву от 106 до 190 кг/га. Баланс азота в севообороте по всем вариантам опыта был отрицательным, особенно на делянках без внесения соломы и минеральных удобрений, слабодефицитным - на фоне мульчирования почвь

соломой и высокой дозы минерального питания.

8. Шестилетнее применение жидких минеральных удобрений и соломы в целом оказывало слабое влияние на физико-химические свойства. Кислотность почвы за этот период существенно не изменялась. Гидролитическая кислотность с длительным внесением удобрений несколько возросла в пахотном и отчасти в подпахотном слоях почвы. Заметных изменений в сумме поглощенных оснований и степени их насыщенности не выявлено.

9. Содержание общего азота в почве под воздействием минеральных удобрений более динамичным оказалось в пахотном слое. С увеличением глубины этот показатель был практически стабильным и не зависел от удобрений и соломы. С применением последней на вариантах с безотвальными рыхлениями отмечено некоторое повышение количества азота в верхнем профиле почвы.

10. Содержание подвижных форм фосфора с внесением удобрений сильнее варьировало по сравнению с азотом. Систематическое применение минеральных туков значительно изменило уровень подвижного фосфора в пахотном слое почвы. На контрольном варианте концентрация фосфора в пахотном горизонте составляла 75 мг/кг. на варианте с умеренной дозой этот показатель возрастал до 114 мг/кг. Высокая доза увеличивала его до 153 мг/кг. Для увеличения содержания этого элемента в пахотном слое на 10 мг/кг почвы потребовалось 80 -90 кг/га д. в. фосфорных удобрений.

11. При внесении жидких минеральных удобрений и повышении их доз уровень обменного калия возрастал как в пахотном, так и в подпахотном слоях почвы. Незначительный рост обменного калия отмечался в слое почвы 41 - 60 см. В более глубоких горизонтах разницы в его количестве не было. Калий, внесенный с минеральными удобрениями, ниже слоя 60 см в выщелоченном черноземе не мигрировал. От использования соломы наблюдалось некоторое увеличение его обменных форм в почве.

12. Баланс гумуса в зерновом севообороте без применения соломы на фоне средств химизации был отрицательным. С использованием соломенной мульчи гумусовый баланс'оказался положительным, за исключением варианта со средствами защиты на неудобреннных минеральными туками делянках.

13. При освоении зерновых севооборотов с комплексным применением средств защиты растений заметного ухудшения фитосанитарного

состояния посевов "не отмечено. Систематическое мульчирование почвы соломой активизировало ее микробиологическую деятельность, в частности, усиливало развитие грибной целлюлозолитической микрофлоры, в 3,3 раза увеличивало численность дождевых червей.

14. За 6 лет использования соломы в качестве мульчи несколько изменялись агрофизические свойства почвы. Мульчирование активно влияло на структурное и агрегатное состояние выщелоченного чернозема. При безотвальных способах заделки мульчи возрастало количество агрономически ценных водопрочных агрегатов (0,25 - 10 мм). На фоне мульчирующих обработок коэффициент структурности возрастал в среднем на 23 %.

15. Локальное внесение жидких минеральных удобрений как с экологической, так и экономической точек зрения является более предпочтительным агроприемом, чем разбросной способ применения твердых туков. Повышение урожайности яровой пшеницы и гороха при внесении жидких удобрений составило 4 - 9 %.

16. Умеренная химическая нагрузка на агрофитоценоз в предлагаемой системе земледелия является экологически безопасной. Внесение жидких минеральных удобрений и средств защиты растений не приводит к загрязнению агроэкосистемы тяжелыми металлами.

17. Более оптимальная энергоотдача биологической системы наблюдалась при внесении умеренной дозы жидких минеральных удобрений под мульчированный соломой слой почвы на фоне комплексного применения средств защиты растений. Затраты на плоскорезную обработку почвы были на 36 % ниже, чем на вспашку. Энергетические затраты на минеральные удобрения в технологии возделывания культур зернового севооборота составляют значительную часть. На варианте с умеренной дозой расход энергии на производство минеральных удобрений и их внесение равнялся 61 %, а высокой - 79 %.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Освоение зерновых севооборотов в хозяйствах зерновой специализации в лесостепной зоне Нечерноземья является возможным направлением с агроэкономической и экологической точек зрения при условии освоения агротехнического комплекса системы земледелия включающего: систему внесения минеральных удобрений, химической защиты растений, основных обработок почвы и внесения измельченной соломы

при уборке в качестве мульчи "и органического удобрения.

На основании проведенных исследований при освоении рекомендуем для поддержания и повышения плодородия выщелоченного чернозема локально вносить жидкие минеральные удобрения под мульчированный соломой верхний слой почвы в дозах: для яровой и озимой пшеницы -NeoPeoKeo. гороха и сои - N20P6oKeo. ячменя и овса - NßoPeoKio- С целью активизации целлюлозолитической микрофлоры и для ускорения процесса разложения соломы в качестве основной обработки почвы рекомендуем дифференцированную систему обработки почвы: безотвальное рыхление почвы плоскорезом на глубину 14 - 16 см под зерновые культуры в сочетании со вспашкой плугом на 20 - 22 см под горох и сою.

С целью получения максимальной продуктивности зернового севооборота, исключения действия вредных биофакторов и улучшения фито-санитарного состояния агроценоза предлагаем с учетом порога вредоносности обрабатывать посевы необходимым комплексом средств защиты, включая гербициды, фунгициды, инсектициды и регуляторы роста.

СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ахметов Ш.И., Костров К.А.. Смолин Н.В. Влияние почвозащитных систем обработки почвы на продуктивность четырехпольного звена севооборота // Научные основы зональных систем земледелия: Сб. науч. тр., Саранск. 1988. С. 41-49.

2. Ахметов Ш.И., Смолин Н.В.. Шишенин М.И. Влияние элементов интенсивной технологии на урожайность озимой ржи и ячменя // Научные основы зональных систем земледелия: Сб. науч. тр., Саранск. 1988. С. 49-52.

3. Смолин Н.В. Влияние элементов интенсивной технологии на урожайность и качество зерна ячменя в условиях юга Нечерноземной зоны: Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук., Москва. ВИУА, 1988. 24 с.

4. Ахметов Ш.И., Смолин Н.В. Биоэнергетическая оценка приемов интенсивной технологии возделывания ячменя // Приемы повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в Нечерноземной зоне РСФСР: Сб. науч. тр.. Саранск, 1989. С. 59-62.

5. Ахметов Ш.И.. Смолин Н. В. Влагонакопительное значение почвозащитных систем обработки почвы // Агрофизические свойства почв

и их регулирование в условиях интенсивного земледелия: Сб. науч. тр.. Саранск, 1989. С. 121-129.

6. Ахметов Ш.И., Смолин Н.В. Действие приемов интенсивной технологии на урожайность ячменя // Интенсивные технологии возделывания полевых культур: Сб. науч. тр.. Горький, 1990. С. 68-71.

7. Костров К.А., Ахметов Ш.И., Смолин Н.В. Опыт минимализации обработки почвы в Мордовии // Земледелие. N 2. 1990. С. 63-65.

8. Ахметов 111. И.. Смолин Н. В.. Колупаев В. И. Применение средств защиты в посевах яровой пшеницы: Информ. листок / Мордов. ЦНТИ.. 1991. N63-91.

9. Ахметов Ш.И., Смолин Н. В., Шишенин М.И. и др. Эколого-би-оэнергетическое состояние агроценозов в интенсивном земледелии // Эколого-социально-экономические проблемы агропромышленного комплекса: Тез. докл. Всесоюз. науч. - практ. конф., Саранск, 1991. С. 78-79.,

10. Ахметов Ш.И., Смолин Н.В. Влияние комплексного применения химических средств защиты на урожайность ячменя // Приемы повышения продуктивности растениеводства в Нечерноземье России: Сб. науч. тр.. Саранск. 1992. С. 28-38.

И. Смолин Н.В. Солома - важный источник повышения плодородия в биоорганическом земледелии: / XXIII Огаревские чтения: Тез. докл. науч. конф., Саранск, 1994. С. 192.

12. Ахметов Ш.И., Смолин Н. В., Вальков А.Н. Влияние средстЕ химизации на экологическое состояние агрофитоценозов / XXIY Огаревские чтения: В 3 ч. Ч. 2.: Тез. докл. науч. конф. Мордов. ун-т., Саранск, 1995. С. 195.

13. Ахметов Ш.И., Смолин Н.В., Сонин И.П. Оптимизация факторов возделывания гороха в условиях Мордовии // Вопросы интенсификации земледелия: Сб. научн. тр.. Саранск, 1995. С. 62-66.

14. Ахметов Ш.И.. Смолин Н.В. Кормовые качества зерна ячмеш // Зоотехния, 1996. N 3. С. 14-15.

15. Ахметов.Ш.И., Смолин Н.В. Влияние средств химизации н; вымывание минерального азота из выщелоченного чернозема // Агрохимия, 1996. N 12. С. 3-9.

16. Ахметов Ш.И., Смолин Н.В. Средства химизации и биоэнергетическая эффективность агрофитоценозов: Учеб. пособие. - Саранск Изд-во Мордов. ун-та, 1997. 52 с.

17. Смолин Н.В., Новиков В.В. Применение целлюлозолитически

ферментов с целью, разложения соломы при использовании ее в качестве органических удобрений / XXIY Огаревские чтения: В 3 ч. Ч. 2.: Тез. докл. науч. конф.. Саранск, 1995. С. 187-188.

18. Смолин Н.В. Улучшенная зерновая система земледелия для фермерских хозяйств Нечерноземной зоны России: Тез. докл. науч. конф.. Горький. 1997. С. 111-113.

19. Смолин Н.В. Мульчирование почвы в зерновой системе земледелия. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та. 1997. 119 с.

20. Смолин Н.В., Цыбаков И.Г. Влияние различных способов заделки соломы на баланс гумуса в зерновом севообороте: Тез. докл. науч. конф., Саранск. 1997. С. 94-95.

21. Смолин Н.В. Корреляционный анализ почвенной и растительной диагностик // Научные основы повышения продуктивности агроце-нозов: Сб. науч. тр., Мордов. ун-т, Саранск. 1997. С. 111-114.

22. Смолин Н.В.■Активность почвенной биоты в зерновой мульчирующей системе земледелия // Научные основы повышения продуктивности агроценозов: Сб. науч. тр., Мордов. ун-т. Саранск. 1997. С. 6-9.

23. Смолин Н.В. Роль зерновых бобовых культур в улучшении азотного фонда пахотных почв: Информ. листок / Мордов. ЦНТИ, 1997. N 233-97. 3 с.

24. Смолин Н.В. Баланс фосфора в системе почва-растение зернового севооборота // Научные основы повышения продуктивности агроценозов: Сб. науч. тр., Мордов. ун-т. Саранск. 1997. С. 13-16.

25. Смолин Н.В. Засоренность озимой пшеницы в зависимости от средств химизации и способов мульчирования почвы // Научные основы повышения продуктивности агроценозов: Сб. науч. тр., Мордов. ун-т, Саранск. 1997. С. 15-19.

26. Смолин Н.В. Применение мульчирования почвы в специализиг рованных хозяйствах зернового направления: Информ. листок / Мордов. ЦНТИ, 1997. N 232-97. 4 С.

27. Смолин Н.В. Роль соломы в улучшении калийного состояния почвы // Тез. докл. конф. НИИ "Агрокомплекс". Саранск. 1997.

ч, 28. Смолин Н.В. Влияние средств химизации и соломы на баланс гумуса в зерновом севообороте // Агрохимия. 1998. N 1. С. 21-27.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Смолин, Николай Васильевич, Москва

rV

>r

МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.П. ОГАРЕВА

ВЛИЯНИЕ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ И МУЛЬЧИРОВАНИЯ ПОЧВЫ СОЛОМОЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОВОГО СЕВООБОРОТА И ПЛОДОРОДИЕ ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ

СПЕЦИАЛЬНОСТИ: 06.01.01. - ОБЩЕЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ

06.01.04. - АГРОХИМИЯ

СМОЛИН НИКОЛАЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

УДК 631.544.7:631.58

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ: академик РАСХН доктор биологических наук профессор В.Ф. ЛАДОНИН

МОСКВА 1998

- 2 -СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ ........................................... 5

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ................................... И

■../ 1.1. Мировой и отечественный опыт применения соломы в

качестве органических удобрений и мульчирующего материала.......................................-____ И

1.2. Влияние локального внесения жидких минеральных удобрений на свойства почвы и урожайность

зерновых культур ................................... 22

1.3. Роль, различных агроприемов в воспроизводстве органического вещества почвы........................ 31

1.4. Фитосанитарное состояние посевов зерновых культур в зависимости от комплексного применения

средств химизации .................................. 39

1.5. Влияние способов обработки почвы и заделки соломы на свойства почвы ..................................... 49

2. ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ......... 57

2.1. Схема опыта и методика исследований ............... 57

2.2. Характеристика почвы опытного участка .............. 61

2.3. Метеорологические условия .......................... 64

3. ВЛИЯНИЕ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ И ПРИМЕНЕНИЯ СОЛОМЫ

НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР ЗЕРНОВОГО СЕВООБОРОТА ____ 66

3.1. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы ........ 66

3.2. Урожайность и качество зерна гороха ................ 83

3.3. Урожайность и качество зерна озимой пшеницы ........ 94

3.4. Урожайность и качество зерна ячменя ................ 109

3.5. Урожайность и качество зерна сои................... 123

3.6. Урожайность и качество зерна овса.................. 134

3.7. Продуктивность севооборота ......................... 146

4. АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ И БАЛАНС ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В СЕВООБОРОТЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ ....................... 152

4.1. Роль жидких минеральных удобрений и средств защиты растений в улучшении пищевого режима почвы ......... 152

4.1.1.Влияние средств химизации на содержание питательных веществ в растениях яровой пшеницы ................. 153

4.1.2.Содержание элементов питания в почве по фазам развития растений яровой пшеницы ................... 157

4.1.3.Зависимость между уровнем питательных веществ

в почве и их содержанием в растениях............... 166

4.1.4.Изменение агрохимических свойств почвы от

применения соломы и жидких минеральных удобрений ... 171

4.2. Баланс азота в системе почва - растение............. 178

4.3. Баланс фосфора в системе почва - растение........... 193

4.4. Баланс калия в системе почва - растение............. 208

5. РОЛЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ПОДДЕРЖАНИИ

ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ................................... 224

5.1. Содержание и баланс гумуса при возделывании

зернового севооборота .............................. 224

5.2. Фитосанитарное состояние зернового севооборота в зависимости от средств химизации и способов

заделки соломы ..................................... 243

\f 5.3. Активность почвенной биоты ......................... 250

/

• 6. ИЗМЕНЕНИЕ АГРОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ПЛОДОРОДИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОСОБОВ МУЛЬЧИРОВАНИЯ ПОЧВЫ СОЛОМОЙ............................................ 263

6.1. Плотность ПОЧВЫ.................................... 263

6.2. Строение пахотного слоя почвы ...................... 267

6.3. Влагонакопительное значение почвозащитных

систем обработки почвы ............................. 275

7. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДЕЙСТВИЯ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ НЕКОТОРЫХ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР..................................... 283

8. ВЛИЯНИЕ ЖИДКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И СПОСОБОВ

МУЛЬЧИРОВАНИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ АГР0ЦЕН03А 289

8.1. Влияние средств химизации на содержание тяжелых металлов в почве, растениях и

лизиметрической воде................................ 289

9. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ,

СОЛОМЫ И СПОСОБОВ ЕЕ ЗАДЕЛКИ ....................... 295

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ ................. 310

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ................... 316

ПРИЛОЖЕНИЯ......................................... 363

- 5 -ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы: Появление в аграрном секторе России специализированных по производству зерна коллективных и фермерских хозяйств обусловило внедрение в них зерновой системы земледелия с освоением насыщенных зерновыми культурами севооборотов, в которых возникает острая проблема воспроизводства органического вещества и плодородия в целом. Если в классических системах земледелия основная роль в восполнении гумуса принадлежит навозу, торфокомпостам, сидератам и многолетним травам, то в зерновой системе земледелия эти важные звенья практически исключены.

В хозяйствах зернового направления органо-минеральную систему удобрения невозможно применить по следующим причинам: во-первых, при отсутствии в них сельскохозяйственных животных невозможно внести навоз; во-вторых, из-за их неплатежеспособности они не смогут приобрести необходимое количество минеральных удобрений.

Освоение зерновой системы неизбежно приведет к сравнительно быстрому и заметному снижению плодородия почвы. Высокий уровень выноса питательных веществ с основной и побочной продукцией зерновых культур обусловит усиление процесса минерализации гумуса, ухудшение агрохимических и агрофизических свойств почвы, снижение экологической устойчивости агрофитоце-нозов.

Для устранения этих негативных последствий впервые предлагается комплекс мер по мульчированию почвы соломой и активизации целлюлозолитической микрофлоры в пахотном слое почвы. С

этой целью рекомендуется в течение 5-10 лет возделывать стерневые зерновые и бобовые культуры без оборота пласта. За этот период в верхнем слое почвы происходит концентрация и активизация комплекса целлюлозоразлагающей микрофлоры, быстрее протекают гумификационные процессы.

Зерновую мульчирующую систему земледелия целесообразно применять и в хозяйствах с животноводческой инфраструктурой, в которых при бесподстилочном содержании сельскохозяйственных животных образуются излишки соломы. С экономической точки зрения вывоз навоза ограничен радиусом в 3 - 5 км, поэтому на территориях, отдаленных от животноводческих комплексов, основную роль в воспроизводстве гумуса должны играть солома и растительные остатки культурных растений.

Увеличение цен на энергоносители привели к тому, что в ряде хозяйств навоз вообще перестали вывозить на поля. По России в среднем за год в 1992 - 1995 гг. было внесено всего 39 % органических удобрений к их среднегодовому объему в 1986 -1990 гг. (Державин Л.М., 1997).

Применение соломы в качестве мульчирующего материала имеет неоспоримые преимущества в экологической стабилизации агро-ценоза. Многочисленными исследованиями установлено, что солома, внесенная в качестве мульчи на поверхность почвы, способствует снижению проявления водной и ветровой эрозии, предохраняет почву от иссушения, улучшает внутрипочвенное впитывание излишней влаги, ускоряет процесс физического поспевания почвы.

Наметившаяся тенценция дробления крупных сельскохозяйственных коллективов, образование небольших по размерам фермерских хозяйств и их ассоциаций по мнению В.М. Пенчукова и

К.И. Саранина (1995) повлекут за собой совершенствование и освоение новых севооборотов и в целом систем земледелия.

Научно-технические параметры: Важное место в предлагаемой зерновой мульчирующей системе земледелия занимает вопрос воспроизводства плодородия почвы. При этой технологии в специализированном зерновом севообороте с поля убирается только продуктивная часть урожая, а солома одновременно с обмолотом измельчается комбайном с помощью измельчителя ПУН-5 и разбрасывается на поверхность почвы. В качестве основной обработки почвы применяется безотвальное плоскорезное рыхление. Солома внесенная на поверхность почвы разлагается под действием почвенной целлюлозолитической микрофлоры. Под мульчированный соломой верхний слой почвы с помощью агрегата АША-2 вносятся жидкие минеральные удобрения КАС-28, ЖКУ-10-34 и суспендированный раствор хлористого калия.

Цель и задачи: Целью исследований является разработка технологии возделывания культур в зерновой системе земледелия интенсивного типа с локальным способом внесения оптимальных доз жидких минеральных удобрений под периодически мульчированный соломой верхний слой почвы на фоне экологически безопасного комплекса защитных мероприятий в севообороте. Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние различных доз жидких минеральных удобрений и средств защиты на урожайность, качественные показатели зерновых и бобовых культур и продуктивность севооборота.

2. Установить оптимальную систему обработки почвы и заделки соломы в зерновом севообороте. Определить степень взаимодействия изучаемых агроприемов.

3. Исследовать динамику агрохимических свойств и баланса питательных веществ в почве при различных уровнях применения средств химизации в севообороте.

4. Определить влияние способов мульчирования почвы соломой, жидких минеральных удобрений и средств защиты на содержание и баланс гумуса, активность почвенной биоты и фитосанитар-ное состояние посевов.

5. Установить роль систематического применения соломы и способов ее заделки в изменении агрофизических факторов плодородия почвы.

6. Сравнить действие жидких и твердых минеральных удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур. Определить влияние средств химизации на экологическое состояние агроцено-за.

7. Дать биоэнергетическую и агроэкологическую оценку рекомендуемым элементам зерновой мульчирующей системы земледелия.

Научная новизна: Работа выполнялась как самостоятельный раздел Межвузовской научно-технической программы "Агроком-плекс" Министерства общего и профессионального образования Российской Федерации.

В работе впервые для специализированных по производству зерна хозяйств разработаны элементы зерновой мульчирующей системы земледелия и в частности:

- доказана реальная возможность воспроизводства плодородия почвы в насыщенном зерновыми культурами севообороте;

- всесторонне обоснован способ создания верхнего мульчированного соломой микробиологически активного слоя почвы;

- установлены закономерности динамики питательных веществ в системе почва-удобрение-растение при разных уровнях интенсивности локального применения жидких минеральных удобрений, средств защиты растений и соломы на выщелоченном черноземе лесостепи юга Нечерноземного региона России;

- обоснована экологическая безопасность рекомендуемых систем удобрения и химической защиты растений в зерновом севообороте;

- предложены теоретические и практические основы процесса послойного активного окультуривания почвы.

Практическое значение работы: Для коллективных и фермерских хозяйств зерновой специализации разработана низкозатратная технология воспроизводства плодородия почвы в зерновой мульчирующей системе земледелия. Применение соломы в качестве ценного и дешевого органического удобрения и мульчирующего материала, локального внесения умеренной дозы жидких минеральных удобрений, сравнительно невысокой пестицидной нагрузки на аг-роценоз обусловят предпочтительные условия для быстрого внедрения предлагаемой нами зерновой системы земледелия.

Диссертационная работа выполнялась в 1987 - 1997 гг. на кафедре почвоведения, агрохимии и земледелия Мордовского госуниверситета.

Реализация результатов исследований. Научные разработки нашли применение в учебно-опытном хозяйстве Мордовского госуниверситета имени Н.П. Огарева; в рекомендациях по разработке и освоению зерновой мульчирующей системы земледелия в фермерских хозяйствах Мордовии, а также в информационных листках ЦНТИ "Применение средств защиты в посевах яровой пшеницы", "Приме-

нение мульчирования почвы в специализированных хозяйствах зернового направления"; "Роль зерновых бобовых культур в улучшении азотного фонда пахотных почв".

Апробация работы. Основные положения научных исследований представлены на Всесоюзной научно-практической конференции "Зколого-социально-экономические аспекты агропромышленного комплекса" (Саранск, 1991 г.), Международной конференции Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами по проблеме "Повышение плодородия почв в современном земледелии с использованием удобрений и ресурсосберегащих технологий возделывания сельскохозяйственных культур" (Москва, 1996 г.), научной конференции "Системы земледелия Нечерноземной зоны Российской Федерации и пути их совершенствования" (Н. Новгород, 1997 г.), Огаревских научных конференциях (Саранск, 1990 - 1997 гг.), научно-производственных совещаниях специалистов сельского хозяйства районов Мордовии.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 работ.

Объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 315 страницах машинописного текста и состоит из введения, 9 глав, выводов и рекомендаций производству, содержит 124 таблицы, 13 рисунков, 30 приложений. Список использованной литературы включает 414 источников, из них 90 иностранных авторов.

Ценные советы и предложения при разработке программы и методик исследований сделал академик РАСХН, доктор биологических наук, профессор В.Ф. Ладонин. Неоценимую помощь и поддержку в проведении исследований оказал доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ш. И. Ахметов. Выражаю им искреннюю благодарность.

- и -

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Мировой и отечественный опыт применения соломы в качестве органических удобрений и мульчирующего материала

С внедрением интенсивных технологий возделывания полевых культур весьма остро возникает проблема сохранения экологического равновесия агроценозов. Сельское хозяйство все в возрастающих темпах использует минеральные удобрения и средства защиты растений, тем самым еще более увеличивая роль техногенного вмешательства в природные процессы роста и развития растений. В свою очередь, интенсивное антропогенное влияние зачастую порождает неблагоприятные изменения в экосистемах. Поэтому, наряду с дальнейшей интенсификацией технологических приемов, одной из основных задач современного земледелия является всемерная оптимизация факторов развития растений, правильное использование экологически безвредных элементов технологии возделывания сельскохозяйственных культур. К числу таких аг-роприемов относится применение соломы в качестве органических удобрений.

По данным ряда зарубежных источников (Buhtz Е. et al., 1976; Nieder R., Richter I., 1989) мульчирование верхнего слоя почвы с соломой применяется в основном в фермерском земледелии США, Канады и ряде западно-европейских стран. Однако, до настоящего времени ученые неоднозначно относятся к использованию соломы как органического удобрения. Одни авторы (Collins А., 1977) утверждают, что разложение запаханной в почву соломы в

анаэробных условиях и при пониженной температуре приводит к образованию веществ, обладающих ингибирующим действием на проростки зерновых культур. Другие (БМуазсПапкаг К. е1 а1., 1976) установили, что внесение соломы увеличивает содержание углекислого газа в почвенном воздухе и, тем самым, положительно влияет на рост и развитие растений. Они доказали, что солома увеличивала активность корневых клубеньков у сои на 34 - 43 %, выделение С02 на 34 % по сравнению с контролем, солома вместе с углекислым газом почти удвоила активность корневых клубеньков.

Экспериментально доказано, что в первый год внесения солома может либо не дать эффекта, либо вызвать некоторое снижение урожая (Научные основы ..., 1991). Ее положительное действие проявляется лишь на второй и последующие годы, когда связанный микрофлорой азот высвобождается. При систематическом внесении соломы эффективность ее применения увеличивается. В.Ф. Кирдин и Е.К. Саранин (1996) установили, что при внесении соломы на фоне 60 г/га навоза в первый год происходило снижение урожайности озимой пшеницы на 1,5 ц/га, однако прирост урожая последующих культур от влияния соломы существенно увеличивался. Депрессивное действие соломы на первую культуру можно предотвратить, если внести такое количество минерального азота, которое обеспечивало бы соотношение как 20:1 (Органические удобрения ..., 1988; Лозановская И.Н., 1987).

Н.й. Зезюков (1989) отметил, что при первом использовании соломы необходимо вносить дополнительно 10 кг/д.в. аммиачного азота на 1 т соломы. К аналогичному выводу пришел и С.С. Сдобников (1991). При последующем применении соломы необходимость

в дополнительном внесении аммиачного азота отпадала. Обобщая результаты исследователей Д.Н. Прянишников (1965) писал, что в Нечерноземной полосе наблюдается переход отрицательного действия соломы к положитель