close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Сравнительная агроэкономическая эффективность традиционных и альтернативных севооборотов в системах земледелия Предбайкалья

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ДМИТРИЕВ Николай Николаевич
СРАВНИТЕЛЬНАЯ АГРОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ТРАДИЦИОННЫХ И АЛЬТЕРНАТИВНЫХ СЕВООБОРОТОВ В
СИСТЕМАХ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ПРЕДБАЙКАЛЬЯ
Специальность 06.01.01 – Общее земледелие, растениеводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Красноярск – 2018
Работа выполнена в ФГБНУ «Иркутский научно-исследовательский институт
сельского хозяйства»
Официальные оппоненты:
Рендов Николай Александрович
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор, ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет
имени П.А. Столыпина», профессор кафедры агрономии, селекции и семеноводства
Батудаев Антон Прокопьевич
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор, ФГБОУ ВО «Бурятская государственная
сельскохозяйственная
академия им. В.Р. Филиппова», профессор кафедры общего земледелия
Ерёмин Дмитрий Иванович
доктор биологических наук, доцент,
ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»,
профессор кафедры почвоведения и агрохимии
Ведущая организация:
ФГБНУ «Федеральный Алтайский научный центр агробиотехнологий»
Защита состоится «20» декабря 2018 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.06 при ФГБОУ ВО «Красноярский государственный
аграрный университет» по адресу: 660049 г. Красноярск, пр. Мира, 90; тел/факс:
8(391)227-36-09; e-mail: dissovet@kgau.ru.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет» и на официальном сайте
http://www.kgau.ru.
Автореферат разослан «11» октября 2018 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
А.Н. Халипский
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность. Основоположник учения о системах земледелия профессор
А.В. Советов [1950] охарактеризовал ее как «способ землевозделывания», вложив
в это понятие глубокий смысл научно-практической обоснованности, агроэкономической эффективности приемов получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур и рационального использования основного средства производства
в сельском хозяйстве – земли.
Изучением агроэкономической эффективности зональных систем земледелия, ее базовых элементов и основных направлений их совершенствования в условиях региона, занимались А.И. Кузнецова [1951, 1970], А.Н. Угаров [1961],
Н.П. Васильев [1991], Ш.К. Хуснидинов [1992], В.И. Солодун [2003], В.Т. Мальцев [2000], В.В. Житов и др. [2013].
Начиная с 1980 года система земледелия области стала приобретать черты
интенсивной. Однако после «реформирования» сельского хозяйства и связанные с
этим деградационные процессы привели к тому, что в подавляющем большинстве
сельскохозяйственных предприятий региона стали применяться лесопольная, переложно-залежная и зернопаровая системы земледелия. Высокая насыщенность
севооборотов зерновыми культурами, снижение в структуре посевных площадей
удельного веса бобовых культур, применение повторных посевов пшеницы, игнорирование принципа плодосмена привели к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и падению плодородия почв.
Урожайность зерновых культур снизилась до 1,2-1,4 т/га, площади почв с
низким содержанием гумуса в регионе увеличились на 238 тыс. га, кислых почв –
на 127 тыс. га [Доманский, 2001].
В изменившихся социально-экономических условиях возникла острая необходимость изучения основных направлений совершенствования применяемых
систем земледелия и севооборотов, разработки, научного обоснования, практического использования и применения более эффективных агроэкономических и экологически обоснованных приемов и технологий возделывания сельскохозяйственных культур, увеличения производства высококачественных продуктов питания, сохранения плодородия почв. Это одна из актуальных проблем земледелия
региона.
Степень разработанности. Основной путь решения проблем повышения
плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур – переход на
альтернативные системы земледелия и севообороты, в основе которых лежит их
биологизация, экологизация и интенсификация, изучение, научное обоснование и
практическое использование агроэкономически обоснованных плодосменных,
нормативных, биоорганических севооборотов.
Эффективность альтернативных направлений совершенствования системы
земледелия и севооборотов в научном плане связана с изучением комплекса вопросов, касающихся агрозоотехнических, почвенно-экологических, социальноэкономических и энергетических проблем. Однако, системный подход при их
изучении не применялся. Изучение системы земледелия и севооборотов региона
3
проводилось в соответствии с уровнем развития производительных сил и агрономической науки.
Изученные и предложенные для использования в практике сельского хозяйства региона альтернативные направления совершенствования системы земледелия и севооборотов – итог многолетних комплексных исследований автора, позволяющих резко повысить продуктивность и плодородие почв, улучшить состояние кормопроизводства, обеспеченность населения высококачественными
продуктами питания.
В диссертационном исследовании дана объективная оценка состояния,
уровень и реальные возможности повышения плодородия почв и продуктивности
сельскохозяйственных культур в результате агрохозяйственного их использования в изученных севооборотах.
Материалы проведенных исследований используются при составлении
прогнозов, планов развития сельского хозяйства, освоения наиболее эффективных
систем земледелия и севооборотов региона.
Цель исследований. Научно обосновать и разработать основные направления совершенствования традиционных и альтернативных севооборотов в системах земледелия Предбайкалья.
Задачи исследований:
- Дать оценку эффективности зернопаровых севооборотов, изучить динамику основных показателей плодородия и продуктивность светло-серых лесных
почв.
- Оценить агрономическую, экономическую, энергетическую эффективность и перспективность зернопаровых, плодосменных и сидеральных севооборотов, влияние на урожайность сельскохозяйственных культур и основные элементы плодородия почв.
- Обосновать перспективность севооборотов с элементами биологизации и
экологизации земледелия, средообразующую роль клевера лугового и его использование в технологиях воспроизводства плодородия почв (по итогам двух законченных ротаций).
- Определить эффективность химической мелиорации, минеральных удобрений и сидерации, их влияние на изменение основных показателей плодородия
почв и продуктивность сельскохозяйственных культур, длительность воздействия
известковых материалов и обосновать периодичность их внесения на серых лесных почвах в плодосменных севооборотах.
- По результатам многолетних исследований агроэкономической эффективности экспериментальных севооборотов (2-3-6 законченных ротаций) разработать модели плодородия серых лесных почв.
Научная новизна. Впервые в специфических почвенно-климатических
условиях региона на базе длительных стационарных опытов изучены агрономическая, экономическая, биоэнергетическая эффективность традиционных и альтернативных севооборотов: зернопаровых, сидеральных и плодосменных с элементами биологизации и экологизации в системе: почва-растение-технологияпродукция-качество, разработаны модели плодородия почв.
4
Теоретическая и практическая значимость. Результаты многолетних
комплексных исследований по агроэкономической эффективности традиционных
и альтернативных севооборотов явились теоретической и практической основой в
решении проблем дальнейшего совершенствования региональных систем земледелия, кормопроизводства, повышения урожая и качества возделываемых сельскохозяйственных культур, сохранения плодородия почв. Они нашли широкое
применение в системах земледелия региона.
Методология и методика исследований. Методология научного поиска
основывалась на изучении комплекса вопросов, касающихся оценки состояния
применяемых систем земледелия и севооборотов, уровней продуктивности сельскохозяйственных культур, анализа проблем плодородия, обеспеченности населения высококачественными продуктами питания, состояния природной среды и
здоровья населения.
Научные исследования осуществлялись с использованием современных
методик их проведения.
Положения выносимые на защиту:
1. Объективные агроэкологические и социально-экономические предпосылки дальнейшего совершенствования системы севооборотов региона, оценка
уровня достигнутой урожайности и состояние плодородия почв.
2. Агроэкологическая, экономическая, энергетическая и социальная эффективность традиционных и альтернативных севооборотов: зернопаровых и
плодосменных с элементами биологизации, экологизации и химизации, разработанных в зональных условиях.
3. Эффективность и приемы использования клевера лугового в севооборотах как сидерального и фитомелиоративного растения на серых лесных почвах региона, подвергающихся деградационным процессам и использования редьки масличной как сидерального растения, их влияние на основные показатели плодородия почв.
4. Оптимизация применения средств химизации в экспериментальных севооборотах.
5. Модели плодородия серых лесных почв отражающих продуктивность
возделываемых сельскохозяйственных культур в экспериментальных севооборотах и динамику изменения основных показателей плодородия серых лесных почв.
Степень достоверности и апробации результатов. Достоверность результатов проведенных исследований подтверждается длительностью (до 30 лет)
полевых и лабораторных исследований в пяти экспериментальных севооборотах,
математической обработкой полученных опытных данных.
Материалы диссертации представлялись и обсуждались на международных (Иркутск, 2005, 2006, 2016; Барнаул, 2006; Краснодар, 2006, 2007; Новосибирск, 2007, 2014; Санкт-Петербург, 2006; Улан-Удэ, 2007, 2009, 2011, 2012;
Омск, 2008), всероссийских (Саратов, 2006), региональных (Иркутск, 2006, 2016;
Волгоград, 2008) конференциях; Сибирских агрохимических Прянишниковских
чтениях (Иркутск, 2007; Новосибирск, 2011, 2015).
Материалы исследований использованы при разработке зональных научнопрактических рекомендаций: «Основы ресурсосберегающего земледелия Приан5
гарья» (2001); «Ресурсы повышения эффективности сельскохозяйственного производства в Приангарье» (2002); «Комплексная система применения средств химизации и сидерации на серой лесной кислой почве Прибайкалья» (2007); «Энерго- и ресурсосберегающие приемы управления воспроизводством плодородия серых лесных почв и повышения урожайности сельскохозяйственных культур в
земледелии Прибайкалья» (2008); «Полевые работы в Сибири» (2008, 2010,
2014); «Адаптивные технологии производства продукции растениеводства в системах земледелия Приангарья» (2009); «Приемы адаптивной технологии в условиях возможного проявления засухи в Приангарье» (2011); «Агротехнологии производства кормов в Сибири» (2013); «Применение поукосной и полной сидерации
в условиях Приангарья» (2014), «Адаптивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Иркутской области» (2015).
Результаты исследований использованы Министерством сельского хозяйства Иркутской области при разработке системы ведения хозяйства до 2025 года,
зональной адаптивно-ландшафтной и сидеральной систем земледелия, системы
применения минеральных удобрений в севооборотах, составлении прогноза развития агропромышленного комплекса и научно-методического обеспечения развития регионального земледелия.
Материалы исследований используются в учебном процессе Иркутского
ГАУ им. А.А. Ежевского, его филиалах по дисциплинам: «Земледелие», «Агрохимия», «Система применения удобрений», «Микробиология» и «Почвенная микробиология» для специалистов, бакалавров, магистров и аспирантов, курсов повышения и переподготовки специалистов и руководителей АПК Иркутской области.
Результаты исследований внедрены в производство в системах земледелия Иркутской области и ряде хозяйств региона: ФГУП «Элита» ЭхиритБулагатского района, ФГУП «Буретское» Усольского района, СПК «Тыретский»
Заларинского района, ООО «Возрождение», ОАО «Барки» Иркутского района
Иркутской области.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация изложена на
339 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, 7 глав, выводов, рекомендаций производству. Включает 82 таблицы, 33 рисунка, 31 приложений.
Список использованной литературы содержит 414 источника, в т.ч. 4 иностранных авторов.
Основные положения диссертации изложены в 48 печатных работах, в том
числе 15 в рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК РФ.
Личное участие. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с
государственными планами и тематиками научных исследований: ФГБОУ ВО
«Иркутский ГАУ им. А.А. Ежевского» (№ государственной регистрации 06-20110002 «Агрохимия»), ФГБНУ «Иркутский НИИСХ» (№ государственной регистрации 0806-2014-0003 «Кормопроизводство», 0806-2014-0002 «Агрохимия»).
В работу включены результаты научных исследований, проведенных автором на протяжении 25 лет (1985-2010 гг.). Представленная в диссертационной
работе схема стационарного опыта развернута с 1980 г. Автор анализирует материалы исследований по агрохимии почвы с момента закладки опыта - 1967 г. (за
6
44 года). Автор принимал непосредственное участие в экспериментальных полевых, лабораторных и аналитических работах. Теоретическое обоснование и практические исследования выполнены автором лично. Результаты урожайности зерновых культур, изменения плодородия почв в зернопаровом севообороте получены в соавторстве с Житовым В.В., Долгополовым А.А., Кищенко Л.А., Прокопьевой Л.Р., Гиль Т.А., Гребенщиковым В.Ю., Хадановым А.К. Статистики и модели
урожая яровой пшеницы и ячменя в соавторстве с Будажаповым Л.В., Мохосовой
Н.И., показатели качества зерна в соавторстве с Кузнецовой Е.Н. Результаты агрономической эффективности плодосменного севооборота с сидерацией и фитомелиорацией, динамики питательных веществ в почве, биологического накопления азота, засоренности посевов получены при выполнении исследований в Иркутском НИИСХ в составе коллектива с Гренда С.Г., Козловой З.В., Агафоновым
В.А. Результаты продуктивности культур плодосменного севооборота, изменения
плодородия серой лесной почвы, эффективности известкования и удобрений в соавторстве с Мальцевым В.Т., Мошкаревым В.Н., Дьяченко Е.Н., Разиной А.А.,
Шевелевым А.Т. Результаты влияния систематического применения удобрений на
элементы плодородия серых лесных почв в соавторстве с Г.П. Гамзиковым. Автор
выражает глубокую благодарность и признательность за помощь в проведении
настоящих исследований. Автор выражает благодарность Гамзикову Г.П. доктору
биологических наук, профессору, академику Россельхозакадемии, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Хуснидинову Ш.К., за оказанные научнометодические консультации по теме диссертационного исследования.
Сущность, классификация и основные направления развития системы земледелия и севооборотов
В литературном обзоре рассмотрены сущность, классификация и научные
основы системы земледелия и севооборотов Предбайкалья. Дана оценка продуктивности сельскохозяйственных культур, плодородия почв, вскрыты проблемы
совершенствования применяемых систем земледелия. Показано состояние и перспективы развития систем земледелия Иркутской области [Кузнецова, 1948, 1951,
1970; Угаров, 1951; Дроговоз, 1970; Филиппов, 1971; Шевчук,1972; Бигадаев,
1975; Хуснидинов,1992, 2001, 2014; Мальцев, 2001; Солодун, 2003, 2008, 2011].
Анализ научной литературы свидетельствует о том, что применяемые в современном сельском хозяйстве региона примитивные системы земледелия и севообороты, приводят к падению плодородия почв и деградации этой важнейшей отрасли народного хозяйства.
Объекты, условия и методы проведения исследований
Исследования проводились в стационарных опытах в четырех пятипольных и одном четырехпольном севооборотах развернутых во времени и пространстве в четырех кратной повторности. Объектами исследований служили серые лесные почвы, сельскохозяйственные культуры и удобрения. Севообороты
имели следующие схемы чередования сельскохозяйственных культур:
Севооборот № 1 – 1. пар чистый, 2. пшеница, 3. редька масличная (сидерат), 4. пшеница, 5. ячмень;
7
Севооборот № 2 – 1. ячмень, 2. кукуруза, 3. горох+овес, 4. овес, 5. горох+овес;
Севооборот № 3 – 1. ячмень+клевер, 2. клевер (отавная сидерация), 3. кукуруза, 4. овес, 5. горох+овес;
Севооборот № 4 – 1. ячмень+клевер, 2. клевер (отавная сидерация), 3. горох+овес+клевер, 4. клевер (отавная сидерация и фитомелиорация), 5. кукуруза;
Севооборот №5 – 1. кукуруза, 2. ячмень+клевер, 3. клевер (отавная сидерация), 4. пшеница.
На опытном поле изучалось поле бессменного чистого пара и повторных
посевов пшеницы.
Площадь поля опытной делянки севооборота №1 – 480 м2 (60×8), учетная 180 м2 (60×3). Продолжительность исследований 30 лет (6 законченных ротаций).
Автором анализируются результаты исследований по эффективности севооборота
проведенных на кафедре агрохимии на протяжении 44 лет (1967-2010 гг.). Площадь поля экспериментальных севооборотов №2, 3 и 4 (одной опытной делянки) 156 м2 (44,5×3,5) , учетной - 80,5 м2 (23×3,5). Продолжительность исследований
10 лет (две законченные ротации) (2005-2014 гг.). Площадь поля – (опытной делянки) севооборота №5 – 112 м2 (32×3,5), учетной - 80,5 м2 (23×3,5), продолжительность исследований 12 лет (три законченных ротации) (2001-2012 гг.).
В севообороте № 1, освоенном на светло-серых лесных почвах с низким
естественным плодородием, изучалась агротехническая роль предшественников
для зерновых культур. Эффективность применения минеральных удобрений изучалась по классической восьмерной схеме: вариант № 1 – без удобрений; 2) N60;
3) Р40; 4) К60; 5) Р40К60; 6) N60Р40; 7) N60К60; 8) N60Р40К60. Удобрения вносились по
пшенице, размещенной после чистого и сидерального паров и ячменю, который
высевался после пшеницы.
В севообороте № 2 - изучалось влияние опорных культур (кукуруза и горох+овес - занятый пар) на урожайность зернофуражных культур и элементы
плодородия почв.
В севообороте № 3 - изучалась роль опорных (кукуруза и горох+овес – занятый пар) и средообразующих (клевер – отавная сидерация) культур, эффективность совместного применения зеленых и минеральных удобрений и их влияние
на плодородие почвы и продуктивность возделываемых культур.
В севообороте № 4 - изучалась роль опорного растения (кукуруза) и средообразующего (клевер), почвозащитная и фитомелиоративная роль клевера лугового, его влияние на плодородие почв и продуктивность возделываемых культур.
Эффективность применения минеральных удобрений в севооборотах №
2,3,4 изучалась по следующей схеме: 1-й фон - под кукурузу - N60Р40К40, зернофуражные – N45Р30К30, кормовые – N45, клевер - N40; 2-й фон - под кукурузу –
N90Р40К40, зернофуражные - N60Р30К30, кормовые и клевер - N60.
В севообороте № 5 - изучалась эффективность химической мелиорации,
длительность действия и последействия извести, выявления необходимости ее повторного применения на серых лесных почвах и эффективность совместного применения минеральных и зеленого удобрений. Исследования проводились на двух
8
фонах – без извести и известь по 0,5 Нг (5,7 т/га). Дозы внесения минеральных
удобрений: под кукурузу, в 1-й и 2-й ротациях - N90Р40К90; в 3-й – N60Р30К60; под
ячмень - N40Р40К40 – в 1-й и 2-й ротациях и N30Р30К30 – в 3-й.
Полевые исследования по изучению эффективности минеральных удобрений проводились в 4-х кратной повторности, размещение опытных делянок последовательное.
Севооборот №1 размещался на светло-серой лесной, тяжелосуглинистой
почве. Агрохимические показатели почвы: содержание гумуса в слое 0-20 см
(1967 год) – 2,03%, рНсол – 6,0; Р2О5 и К2О (по Кирсанову) соответственно 31,9 и
9,8 мг на 100 г почвы, сумма поглощенных оснований – 29,4 мг-экв/100 г почвы.
Севообороты 2, 3, 4 – освоены на серой лесной, тяжелосуглинистой почве
с содержанием в 0-20 см слое гумуса 5,0-5,1%, Р2О5 и К2О (по Кирсанову) соответственно 16,0 и 9,2 мг на 100 г почвы, рНсол 4,7-4,9, сумма поглощенных оснований - 24,0 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями – 75%.
Севооборот № 5 – на серой лесной, тяжелосуглинистой почве, с содержанием гумуса 4,5-5,0%, рНсол – 3,9-4,1; Р2О5 и К2О (по Кирсанову) соответственно 10-12 и 8-10 мг на 100 г почвы, Нг – 9,1-10,6, сумма поглощенных оснований 20,8-22,2 мг-экв/100 г почвы, V – 68,4-72,1%.
В опыте высевались районированные сорта сельскохозяйственных культур: яровая пшеница - Скала, Тулунская 12; Ячмень - Неван, Одесский 115, Соболек; кукуруза - гибрид F-1, Молдавская 215; клевер –Тулунский, Родник Сибири; редька масличная – Тамбовчанка. Технология возделывания сельскохозяйственных культур в экспериментальных севооборотах - общепринятая для зоны исследований [Хуснидинов, Долгополов, 2000].
Все полевые исследования выполнялись с учетом требований методик полевого опыта [Доспехов, 1965, 1985; Щерба, 1967].
В полевых опытах по изучению эффективности минеральных удобрений
использовалась аммиачная селитра (Nаа), двойной гранулированный суперфосфат
(Рсд) и хлористый калий (Кх). Минеральные удобрения вносили согласно схеме
опытов, вручную, вразброс, под предпосевную культивацию. В качестве химического мелиоранта использовалась стандартная известковая мука (содержание СаСО3 - 85%). Известь вносили под кукурузу, поверхностно, с последующей заделкой дисковой бороной в 2 следа на глубину 12-15 см и вспашкой.
Для оценки степени увлажнения зоны проведения исследований нами была
принята условная градация, в которой «нормальные» по увлажнению считались
годы с суммой осадков – 290 – 350 мм, засушливые – ниже 290 мм и с повышенным увлажнением – выше 350 мм. К «нормальным» годам были отнесены лишь
10 лет (30 %), а именно: 1981, 1984, 1989, 1990, 1993, 2003, 2005, 2006, 2008, 2009;
увлажненным (выше среднемноголетней нормы) - 11 лет (32 %): 1982, 1983, 1988,
1991, 1992, 1994, 1998, 2000, 2001, 2004, 2007; к засушливым – 13 лет (38 %):
1985, 1986, 1987, 1995, 1996, 1997, 1999, 2002, 2010, 2011, 2012, 2013 и 2014. Острозасушливыми годами были: 1986 (222 мм) , 1985 (226 мм), 1995 (205 мм), 2002
(223 мм), 2013 (191 мм), 2014 (236 мм); увлажненными: 1994 (556 мм), 2004 (436
мм) и 2007 (414 мм).
9
Установлено [Житов, Дмитриев, 2013], что наибольшую значимость для
зерновых культур оказывают осадки, выпавшие в весенне-летний период (май –
июнь). По количеству осадков, выпавших на уровне средней многолетней нормы
(77 мм), отнесены 12 лет (35 %): 1984, 1986, 1989, 1991, 1992, 1996, 2000, 2001,
2002, 2006, 2009, 2012, увлажненным – 13 лет (38 %): 1982, 1983, 1985, 1987, 1988,
1994, 1995, 1998, 2004, 2005, 2007, 2008, 2009, к засушливым – 9 лет (27 %): 1981,
1990, 1993, 1997, 1999, 2003, 2011, 2013 и 2014. К неблагоприятным по увлажнению отнесены: 1989, 1991, 1994 и 2001 годы. Критическая обеспеченность растений влагой в начальные периоды их роста и развития отмечена нами в 1990, 1993,
1997, 2003 и 2011 гг. В годы исследований июльские засухи были отмечены: в
1985, 1992, 1993, 1995 и 2013 гг., то есть 5 раз.
Для формирования урожая зеленой массы кукурузы и клевера отрицательное влияние оказывают засушливые явления второй половины лета (июль – август). За годы исследований августовская засуха проявлялась 10 раз (1983, 1985,
1986, 1999, 2001, 2002, 2007, 2009, 2013 и 2014 гг.).
Отбор почвенных и растительных образцов и их химический анализ проводился по общепринятым методикам [Аринушкина, 1962; Гинзбург и др., 1963;
Петербургский, 1968; Цитович, 1970; Пособие по проведению анализа почв и составлению агрохимических картограмм, 1965; Агрохимические методы исследования почв, 1975].
Агрохимические, физико-химические, агрофизические и биологические
свойства почв определяли по общепринятым методикам [Тюрин, Кононова, 1934;
Аринушкина, 1962; Турчин, 1965; Петербургский, 1968]. Анализ растительного
материала - по методикам, предложенным Б.П. Плешковым [1965], А.И. Ермаковым [1972], Межгосударственные стандарты… [2001].
Статистическую обработку результатов исследования проводили методом
дисперсионного и корреляционного анализов [Доспехов, 1985] и с использованием программы «Снедекор».
Энергетическую и экономическую эффективность рассчитывали по методикам, предложенным Г.Ф. Третьяковой [1993], Ш.К. Хуснидиновым и др. [2003].
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Программой исследований предусматривалось изучение агроэкономической эффективности и путей дальнейшего совершенствования традиционных систем земледелия и севооборотов региона: биоорганической, зернопаровой и плодосменной и разработки научных основ альтернативных систем: сидеральной,
фитомелиоративной и нормативной (прецизионной) на основе комплексного сочетания интенсификации с элементами биологизации и экологизации, использования принципов плодосмена и химизации земледелия.
1 Зернопаровые севообороты и их совершенствование в условиях
Предбайкалья
Агротехническая эффективность предшественников в зернопаровом севообороте со схемой чередования: пар чистый, пшеница, пар сидеральный (редь10
ка масличная), пшеница, ячмень, базировалась на оценке их влияния на важнейшие свойства почвы: содержание подвижных соединений азота, влаги и накопление органического вещества. В этом севообороте роль опорного предшественника
для яровой пшеницы выполняло паровое поле, а роль средообразующей - редька
масличная, используемая на сидеральные цели.
1.1 Урожайность зерновых и зернофуражных культур в зернопаровом
севообороте. Исследованиями установлено, что использование чистого пара, как
предшественника пшеницы, в зернопаровом севообороте обеспечивало, несмотря
на колеблющиеся по годам гидротермические условия, получение от 1,64 до 2,50
т зерна с каждого гектара, в среднем за 30 лет - 2,04 т/га (табл. 1).
Проведенные исследования и критический анализ биоэкологического потенциала редьки масличной, используемой в качестве сидерального растения, показали, что запахиваемая в почву органическая масса сидерата (до 13,5-15,0 т/га),
позволяет отнести ее только к опорным предшественникам. Редька масличная, как
сидеральное растение, способствовала лишь накоплению лабильного органического вещества почв, которое служило дополнительным энергетическим материалом и пищей для почвенного микронаселения.
Анализ урожайности яровой пшеницы показал, что сидеральный пар как
предшественник не имел преимущества перед чистым паром.
Таблица 1 – Агротехническая эффективность предшественников
зерновых культур в экспериментальном зернопаровом севообороте
(среднее за 6 ротаций)
Ротация
Первая
Вторая
Третья
Четвертая
Пятая
Шестая
Среднее за 6 ротаций
Урожайность зерновых культур, т/га з. ед.
пшеница по чис- пшеница по сиячмень
тому пару
деральному пару
1,96
1,98
1,07
2,32
2,27
0,94
1,75
1,47
1,59
1,64
1,79
1,66
2,09
2,23
1,48
2,50
2,34
0,97
2,04
2,01
1,29
Дальнейшее совершенствование зернопаровой системы земледелия и севооборотов должно осуществляться за счет замены чистого пара на сидеральный,
а в качестве сидерального растения – применяться многолетние бобовые травы.
Полевые исследования, проведенные на протяжении 30 лет, показали, что
внесение минеральных удобрений способствовало повышению урожайности
пшеницы и ячменя. Наиболее эффективным было комплексное внесение удобрений - N60Р40К60 кг/га д.в. Продуктивность зерновых культур возрастала на 0,77
т/га з. ед. (43%) и была наибольшей в опыте. По итогам 6 ротаций она составила 2,55 т/га з. ед. (табл. 2).
11
В результате длительного применения минеральных удобрений отмечалось
общее повышение окультуренности почвы и рост урожайности зерновых культур.
Причем показатель урожайности зерновых культур возрастал от первой до шестой ротации севооборота.
Таблица 2 - Влияние длительного применения минеральных удобрений на
урожайность зерновых культур, т /га з. ед. (среднее за 1981-2010 гг.)
Вариант
Культура
пшеница по пшеница по ячмень
чистому
сидеральпару
ному пару
Без удобрений
2,04
2,01
1,29
N60
2,23
2,20
1,90
Р40
2,40
2,27
1,39
К60
2,30
2,21
1,33
Р40К60
2,51
2,36
1,57
N60Р40
2,43
2,40
2,16
N60К60
2,40
2,43
2,19
N60Р40К60
2,59
2,61
2,45
НСР05, т/га
0,18
0,16
0,18
Урожайность
зерновых
культур, т/га
з. ед.
1,78
2,11
2,01
1,95
2,15
2,33
2,34
2,55
0,17
Прибавка
урожая,
т/га з. ед.
0,33
0,23
0,17
0,37
0,55
0,56
0,77
Таблица 3 - Повышение урожайности зерновых культур при внесении 1 кг
действующего вещества минеральных удобрений, кг
Вариант
N60
Р40
К60
Р40К60
N60Р40
N60К60
N60Р40К60
I
II
5,8
6,2
3,5
3,3
5,0
4,4
3,9
4,3
3,7
1,7
2,0
3,2
3,1
3,2
Ротации севооборота
III
IV
2,0
5,5
0,8
3,3
4,2
2,9
3,6
6,3
4,5
3,7
3,2
5,8
5,2
5,4
V
VI
7,3
5,5
4,0
3,5
7,4
6,0
5,9
7,0
9,7
2,8
6,7
7,4
6,8
6,6
В средсреднем
5,5
5,8
2,8
3,7
5,5
4,7
4,8
Наибольший рост урожайности отмечался в вариантах опыта с парным и
совместным внесением азотных с фосфорными и калийными удобрениями от 0,52
до 0,74 т/га. Эффективным было внесение азотных удобрений – 0,63-0,73 т/га
(табл. 3).
Из изучаемых сочетаний минеральных удобрений при возделывании пшеницы по чистому пару в зернопаровом севообороте наиболее эффективным было
азотно-фосфорно-калийное (N60Р40К60). Урожайность зерна составила 2,59 т/га.
Внесение всех парных сочетаний (NР, NК, РК), по сравнению с отдельно взятыми
12
удобрениями было более эффективно. При возделывании пшеницы по сидеральному пару ее урожайность находилась в тесной зависимости от видов и доз вносимых удобрений и варьировала от 2,20 до 2,61 т/га. Подтверждена ведущая роль
азотных удобрений в повышении урожаев зерновых культур.
Минеральные удобрения обеспечивали прибавку урожайности зерна ячменя, размещаемому по зерновому предшественнику, на 0,7-0,9 т/га.
В среднем за 30 лет применение азотных удобрений способствовало повышению урожайности ячменя на 0,61 т/га (47%). Их применение на фоне фосфорных и калийных повышало их агрономическую эффективность на 0,87-0,90 т/га (в
1,2 раза). По сравнению с неудобренным фоном урожайность ячменя повышалась
на 60-70%.
1.2 Корреляционная зависимость величины урожая зерновых культур
в зернопаровом севообороте от гидротермического коэффициента. Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур в зернопаровом севообороте
от влаго- и теплообеспеченности сельскохозяйственных культур и содержания в
почве подвижных соединений азота доказана нами при применении метода корреляции, позволяющая наглядно представить закономерности существующих связей.
Высокая зависимость урожая зерновых культур от величины ГТК в условиях региона нами установлена в два календарных срока: с 1 по 31 мая (r = 0,440,68) и с 1 мая по 20 июня (r = 0,46-0,64). Внесение полного минерального удобрения снижает зависимость урожая от показателя уровня увлажненности зоны (r =
0,44-0,58).
Проведенные исследования позволяют утверждать, что при посеве ячменя
во второй декаде мая, величина урожая по зерновому предшественнику при внесении удобрений зависела от величины ГТК в мае – июне. Это позволяет прогнозировать уровень урожайности зерновых культур в зернопаровом севообороте.
1.3 Качество продукции. Качество урожая определяется соотношением и
совокупностью действия внутренних и внешних факторов.
Проведенными исследованиями установлено, что в среднем за 1996-2010
гг., при размещении пшеницы по чистому пару, содержание белка в зерне в варианте без удобрений составило 12,4%. Применение азотных удобрений в сочетании
с фосфорными и калийными повысило содержание белка на 1,1-2,6 % и на 1,4 –
1,5 % - на фоне РК.
Наибольшее накопление клейковины в зерне пшеницы отмечалось в засушливые и умеренно увлажненные годы (2000, 2003 и 2004 годы), наименьшее в годы с дождливой и холодной погодой в августе и сентябре. Минеральные
удобрения повышали содержание клейковины на 2,6 - 7,0%. Наиболее высокое
содержание клейковины в зерне пшеницы отмечалось при комплексном внесении
NРК - 30,6-30,8%. Чистый и сидеральный пары как предшественники способствовали повышению содержания клейковины.
Следует подчеркнуть, что длительное применение минеральных удобрений в севообороте существенно повышало кормовые достоинства ячменя. Выход
протеина повысился на 0,11-0,20 т/га (100-182%), кормовых единиц – 0,82-1,66
т/га (49-99%), кормопротеиновых единиц – 0,95-1,82 т/га (68-131%).
13
Таким образом, в зернопаровом севообороте при использовании в качестве предшественников чистых и сидеральных паров и внесении рекомендованных
доз азотных удобрений на фоне РК обеспечивалось получение зерна пшеницы с
хорошими мукомольными и хлебопекарными свойствами и зерна ячменя - с хорошими кормовыми достоинствами.
1.4 Модель плодородия светло-серой лесной почвы. Обобщающим итогом проведенных исследований является разработка моделей плодородия, в которых отражаются результаты практического использования серых лесных почв
Предбайкалья в системе экспериментальных севооборотов, анализируется их результативность.
Уз
2,5
2
Нг
3,9
1,5
3,2
1,9
5,8
pHсол
4,3
Кл
3,3
1 2,55 30,6
1,67 24,5
30
0,5
4,1 0
2,03 2
Показатели плодородия
3
Г
6,9
8,4
12,5 11,2
20
7,8
12
В идеальной модели
В начале опыта
В конце опыта
25,5
31,3
K2O
N-NO3
P2O5
Рисунок 1 - Модель плодородия светло-серой лесной почвы, продуктивность и качество зерна пшеницы в зернопаровом севообороте
*Уз – урожайность зерновых культур (т/га), Кл – содержание в зерне клейковины (%), Г
– содержание гумуса (%), N-NО3 – содержание нитратного азота (мг/100 г почвы), Р2О5 – содержание подвижного фосфора (мг/100 г почвы), К2О – содержание обменного калия (мг/100 г
почвы), рНсол – кислотность почвы, Нг – гидролитическая кислотность почвы.
Модель плодородия светло-серой лесной почвы представляет комплекс
показателей и динамику их изменения, которые получены в результате 30-летних
исследований (рис. 1). В диаграмме идеальная модель представлена в виде правильного многоугольника.
В результате освоения зернопарового севооборота и по истечению шести
законченных ротаций (30 лет) все показатели плодородия светло-серой лесной
почвы были ниже, чем в идеальной модели (за исключением содержания в почве
подвижного фосфора).
14
Высокая продуктивность (3,3 т/га) и качество зерновых культур в зернопаровом севообороте была достигнута за счет применения минеральных удобрений,
сидерации (редька масличная), повышения общей культуры земледелия и соблюдения технологической дисциплины.
1.5 Динамика основных агрохимических показателей плодородия почв
в зернопаровом севообороте. Доказано, что длительное применение зернопаровых севооборотов приводит к постепенному снижению основных показателей
плодородия серых лесных почв.
Исходное содержание гумуса (1967 год) в слое почвы 0-20 см было 2,03%.
В 2000 г. (через 34 года) на контрольном варианте без применения удобрений в
слое почвы 0-20 см содержание гумуса снизилось до 1,7%. Через 44 года (в 2010
году) содержание гумуса не изменилось. На удобряемых вариантах опыта содержание гумуса в слое почвы 0-20 см осталось на исходном уровне – 1,9 - 2,1%. Это
связано с увеличением поступающей в почву сидеральной массы, корневых, пожнивных и поукосных остатков выращиваемых культур.
Высокий показатель рНKCl был связан с проведением в прошлом известкования почв. При отсутствии известкования к 1985 году показатель рНKCl снизился
до 4,8, а к 2000 году – до 4,2. В 2010 году он остался на уровне 2000 года (табл. 4).
Сумма поглощенных оснований снизилась с 29,4 - в 1967 году до 22,424,1 мг-экв/100 г почвы - в 2010 году. Это связано с потреблением кальция и магния из почвы для формирования урожая возделываемых культур. В севообороте
на протяжении 44 лет известкование не проводилось.
Таблица 4 – Влияние длительного применения удобрений на изменение
агрохимических свойств светло-серой лесной почвы
Вариант
Год
Гумус,
%
рНсол
Исходный
Контроль без
удобрений
Р40К60
1967
2000
2010
2000
2010
2000
2010
2,03
1,7
1,7
2,1
2,1
1,9
2,0
5,8
4,2
4,3
4,2
4,2
3,9
4,1
N60Р40К60
Нг
S
мг-экв/100 г
почвы
1,9
29,4
3,3
22,9
3,2
22,4
3,6
21,9
3,7
22,3
3,9
22,0
3,9
22,7
V, %
93,4
87,4
87,5
85,9
85,8
84,9
85,3
Р2О5
К2О
мг/100 г
почвы
31,9
9,8
25,5
6,5
25,9
6,5
32,4
6,5
31,2
7,5
31,0
7,5
31,3
7,9
Содержание подвижного фосфора в почве на контрольном варианте снизилось на 1,0-6,0 мг/100 г. Систематическое внесение фосфорных удобрений в опыте способствовало повышению содержания подвижных фосфатов в пахотном слое
(0-20 см) на 1,6-6,9 мг/100 г почвы. Дополнительное внесение фосфорных удобрений, превышающее вынос, будет способствовать накоплению фосфора «в запас». Поэтому дальнейшее внесение фосфорных удобрений рекомендуется нами
только после проведения мониторинговых исследований.
15
Полученные нами аналитические данные показали, что при длительном
применении минеральных удобрений содержание обменного калия в пахотном
горизонте снизилось с 9,8 до 7,5 мг/100 г почвы (23%).
Таким образом, длительное использование светло-серых лесных почв в
зернопаровых севооборотах без применения органических и минеральных удобрений приводит к постепенной деградации почвенного плодородия и снижению
содержания гумуса. Для расширенного воспроизводства плодородия светло-серых
лесных почв нами рекомендуется известкование и применение сидеральных
культур семейства бобовых.
1.6 Изменение содержания подвижных форм азота в зернопаровом севообороте. Изучение сравнительной роли аммиачных и нитратных форм азота в
питании растений в условиях региона показало их физиологическую равноценность. Установлено, что нитратная форма азота является основным источником
азотного питания растений [Кочергин, 1965; Кочергин, Гамзиков, 1972, Мальцев,
2001].
Проведенные расчеты показали, что урожайность зерна пшеницы, размещенной в зернопаровом севообороте после чистого пара, в сильной степени зависела от содержания в почве нитратного азота до посева (r = 0,78). Урожайность на
61% зависела от изучаемого фактора (r2 = 0,61). При размещении пшеницы по
сидеральному пару (редька масличная) корреляционная зависимость также была
высокой (r = 0,87, r2 = 0,76).
Результаты исследований показали, что в поле сидерального пара (редька
масличная) уровень содержания нитратов был несколько выше, чем в поле чистого пара. Это связано с поступлением в почву свежего органического вещества и
высокой скоростью его минерализации. В варианте без внесения удобрений содержание N-NО3 в почве до посева составляло 6,9-7,3 мг/кг и было максимальным в фазу кущения - 10,6-11,6 мг/кг. В варианте с внесением РК содержание NNО3 в почве было на уровне контроля. Внесение азотных удобрений повышало
содержание N-NО3 на 2,1-8,6 мг/кг и зависело от фазы развития растений и предшественника.
При возделывании ячменя после пшеницы содержание N-NО3 в почве было наименьшим и составляло в варианте без внесения удобрений 4,3 мг/кг - до посева и 8,1 мг/кг - в фазу кущения, что свидетельствует об азотном голодании растений на протяжении всего периода вегетации. Внесение азотных удобрений повышало содержание N-NО3 в почве до 6,1-7,9 мг/кг почвы, но только в начальные
фазы роста, в дальнейшем, по мере активного роста и развития растений и интенсивным его потреблением, содержание N-NО3 в почве выравнивалось.
Таким образом, уровень содержания нитратного азота в слое 0-40 см весной или поздно осенью может служить диагностическим показателем обеспеченности растений азотом.
1.7 Баланс питательных веществ в зернопаровом севообороте. Проведенные Д.Н. Прянишниковым [1945] расчеты показали, что для устойчивого повышения урожаев продовольственных, кормовых и технических культур необходимо добиться возмещения фосфора на 100%, азота и калия на 75-80 %.
16
Изучение баланса питательных веществ в севообороте №1 позволило научно обосновать систему применения удобрений, ее эффективность и определить
долю их участия в формировании урожая сельскохозяйственных культур.
Проведенные исследования показали, что условия возделывания культур
оказывали большее влияние на содержание в растениях азота, меньшее - фосфора
и калия. Максимальное содержание азота в зерне отмечалось при внесении азотных удобрений в парных и тройных комбинациях с фосфорными и калийными и
составило – 2,37-2,77 %, в соломе пшеницы – 0,58-0,70 %. Влияние чистого и сидерального паров на химический состав пшеницы не выявлено. Под влиянием
азотного удобрения возрастало содержание азота в зерне ячменя на 0,26-0,55 %
(17-36 %) и соломе на 0,09-0,18 % (21-42 %). Комплексное внесение NРК позволило повысить содержание основных элементов минерального питания в зерне
пшеницы и ячменя: азота - 0,45-0,55% (21-36 %), фосфора - 0,08-0,17% (12-22 %),
калия - 0,08-0,11% (12-18 %).
Затраты фосфора и калия на формирование 1 тонны зерна варьировали в
пределах от 9,9 до 12,6 кг и от 16,2 до 19,3 кг – соответственно при возделывании
пшеницы и 9,5-11,8 кг и 14,8-18,0 кг - при возделывании ячменя.
Установлено, что среднем за две ротации севооборота, при формировании
урожая пшеницы 2,94 т/га - по чистому пару и 3,05 т/га - по сидеральному пару, в
варианте с внесением N60Р40К60 кг/га, коэффициент использования азота удобрений составил соответственно 59 % и 62% и превысил варианты с внесением
N60, N60Р40 и N60К60 кг/га на 15-30%. Использование азота удобрений растениями ячменя было на 17-25% выше, чем в соответствующих вариантах при возделывании пшеницы. Коэффициент использования фосфора составлял 28-33%,
калия - 26-29% и был выше, чем в вариантах с односторонним и парным внесением фосфора и калия - на 10-17% и 8-22% соответственно.
Оценивая баланс питательных веществ в среднем за шесть ротаций севооборота, следует подчеркнуть, что при урожайности ячменя 2,16-2,45 т/га и пшеницы - 2,4-2,61 т/га в вариантах с внесением N60 на фоне Р40, К60 и Р40К60 кг
д.в./га баланс фосфора и калия был бездефицитным, баланс азота был близок к
бездефицитному. Однако увеличение урожайности приводит к отрицательному
балансу азота, при бездефицитном - фосфора и калия.
2 Агроэкономическая эффективность плодосменных севооборотов с
сидерацией и фитомелиорацией
2.1 Оценка фотосинтетического потенциала и биологической продуктивности клевера лугового в биоорганическом земледелии. В изменившихся
социально-экономических условиях, увеличения в структуре посевных площадей
удельного веса товарных и, в первую очередь, зерновых и уменьшения доли бобовых культур в системе земледелия и севооборотах региона произошло нарушение
принципов плодосмена, повлекшее деградацию почвенного покрова. В принятой
концепции по дальнейшему совершенствованию системы земледелия региона
биологизация и экологизация определены как основные направления ее развития.
Оценка накопления органических остатков, поступающих в почву на месте
возделывания клевера лугового, показала, что при увеличении доли посевов кле17
вера до 40% - в севообороте № 4, поступление свежей органической массы в почву возросло в 2,2 раза и составило 40,4 т/га. Поступление свежей органической
массы в почву происходило в основном за счет надземной сидеральной массы,
поукосных остатков и биомассы корней в слое 0-50 см (табл. 5).
Таблица 5 – Величина поступления в почву свежей органической массы
при возделывании клевера лугового, т/га
№ севооборота
3
4
Способ использования
Количество свежей органической массы
клевера лугового в се- надзем- поукосные раститель- биомасса корней в всего
ная масса остатки
ный опад
слое 0-50 см
вооборотах
На кормовые и сидеральные цели
На кормовые и сидеральные цели
На кормовые и фитомелиоративные цели
Итого
8,0
3,2
0,8
7,0
19,0
8,8
2,8
0,3
5,3
17,2
10,4
3,5
0,9
8,4
23,2
19,2
6,3
1,2
13,7
40,4
Плодосменные севообороты с сидерацией и фитомелиорацией рассматриваются нами как важнейшее направление совершенствования системы земледелия
региона, перехода от экстенсивной зернопаровой системы, к интенсивной – плодосменной.
Использование в плодосменных севооборотах высокого экологобиологического потенциала клевера лугового позволит создать положительный
баланс органического вещества, что придаст земледелию и кормопроизводству
региона устойчивое развитие, а научно-обоснованное кормопроизводство явится
основой увеличения производства животноводческой продукции.
2.2 Интенсивность процессов биологического азотонакопления при
культивировании клевера лугового в интенсивных севооборотах. Количество
клубеньков на корневой системе клевера лугового зависело от кратности их использования. Наибольшее количество клубеньков на корневой системе клевера
отмечалось в севообороте № 4 (98 шт./растение), в котором в схеме чередования
культур удельный вес клевера лугового составлял 40%.
Количество биологического азота, поступающего в почву при возделывании клевера лугового в севообороте № 4, превосходило его количество в севообороте № 3 - в 3,4 раза (с 60 до 204 кг/га).
2.3 Обогащение пахотного слоя почвы элементами минерального питания. Основными источниками органического вещества и азота почв являются
сидеральная масса, корневые, поукосные и пожнивные остатки растений.
Проведенные исследования показали, что введение в схемы чередования
клевера лугового и доведение его удельного веса до 40% (севооборот № 4) поступление азота с сидеральной массой, поукосными, пожнивными остатками и корневой системой по сравнению с поступлением его в севообороте № 3, увеличи18
лось в 2,5 раза (364,4 кг/га), поступление фосфора - в 3,2 раза (103,6 кг/га), калия –
2,3 раза (277,5 кг/га).
Таким образом, при возделывании клевера лугового в экспериментальных
севооборотах происходило улучшение пищевого режима серой лесной почвы, что
способствовало повышению урожайности зернофуражных культур.
2.4 Динамика содержания нитратного азота в полях экспериментальных севооборотов. Анализы почвенных образцов показали, что введение в схемы
чередования плодосменного севооборота клеверной сидерации и фитомелиорации
(севообороты № 3, 4), способствовало увеличению содержания нитратного азота.
Его содержание в полях кукурузы было на 75% (18,4 мг/кг), ячменя - на 21% (14,1
мг/кг) выше, чем при возделывании этих культур в плодосменном севообороте
без применения сидерации – 10,0-12,2 мг/кг (севооборот №2).
Содержание нитратного азота в поле клевера лугового было наибольшим,
что связано с биологической фиксацией азота атмосферы клубеньковыми бактериями в процессе симбиоза и накоплением его в почве.
2.5 Оценка засоренности посевов кормовых культур в экспериментальных севооборотах. Наибольшее количество сорных растений отмечалось в
севообороте №2: в посевах ячменя, кукурузы и горохо-овсяной смеси их насчитывалась – 10-15 шт/м2, наименьшее - в посевах овса – 3-6 шт/м2. Из однолетних
сорняков преобладали мышей сизый [Setaria pumila (Poir.) Schult.], из многолетних - осот полевой [Sonchus arvensis L.]. В севооборотах №3 и 4, в схемы чередования которых был введен клевер луговой, отмечалась самая низкая засоренность
посевов. Это было связано, во-первых, с высокой конкурентностью клевера, а, вовторых, со способом его использования (раннее скашивание травостоя и обработка почв по типу полупара).
Следует подчеркнуть, что эффективность мер борьбы с засоренностью в
экспериментальных посевах связана с разработкой и применением научнообоснованной схемы чередования сельскохозяйственных культур в системе плодосменных севооборотов, которая способствовала подавлению сорной растительности. Их численность в посевах не достигала экономических порогов вредоносности, что обеспечивало высокую и устойчивую продуктивность возделываемых
сельскохозяйственных культур.
2.6 Влияние насыщенности кормовых севооборотов клевером и минеральных удобрений на продуктивность севооборотов. Проведенные исследования показали, что использование клевера лугового как кормовой и сидеральной
культуры способствовало повышению продуктивности севооборота на 13,7% - в
первой ротации и 14,2% - во второй, а при использовании клевера лугового как
фитомелиоративного растения продуктивность севооборота возрастала на 34,4 %
- в первой ротации и 19,0 % - во второй ротации (табл. 6).
Совместное применение сидерации, фитомелиорации и минеральных
удобрений способствовало повышению продуктивности севооборота на 47,6 –
58,6%. При применении сидерации и фитомелиорации эффективность минеральных удобрений снижалась с 37,9% до 17,8% - в первой ротации и с 33,3% до
28,0% - во второй ротации.
19
Таблица 6 – Оценка эффективности применения минеральных удобрений,
сидерации и фитомелиорации на продуктивность экспериментальных
севооборотов, т/га к.ед.
№
Доля клевера Без Повышение продуктивности Повышение продуктивности
севолугового в удоб- севооборота при примене- севооборота при применении
оборо- схеме чере- рений нии минеральных удобрений сидерации и фитомелиораци
та
дования
фон 1
фон 2
фон 1
фон 2
культур
т/га
%
т/га
%
т/га
%
т/га
%
2
3
4
0
20%
40%
2
3
4
0
20%
40%
1-я ротация (среднее 2007-2009 гг.)
2,9 0,7 24,1 1,1 37,9
3,3 0,6 18,2 1,2 36,4 1,0
3,9 0,4 10,2 0,7 17,8 1,4
2-я ротация (среднее 2011-2014 гг.)
2,1 0,5 23,8 0,7 33,3
2,4 0,4 16,7 0,7 29,2 0,7
2,5 0,5 20,0 0,7 28,0 0,9
34,5
48,3
1,6
1,7
55,2
58,6
33,3
42,8
1,0
1,1
47,6
52,4
Таким образом, в условиях Предбайкалья при применении севооборотов с
20 - 40% насыщением схем чередования клевером луговым урожайность кормовых культур возрастала до - 3,3-3,9 т/га к.ед., а при внесении удобрений – до 3,64,0 т/га к.ед., что позволит значительно снизить ресурсо- и энергозатраты при
производстве кормов.
2.7 Оценка качества кормовых культур. Повышение продуктивности
животноводства базируется на оптимизации кормовой базы, в основе которой лежит разработка комплекса мероприятий и, в первую очередь, освоения научнообоснованных кормовых севооборотов.
Нами установлено, что наиболее высокая продуктивность кормовых севооборотов была достигнута при 40% насыщении схем чередования культур севооборота клевером луговым и составила в среднем 2,5 т к.ед. и 0,24 т переваримого
протеина с 1 га. При применении минеральных удобрений, продуктивность севооборотов с клевером возрастала на 17-28%, выход переваримого протеина с одного га севооборотной площади - на 0,06-0,09 т/га (25-38%), а выход КПЕ – на 0,550,8 т/га (22-33%) (табл. 7).
Совершенствование севооборотов предполагает не только увеличение
производства кормов, но и повышении питательной ценности кормовых культур,
доведения уровня переваримого протеина в расчете на кормовую единицу до зоотехнической нормы.
В севооборотах № 3 и № 4, с включением в схемы чередования одного и
двух полей клевера лугового содержание протеина в 1 к. ед. с 1 га севооборотной
площади возросло на 5% и 14%, что способствовало увеличению выхода переваримого протеина с 1 га до 0,22 и 0,24 т/га. Выход КПЕ в указанных севооборотах
составил 2,3 и 2,45 т/га и был выше, чем в севообороте без клевера на 13 и 23%.
20
Таблица 7 – Оценка сравнительной продуктивности кормовых культур в
кормовых севооборотах, с 1 га севооборотной площади (среднее за 2007-2009 гг.)
Севообороты
2
3
4
УрожайВыход, т/га
ность,
переват/га з.ед. к. ед. римого
протеина
Без удобрений
2,9
2,1
0,19
1-й фон
3,6
2,6
0,24
2-й фон
4,0
2,8
0,27
Без удобрений
3,3
2,4
0,22
1-й фон
3,9
2,8
0,27
2-й фон
4,5
3,1
0,29
Без удобрений
3,9
2,5
0,24
1-й фон
4,3
3,0
0,30
2-й фон
4,6
3,2
0,33
КПЕ
2,0
2,5
2,75
2,3
2,75
3,0
2,45
3,0
3,25
ОЭ
Содержание
ГДж/га переваримого
протеина в 1
к. ед., гр.
25,8
87,1
31,1
93,5
34,3
95,1
28,0
91,5
32,7
96,9
35,7
99,3
31,6
99,1
36,5
103,4
39,4
107,4
Применение минеральных удобрений в севообороте без клевера повысило
содержание переваримого протеина в 1 к.ед. на 1-м фоне до 93,5 г и до 95,1 г - на
2-м фоне, что увеличило его выход с 1 га соответственно на 0,05 т (27%) и 0,08 т
(42%). Подобная тенденция отмечена и в севооборотах №3 и №4.
2.8 Модель плодородия серой лесной почвы в кормовом плодосменном
севообороте. Модель плодородия серых лесных почв в плодосменном севообороте со схемой чередования сельскохозяйственных культур: кукуруза, ячмень + клевер, клевер, горох + овес + клевер, клевер, имеет следующую специфику.
Идеальная модель плодородия серой лесной почвы представлена в виде
правильного многоугольника.
Полученные результаты динамики изменения плодородия почв по итогам
двух законченных ротаций показали, что за анализируемый период возросло содержание в почве нитратного азота - на 13,8 мг на 100 г почвы, подвижного фосфора – на 2,1 мг, обменного калия - на 0,5 мг. Однако основные химические свойства почвы ухудшились (рис. 2).
Повышение продуктивности кормового плодосменного севооборота связано с улучшением пищевого режима почв, с введением клевера лугового в схему
чередования культур. В севообороте используется высокий экологобиологический потенциал клевера лугового, его толерантность, способность произрастать и обеспечивать высокие урожаи зеленой массы на почвах с кислой реакцией почвенного раствора.
Достоинство севооборота в том, что благодаря симбиотрофной деятельности клубеньковых бактерий в пахотном горизонте увеличивается содержание нитратного азота (в 2,26 раза).
21
У к.ед.
2,5
2
Нг
Г
1,5
8,28
3,9
3,2
0,5 2,1
1
4
88
V
75
6
55
5
10,9
68 0
Показатели плодородия
15
24,7
N-NO3
4,2 9,2 16
18,1
4,7
9,7
20
15
В идеальной модели
В начале опыта
В конце опыта
pHсол
P2O5
K2O
Рисунок 2 – Модель плодородия серой лесной почвы в плодосменном кормовом севообороте
*Ук.ед. – выход кормовых единиц, Г – содержание гумуса (%), N-NО3 – содержание нитратного азота (мг на 100 г почвы), Р2О5 – содержание подвижного фосфора (мг на 100 г почвы),
К2О – содержание обменного калия (мг на 100 г почвы), рНсол – реакция почвенного раствора, V
– степень насыщенности почв основаниями (%), Нг – гидролитическая кислотность (мг-экв. на
100 г почвы).
3 Оценка плодородия почвы и продуктивности плодосменного
севооборота
3.1 Продуктивность плодосменного севооборота. В среднем за три ротации продуктивность плодосменного севооборота с отавной клеверной сидерацией
составила 3,41 т/га зерновых единиц, что выше продуктивности плодосменных
севооборотов на 0,5-1,4 т/га (севооборот № 2, принятый за контрольный) (табл. 8).
Известкование увеличивало продуктивность севооборота до 3,84 т/га, повышение составило 0,40-0,44 т з. ед./га (10,6-12,5%), внесение минеральных удобрений - на 0,32-0,56 т з. ед./га (9-16 %) и на 0,26-0,55 т з. ед./га (7-14 %) - на фоне известкования.
Во второй ротации, по сравнению с первой, продуктивность севооборота
возросла на 1,01 т зерновых единиц с гектара (34%), в третьей ротации – на 0,300,43 т/га з. ед.
Установлено, что снижение доз минеральных удобрений в третьей ротации
севооборота не привело к снижению урожайности возделываемых культур.
Наибольшая продуктивность севооборота отмечалась в вариантах с внесением азотно-фосфорно-калийных удобрений.
22
Таблица 8 - Продуктивность плодосменного севооборота, т з.ед. на 1 га
севооборотной площади
Приемы повышения продуктивности севооборота
Без удобрений
N130Р80*
(N90Р60)**
Р80К130*
(Р60К90)**
N130К130*
(N90К90)**
N130Р80К130*
(N90Р60К90)**
Продуктивность севооборота т з.
ед./га
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1-я
Ротации
2-я
3-я
2,97
3,27
3,20
3,48
3,28
3,59
3,32
3,61
3,44
3,72
3,98
4,54
4,32
4,84
4,32
4,82
4,39
4,91
4,54
5,03
3,27
3,70
3,70
4,10
3,59
4,06
3,62
4,15
3,94
4,41
среднее
3,40
3,84
3,74
4,14
3,73
4,16
3,78
4,22
3,97
4,39
Динамика изменения
продуктивности севооборота
1-я и 2-я
1-я и 3-я
ротации
ротации
т з. ед./га
1,01
0,30
1,27
0,43
1,12
0,50
1,36
0,62
1,04
0,31
1,25
0,47
1,07
0,30
1,30
0,54
1,10
0,50
1,31
0,69
НСР05 общая - 0,29 т/га; НСР05 извести - 0,30 т/га; НСР05удобрений - 0,26 т/га
1 - вариант без извести; 2 - вариант - известь 0,5 гидролитической кислотности.
* удобрения, внесенные в 1-й и 2-й ротациях севооборота;
**удобрения, внесенные 3-й ротации севооборота.
3.2 Урожайность сельскохозяйственных культур в плодосменном севообороте. Расчеты показали, что урожайность зеленой массы кукурузы в севообороте №5 составила 24,4 т/га.
При трехкратном внесении извести в среднем за 2001-2012 гг. урожайность
кукурузы возросла на 2,8-3,4 т/га (11-14%) и не зависела от степени удобренности. Применение минеральных удобрений увеличивало урожайность кукурузы во
всех вариантах опыта - на 3,3-7,9 т/га (14-29%).
Последействие известкования оказывало положительное влияние на урожайность ячменя. Прибавка урожая составила 0,31-0,46 т/га (9-18%) и не зависела
от степени удобренности. Минеральные удобрения повышали урожайность ячменя на 0,44-0,87 т/га (17-33%) - без применения известкования и 0,3-0,72 т/га (823%) - на произвесткованном фонах.
Урожайность зеленой массы клевера лугового в варианте без удобрений в
среднем за годы исследований была 25,6 т/га, что было выше его урожайности,
полученной в контрольном севообороте - на 6,0-6,2 т/га. Известкование способствовало повышению урожайности зеленой массы на 4,4 т/га, внесение минеральных удобрений (в последействии) - 0,4-2,3 т/га.
Установлено, что последействие извести 3-го года и минеральных удобрений 2-го года не оказало существенного влияния на урожайность пшеницы. В
среднем за три ротации урожайность пшеницы варьировала в пределах 3,24 – 3,45
23
т/га. Использование сидерального пара, как предшественника пшеницы, сглаживало последействие минеральных удобрений и извести во всех вариантах опыта.
3.3 Влияние севооборота, сидерации, известкования и минеральных
удобрений на основные показатели плодородия серой лесной почвы.
Установлено, что применение сидерации в четырехпольном плодосменном
севообороте к концу 3-й ротации (2012 г.) способствовало повышению содержания гумуса на 0,42-0,58% и общего азота - на 0,07-0,08%. При применении сидерации и минеральных удобрений содержание гумуса и общего азота в почве в
2012 году составило 4,92-4,96% и 0,25-0,27%, т. е. увеличение содержания гумуса
и общего азота по сравнению с исходным содержанием (2001 г.) составило 0,370,43% и 0,07-0,08% соответственно (табл. 9).
Таблица 9 - Влияние сидерации и удобрений на содержание гумуса и общего азота (%) в почве, 2001-2012 гг.
Вариант
Внесено за три ротации
зеленой массы т, NРК,
кг
всего за всего на 1 га
три рота- севооборотции
ной площади
Без удобрений
76,8
6,4
Сидерация
90,1
7,5
N130Р80К130 N350Р220 N29Р18К29
*
К350+79,8 + 6,6
(N90Р60К90)* N350Р220 N29Р18К29
*
К350+94,4 + 7,9
Весна 2001
г., %
Осень, 2012
г., %
гумус
Nобщ
гумус
Nобщ
4,61
4,76
4,50
4,82
4,55
0,19
0,21
0,17
0,21
0,18
4,51
4,67
5,08
5,24
4,92
0,18
0,19
0,23
0,25
0,25
-0,10
-0,09
0,58
0,42
0,37
-0,01
0,02
0,06
0,04
0,07
4,53
0,19
4,96
0,27
0,43
0,08
0,32
0,04
НСР05
Изменения в
2012 г. к
2001 г., ± %
гуNобщ
мус
* Удобрения, внесенные в 1-й и 2-й ротациях севооборота;
**удобрения, внесенные в 3-й ротации севооборота.
***первая строка - вариант без извести; вторая строка – вариант - известь 0,5
гидролитической кислотности.
В вариантах без применения сидерации и минеральных удобрений отмечалось снижение содержания гумуса и общего азота. Влияние извести на содержание гумуса и общего азота не выявлено.
В настоящее время более 30% серых лесных почв в регионе нуждаются в
известковании. Это обстоятельство предопределило проведение комплексных исследований по изучению эффективности известкования серых лесных почв.
Внесение извести в дозе 0,5 Нг (5,7 т/га) в первый год (2001 г.) в первой
ротации севооборота позволило улучшить агрохимические показатели почвы:
рНсол по сравнению с исходным показателем - 3,8-4,2, возросла на 0,7-1,1 (НСР05 =
0,3), гидролитическая кислотность – с 10,1-11,6 мг-экв/100 г почвы, снизилась - до
4,5-5,2 мг-экв/100 г почвы.
24
Нг, мг-экв/100г почвы
Повторное внесение извести во второй ротации севооборота улучшило агрохимические показатели, достигнутые в первой ротации, во всех вариантах опыта и позволило перевести почву из категории сильнокислых в категорию среднекислых и близких к нейтральным (рНсол 5,1-5,4).
12
11
11,6 11,4
11,4
10,9
10,1
9,8 9,8
10
без удобрений
8,8
8,8 8,7
9
N130Р80
8
Р80К130
7
6,2 6,5
5,7 5,5 5,8
6
5
N130К80
N130Р80К130
5,2 5,0
4,8
4,5 4,7
4
2001
2004
2008
2012
Рисунок 3 – Влияние сидерации и минеральных удобрений на изменение
Нг в серой лесной почве
*НСР05 для 2001 г. – 0,3; НСР05 для 2004 г. – 0,3; НСР05 для 2008 г. – 0,4;
НСР05 для 2012 г. – 0,3.
рНсол
6,5
6,0
5,9
6,0
5,5
5,3
5,1
5,4
5,4
5,2
5,8
5,5
без удоберний
5,1
N130 Р80
5,0
Р80К130
4,5 4,5
4,5
4,2
4,0
4,0
3,9
4,3
4,4
N130К130
4,2
N130Р80К130
4,0
3,8
3,5
2001
2004
2008
2012
Рисунок 4 – Влияние сидерации, минеральных удобрений и извести на
изменение рНсол в серой лесной почве
*НСР05 для 2001 г. – 1,2; НСР05 для 2004 г. – 1,2; НСР05 для 2008 г. – 1,1;
НСР05 для 2012 г. – 1,0.
25
К концу третьей ротации (2012 г.) показатель рНсол в варианте без удобрений составил 5,4, на удобренном фоне он повысился до 5,5 – 6,0. Известкование,
проведенное в третьей ротации севооборота, показало, что в варианте без удобрений Нг снизилась до 5,2, а при применении удобрений – до 4,5 – 5,0 мг-экв/100 г
почвы (рис. 3, 4).
Улучшение агрохимических показателей серой лесной почвы, достигнутое
за счет известкования к концу 3-й ротации было менее выражено, чем в 1-й и 2-й.
Таким образом, многолетние исследования по оптимизации основных показателей плодородия серой лесной почвы позволяют утверждать, что она может
быть достигнута в интенсивном земледелии с использованием элементов плодосменной и биоорганической систем земледелия, в основе которых лежат: известкование, активное регулирование минерального питания растений с помощью удобрений и использования сидерации.
3.4 Корреляционная зависимость величины урожая яровой пшеницы
в плодосменном севообороте от величины рНсол. Статистический анализ связей
между величиной рН и урожайностью пшеницы показал, что корреляционные
связи между ними средние (коэффициент корреляции r = 0,69).
Коэффициент детерминации (r2) – 0,47, т. е. лишь 47% всей полученной
урожайности зависит от величины рН, 53% урожайности зависит от других факторов. Критерий существенности коэффициента корреляции составил 0,78.
3.5 Модель плодородия серой лесной почвы в экспериментальном
плодосменном севообороте. Обобщающим итогом проведенных исследований
явилась разработка моделей плодородия, в которых отражаются результаты практического использования серых лесных почв Предбайкалья в системе экспериментальных севооборотов, анализируется их результативность: уровень продуктивности и динамика показателей плодородия.
Модель плодородия серой лесной почвы разработана по итогам многолетних исследований (12 лет – три законченных ротации), проведенных в плодосменном севообороте (рис. 3). Идеальная модель плодородия серой лесной почвы
представлена в виде правильного многоугольника. Обращает внимание то обстоятельство, что все показатели плодородия в начале исследований были ниже показателей идеальной модели, отражающей общепринятые классификационные характеристики этого типа почв. Исключение составляет высокий показатель гидролитической кислотности – 10,1 мг-экв. на 100 г почвы.
В результате освоения и функционирования плодосменного севооборота в
течение 12 лет (три законченных ротации) возросли все показатели плодородия
серой лесной почвы: содержание гумуса на 0,35 % (с 4,61 до 4,69 %), нитратного
азота - 8 мг на 100 г почвы (с 13,4 до 21,4 мг), подвижного фосфора - 3,0 мг на 100
г почвы (с 8 до 11мг), обменного калия - 2,2 мг на 100 г почвы (с 6,8 до 9,0 мг).
Улучшились агрохимические свойства серых лесных почв: снизилась величина
рН солевой вытяжки - 1,3 (с 4,0 до 5,3), повысилась степень насыщенности почв
основаниями на 19,3 (с 68,7 до 88,0 %), снизился показатель гидролитической кислотности – на 5,4 мг-экв на 100 г почвы.
26
Уз
Г
K2O
4,4
Показатели плодородия
В идеальной модели
В начале опыта
В конце опыта
2,97
15,0
9
20,0
P2O
5
4,61
4,96
3,0
5,0
6,8
11
4
8
13,4
4,0
68,7
15,0
21,4
pHс
ол
6,0
5,3
88,0
86,1
4,7
10,1
NNO3
Нг
V, %
Рисунок 5 – Модель плодородия серой лесной почвы в плодосменном севообороте
*Уз – урожайность зерновых культур (т/га), Г – содержание гумуса (%), рНсол – реакция
почвенного раствора, Нг – гидролитическая кислотность, V – степень насыщенности почв основаниями (%), N-NО3 – содержание нитратного азота (мг/100 г почвы), Р2О5 – содержание подвижного фосфора (мг/100 г почвы), К2О – содержание обменного калия (мг/100 г почвы).
Проведенные исследования свидетельствуют о том, что впервые применяемая в плодосменных севооборотах парадигма (пример, образец) нормативного
(прецизионного или точного) земледелия способствовала сохранению и повышению плодородия серых лесных почв, урожайности зерновых культур в 2,1 раза (с
2,97 до 4,4 т/га).
4 Комплексная оценка эффективности экспериментальных
севооборотов
Комплексная оценка эффективности экспериментальных севооборотов,
как заключительный этап их изучения, предусматривает определение агрономической, экономической и биоэнергетической эффективности и целесообразность
их практического применения в региональных системах земледелия.
4.1 Агрономическая эффективность. Оценка сравнительной агрономической эффективности экспериментальных севооборотов показала, что самая низкая продуктивность сельскохозяйственных культур, выраженная в условных зерновых единицах в среднем с 1 га севооборотной площади была в зернопаровом
севообороте (табл. 10). Резкое повышение продуктивности сельскохозяйственных
27
культур обеспечивали плодосменные севообороты. По уровню продуктивности
зернопаровой севооборот уступает плодосменным почти в два раза (1,96 раз).
Важнейшим направлением совершенствования плодосменных севооборотов является включение в схему чередования сидеральных культур.
Продуктивность плодосменного севооборота, в схему чередования которого был включен бобовый сидерат (клевер луговой), возросла, по сравнению с
зернопаровым в 2,24 раза. Дальнейшее увеличение доли клевера лугового в схеме
чередования плодосменного севооборота (до 40%) приводит к увеличению его
продуктивности, по сравнению с зернопаровым, в 2,33 раза.
Интенсификация плодосменных севооборотов достигалась, как указывалось ранее, за счет применения минеральных удобрений и известкования. Продуктивность сельскохозяйственных культур в этом севообороте была наиболее
высокой. В среднем с 1 га севооборотной площади было получено 3,41 т/га зерновых единиц – в 3,18 раза выше, чем в зернопаровом севообороте.
4.2 Экономическая эффективность. С увеличением продуктивности
опытных севооборотов возрастала стоимость выращиваемой продукции. Несмотря на высокие финансовые затраты, себестоимость 1 т зерновых единиц была значительно ниже в плодосменных севооборотах. Увеличение себестоимости 1 т зерновых единиц в плодосменном севообороте № 5 было связано, как указывалось
ранее, с возросшими финансовыми затратами, с приобретением и использованием
извести и минеральных удобрений. Однако в этом севообороте была получена самая высокая прибыль. Рентабельность производства возрастала при увеличении
прибыли (табл. 10).
Таблица 10 - Показатели агроэкономической эффективности экспериментальных севооборотов
Севооборот,
№ п/п
Урожайность, т
з.ед. /га
Стоимость
продукции,
руб. /га
Затраты,
руб./ га
Себестоимость 1 т
з.ед., руб.
Прибыль,
руб./ га
Рентабельность,
%
1
2
3
4
5
1,07
2,10
2,40
2,50
3,41
6043
11862
13238
14376
23870
4317
5396
4719
4822
8004
4043
2569
1966
1929
2347
1726
6466
8519
9554
15866
40,0
119,8
180,5
198,1
198,0
4.3 Биоэнергетическая эффективность экспериментальных севооборотов, различных видов удобрений и известкования. Биоэнергетическая оценка эффективности технологий возделывания различных сельскохозяйственных
культур и в целом севооборотов заключалась в соотношении количества накопленной энергии растительным сообществом с затратами антропогенной энергии и
энергии почвенного плодородия. Расчеты показали, что наибольшее накопление
энергии в произведенной (выращенной) продукции было в севообороте № 4, в
28
котором наиболее полно использовался биоэкологический потенциал клевера лугового (табл. 11).
Таблица 11 – Энергетическая эффективность экспериментальных севооборотов (на 1 га севооборотной площади)
Сево- Содержание энергии Затраты совокупной энергии Энергетическая эффективоборот,
в произведенной
(технологические + энергия ность (коэффициент энер№ п/п
продукции, МДж
почвенного гумуса), МДж гетической эффективности)
1
2
3
4
5
40120
75000
124252
170464
139252
31524
53750
60750
67750
73838
1,27
1,39
2,04
2,50
1,88
Таблица 12 – Влияние сидерации, минеральных удобрений и извести на
биоэнергетическую эффективность плодосменного севооборота (2005-2012 гг.)
Вариант
Без сидерации
Сидерация
N29,2Р18,3К29,2
+ сидерация
Фон Продуктивность
т
МДж/га
з.ед./га
1*
3,21
107999
2** 3,48
116290
1*
3,62
116090
2** 4,12
135945
1*
4,24
139630
2** 4,72
154371
Затраты сово- Энергетический кокупной энерэффициент
гии, МДж
известь удобрения
53750
2,21
58500
1,98
56659
2,04
61409
2,21
56659
2,46
61409
2,35
-
* Первая строка - вариант без извести.
** Вторая строка – вариант, известь 0,5 гидролитической кислотности.
Высокая биоэнергетическая эффективность применения сидерации, минеральных удобрений и известкования в плодосменном севообороте была связана с
высоким агроэкологическим влиянием этих агротехнических приемов, как на
элементы плодородия почв, так и продуктивность сельскохозяйственных культур.
Несмотря на высокие энергетические затраты, связанные с применением минеральных удобрений и извести, коэффициент энергетической эффективности в вариантах опыта возрастал до 2,35 – 2,46 (табл. 12).
Произведенные расчеты энергетической эффективности экспериментальных севооборотов и отдельных агротехнических приемов возделывания сельскохозяйственных культур позволяют сделать вывод, что все применяемые технологические приемы были энергетически эффективны. Коэффициенты энергетической эффективности были выше единицы.
29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Полевые исследования проводились в специфических условиях Предбайкалья характеризующихся резкой континентальностью климата, суровой продолжительной, малоснежной зимой, засушливой весной и коротким летом. Выраженная особенность климата – ограниченные агроклиматические ресурсы: недостаточное количество атмосферных осадков 300 – 350 мм, короткий безморозный
период. Наиболее распространенными среди пахотных земель являются серые
лесные почвы (47,7%) и дерново-карбонатные (35,3%). Земледельческая освоенность территории невысокая, сельскохозяйственные угодья составляют 3,4%. Доля пахотных почв с низким содержанием гумуса составляет 41%, средним 36,1%,
повышенным и высоким 21,2%.
2. Анализ состояния системы земледелия и севооборотов региона показал, что высокая насыщенность севооборотов зерновыми культурами, применение
повторных посевов снижает их урожайность. Урожайность зерновых культур в
регионе колеблется от 0,7 до 2,0 т/га, в передовых хозяйствах – 2,5 - 3,5 т/га. Содержание белка в зерне яровой пшеницы снижается до 11 – 12 %, клейковины –
до 17 – 18 %. Уменьшение в структуре посевных площадей удельного веса бобовых культур приводит к снижению плодородия почв, производства зерна и кормов. Обеспеченность животноводства кормами составляет 1,7 - 1,8 т кормовых
единиц на одну условную голову в год, при норме 3,5 – 4,0 т, содержание переваримого протеина в 1 кормовой единице составляет 75 – 85 г, при норме 100-110 г.
3. В применяемых севооборотах имеет место нарушение основных законов земледелия: возврата, минимума и максимума, незаменимости и равнозначности факторов, охране окружающей среды, что приводит к деградации почвенного покрова. За последние 25 лет содержание почв с низким содержанием
гумуса возросло с 468 до 706 тыс. га, почв с кислой реакцией почвенного покрова
- с 404 до 532 тыс. га, подверженных эрозионным процессам - с 232 до 276 тыс.
га.
4. При возделывании пшеницы по чистому и сидеральному парам наиболее эффективным является азотно-фосфорно-калийное (N60Р40К60) и фосфорно-калийное (Р40К60) удобрение, позволяющее повысить урожайность зерна на
0,59-0,96 т/га и довести ее уровень до 3,46 т/га. На создание 1 тонны зерна с соответствующим количеством побочной продукции при уровне урожайности пшеницы 2,5-3,5 т/га требуется: азота - 27-33 кг, фосфора - 10-12 кг и калия - 17-19 кг,
ячменя – при урожайности 2,5-3,2 т/га: азота - 20-25 кг, фосфора - 10-11 кг и калия
- 16-17 кг. В зернопаровом севообороте при внесении минеральных удобрений
N60Р40К60 кг/га использование азота составило 60-66%, фосфора 37% и калия
32-35%.
5. Выявлено, что основным фактором формирования высокой продуктивности растений является уровень влагообеспеченности и теплообеспеченности, особенно в начальный период вегетации. Высокая зависимость урожая зерновых от величины ГТК установлена в период с 1 мая по 20 июня.
6. В результате проведенных исследований установлено, что применение зернопаровой системы земледелия и севооборотов способствует устойчивому
30
производству зерна, однако имеет место снижения почвенного плодородия. Содержание гумуса с 2,03% - на контрольном варианте, за 44 года снизилось в слое
почвы 0-20 см на 0,29%. Внесение минеральных удобрений и использование сидерации способствовало стабилизации содержания гумуса - 1,96-2,11%. Показатель рН солевой вытяжки с 5,8 - в 1967 году, к 2010 году снизился до 4,2. Сумма
поглощенных оснований с 29,4 до 22,4 мг-экв./100 г почвы. Гидролитическая кислотность почв по сравнению с исходным показателем - 1,9, возросла на 1,4-2,1
мг-экв./100 г почвы.
7. Установлено, что основным достоинствам плодосменных севооборотов, как «стержня» системы земледелия является то, что в схеме чередования
культур используется высокий эколого-биологический потенциал клевера лугового. Выявлена высокая средообразующая эффективность клевера лугового в севооборотах при увеличении его доли в схемах чередования до 20 и 40%. В этих условиях наиболее полно раскрывается его положительное влияние на урожайность
сельскохозяйственных культур плодородия почв.
8.
В результате многолетних исследований выявлено, что в плодосменном севообороте №5 за счет применения элементов биологизации и химизации
урожайность зерновых культур повысилась в 2,1 раза - с 2,07 до 4,4 т/га. Это достигается за счет применения плодосмена, сидерации, известкования, минеральных
удобрений, т.е. приемов направленных на оптимизацию основных показателей
плодородия серых лесных почв региона.
9. Анализ экономической эффективности свидетельствует о том, что
наиболее высокую продуктивность в стоимостном выражении обеспечивал плодосменный севооборот №5 с применением сидерации и известкования – 23870
руб./га. В этом севообороте был получен самый высокий чистый доход – 15886
руб./га. Наиболее высокая себестоимость 1 т з .ед . была в зернопаровом севообороте № 1 – 4043 руб. Плодосменные севообороты с использованием высокого
биоэкологического потенциала клевера лугового позволяют получить дешевые
высокобелковые корма, себестоимость 1 т з. ед. кормовых культур которых составляла 1930 – 2600 руб., рентабельность - 116 – 198 %, чистый доход – 9206 –
9544 руб.
10. Наибольшее накопление энергии в произведенной (выращенной)
продукции было в севообороте №4, в котором наиболее полно использовался биоэкологический потенциал клевера лугового – 170 464 Мдж. До 40% всей произведенной энергии поступало в запас почвенного плодородия - 67750Мдж. Коэффициент энергетической эффективности составил 2,5.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Результаты проведенных исследования служат научно-методической основой разработки и дальнейшего совершенствования системы севооборотов региона с использованием биологизации, экологизации и химизации.
2. Схемы разрабатываемых севооборотов имеют преимущество так как короткоротационные (4-5 полей), удобные для освоения, насыщенные адаптивными
культурами.
31
3. В разрабатываемых севооборотах регона должен использоваться высокий эклого-биологический потенциал клевера лугового, обладающего многофункциональностью хозяйственного использования и редьки масличной способных выполнять опорную и средообразующую функции, обеспечивающих зерновые и зернофуражные культуры оптимальными условиями увлажнения и легкодоступнымиэлементами минерального питания.
4. Научные экспериментальные данные по проблеме совершенствования
системы зональных севооборотов с сидерацией используются в программах подготовки бакалавров, магистров и аспирантов по курсам Земледелия и Агрохимии.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1. Дмитриев, Н.Н. Эффективность минеральных удобрений на фоне их
длительного внесения при возделывании яровой пшеницы / Н.Н. Дмитриев // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2008. - № 2. - С. 31-33.
2. Дмитриев, Н.Н. Влияние длительного внесения минеральных удобрений в стационарном севообороте на урожайность пшеницы и ячменя и динамику
аммонийного азота / Н.Н. Дмитриев // Вестник ИрГСХА. – 2011. - № 46.- С.1319.
3. Дмитриев, Н.Н. Систематическое применение удобрений как фактор
стабилизации плодородия серых лесных почв и продуктивности яровой пшеницы
/ Н.Н. Дмитриев // Вестник ИрГСХА. – 2011. - № 47. – С. 7-13.
4. Дмитриев, Н.Н. Статистики и модели урожая яровой пшеницы в динамике многолетних рядов на светло серой лесной почве Прибайкалья / Н.Н. Дмитриев, Л.В. Будажапов // Вестник ИрГСХА. - 2012.- № 49. - С. 7-14.
5. Дмитриев, Н.Н. Статистики урожая ячменя в динамике многолетних
рядов на светло серой лесной почве Прибайкалья / Н.Н. Дмитриев, Л.В. Будажапов, Н.И. Мохосова // Вестник ИрГСХА. – 2012. - № 50. – С. 7-13.
6. Дмитриев, Н.Н. Влагообеспеченность и уровень урожая зерновых культур в лесостепи Прибайкалья / Н.Н. Дмитриев // Достижения науки и техники
АПК. – 2012. - № 12. – С. 27-29.
7. Дмитриев, Н.Н. Баланс элементов питания в зернопаровом севообороте
длительного стационарного опыта / Н.Н. Дмитриев, В.В. Житов, Н.И. Мохосова
// Вестник ИрГСХА. – 2013. - № 54. – С. 15-20.
8. Дмитриев, Н.Н. Агроэкологическая оценка удобрений в длительном
стационарном опыте / Н.Н. Дмитриев // Вестник ИрГСХА. – 2013. - № 55. – С. 713.
9. Дмитриев, Н.Н. Продуктивность пшеницы и ячменя в плодосменном
севообороте при комплексном внесении извести и удобрений / Н.Н. Дмитриев,
Е.Н. Дьяченко, А.Т. Шевелев // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки.
– 2014. - № 1. – С. 17-25.
10. Дмитриев, Н.Н. Влияние минеральных удобрений и извести на урожайность ячменя в плодосменном севообороте на серой лесной кислой почве Иркут32
ской области / Н.Н. Дмитриев, Е.Н. Дьяченко // Вестник ИрГСХА. – 2014. - №
60.– С. 7-12.
11. Дмитриев, Н.Н. Продуктивность культур плодосменного севооборота
на серых лесных почвах Прибайкалья и факторы ее определяющие / Н.Н. Дмитриев, Е.Н. Дьяченко // Вестник ИрГСХА. – 2014. - № 61 – С. 7-12.
12. Дмитриев, Н.Н. Систематическое применение удобрений как фактор
стабилизации плодородия серых лесных почв и продуктивности пшеницы и ячменя в зернопаровом севообороте / Н.Н. Дмитриев, Г.П. Гамзиков // Агрохимия. –
2015. - № 2. – С. 3-12.
13. Дмитриев, Н.Н. Факторы определяющие продуктивность культур плодосменного севооборота на кислых серых лесных почвах Прибайкалья и их эффективность / Н.Н. Дмитриев, Е.Н. Дьяченко // Вестник ИрГСХА. – 2015. – № 71.
- С. 7-13.
14. Дмитриев, Н.Н. Сравнительное влияние извести и удобрений на продуктивность пшеницы и ячменя в плодосменном севообороте / Н.Н. Дмитриев,
Е.Н. Дьяченко // Вестник ИрГСХА. – 2016. – № 76. - С. 31-34.
15. Дмитриев, Н.Н. Биоэнергетическая эффективность севооборотов, удобрений и известкования в условиях Предбайкалья / Н.Н. Дмитриев // Вестник ИрГСХА. – 2016. – № 77 - С. 26-34.
Монографии и учебные пособия
16. Плодородие почв, эффективность удобрений и методы оптимизации
питания растений в земледелии Иркутской области / В.В. Житов, А.А. Долгополов, Н.Н. Дмитриев, Л.Р. Прокопьева. - Иркутск, ИрГСХА. – 2000. – 144 с.
17. Погодные условия и эффективность минеральных удобрений под зерновые культуры в условиях лесостепи Приангарья / В.В. Житов, А.А. Долгополов,
Н.Н. Дмитриев, А.К. Хаданов. - Иркутск, ИрГСХА. – 2006. – 228 с.
18. Адаптивно-ландшафтная система земледелия Иркутской области / В.И.
Солодун, В.Т. Мальцев, Н.Н. Дмитриев, Ф.С. Султанов и др. - Иркутск, ГНУ
ИНИИСХ. – 2011. – 191 с.
19. Сидеральная система земледелия Предбайкалья / Ш.К. Хуснидинов,
Н.Н. Дмитриев, Г.О. Такаландзе, Р.В. Замащиков. – М.: Изд-во «Перо». - 2014. –
232 с.
20. Адаптивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур
в условиях Иркутской области / Н.Н. Дмитриев, В.И. Солодун, Ф.С. Султанов,
А.А. Разина и др. – Иркутск, Изд-во ИрГАУ, 2015. – 132 с.
21. Актуальные приемы адаптивной агротехники в условиях усиления засух в Иркутской области / Н.Н. Дмитриев, В.И. Солодун, Ф.С. Султанов, А.А.
Разина и др. – Иркутск, Изд-во ИрГАУ, 2015. – 180 с.
22. Научно-методические основы применения удобрений и мелиорантов в
Предбайкалье / Ш.К. Хуснидинов, Н.Н. Дмитриев, Бутырин М.В., Романчук Е.И.
– Иркутск: Изд-во Иркутский ГАУ, 2017. – 248 с.
33
Рекомендации
26. Адаптивные технологии производства продукции растениеводства в
системах земледелия Приангарья: агротехнические рекомендации / сост. В.И. Солодун …Н.Н. Дмитриев [и др.]; под ред. В.А. Останина / Иркутский НИИСХ. –
Иркутск. - 2009. – 154 с.
27. Полевые работы в Сибири в 2010 году: рекомендации /сост. А.С. Донченко… Н.Н. Дмитриев [и др.]; под общ. ред. А.С. Донченко, Н.И. Кашеварова,
В.К. Каличкина/ Сиб. регион. отд-ние. рос. акад. с.-х. наук. - Новосибирск, 2010. –
215 с.
28. Приемы адаптивной агротехники в условиях возможного проявления
засухи в Приангарье: рекомендации / сост. В.И. Солодун… Н.Н. Дмитриев [и
др.]; под общ. ред. В.И. Солодуна / Иркутский НИИСХ. – Иркутск, 2011. – 34 с.
29. Противозасушливая агротехника в Иркутской области: рекомендации /
сост. В.И. Солодун… Н.Н. Дмитриев [и др.]; под общ ред. В.И. Солодуна / Иркутский НИИСХ. – Иркутск, 2012. – 53 с.
31. Ресурсосберегающая система кормопроизводства Иркутской области в
условиях недостатка влаги: рекомендации / сост. Н.Н. Дмитриев…[и др.]; под
общ. ред. С.Г. Гренды / ИрГСХА. – Иркутск, 2012. – 22 с.
32. Усовершенствованная технология использования клевера на сидерат в
условиях Прибайкалья: рекомендации / сост. Е.Н. Дьяченко, Н.Н. Дмитриев, А.Т.
Шевелев / ИрГСХА. – Иркутск, 2012. – 10 с.
33. Агротехнологии производства кормов в Сибири: практическое пособие
/сост. Н.И. Кашеваров … Н.Н. Дмитриев [и др.]; под ред. Н.И. Кашеварова Рос.
акад. с.-х. наук. Сиб. регион. отд-ние. СИБНИИ кормов. - Новосибирск, 2013. 248 с.
34. Агроэкологическая оценка эффективности минеральных удобрений в
плодосменном севообороте в условиях Прибайкалья: рекомендации /сост. Е.Н.
Дьяченко, Н.Н. Дмитриев, А.Т. Шевелев, Л.В. Радикевич / ГНУ Иркутский НИИСХ. – Иркутск, 2012. – 21 с.
35. Полевые работы в Сибири в 2014 году: рекомендации /сост. А.С. Донченко… Н.Н. Дмитриев [и др.]; под общ. ред. А.С. Донченко, В.К. Каличкина,
Н.И. Кашеварова / Сиб. регион. отд-ние. рос. акад. с.-х. наук. - Новосибирск, 2014.
– 215 с.
36. Применение поукосной и полной сидерации в условиях Приангарья:
рекомендации / сост. Е.Н. Дьяченко, Н.Н. Дмитриев, А.Т. Шевелев / ГНУ Иркутский НИИСХ. – Иркутск, 2014. – 17 с.
Диплом
37. Усовершенствованная технология возделывания зерновых культур,
адаптированная к агроландшафтам Предбайкалья: диплом за лучшую завершенную научную разработку 2012 года / Президиум Рос. акад. с.-х. наук. – 2012.
В других изданиях опубликовано 33 статьи.
34
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа