Эффективность технологии возделывания сельскохозяйственных культур в севооборотах юго-запада нечерноземной зоны россии

Интенсификация земледелия значительно расширила возможности управления почвенным плодородием и продуктивностью возделываемых культур, в том числе за счет оптимизации их минерального питания. Удобрения создают оптимальный режим питания растений макрои микроэлементами, а научное регулирование объемов их внесения позволяет реализовать потенциальную продуктивность растений по количеству и качеству урожая (Никити-шен, 1984; Орлов, 1992; Новиков, 1993; Плющиков, 1998; Мерзлая, 2002; Ми-неев, 2004; Малявко, Белоус, Шаповалов, 2010). Анализ мирового земледелия выявил, что между уровнем плодородия почвы, применением удобрений, урожайностью сельскохозяйственных культур и валовым сбором продукции растениеводства существует прямая зависимость (Авдонин, Лебедев, 1970; Панни-ков, 1977; Иванов, 1978; Ганжара, 1987; Романенко и др., 1996; Державин, 1998; Ладонин, 1998; Богдевич, Лапа, 1998; Кореньков, 1999; Авдеев, Шафран, 2000).

Высокая эффективность аграрного комплекса страны базировалась на существенном уровне плодородия почвы в результате интенсивного применения органических и минеральных удобрений, известкования и фосфоритования. В настоящее время развитие сельского хозяйства основывается на биологиза-ции земледелия, определяясь принципами самоокупаемости, энергосбережения и экологической безопасности.

На современном этапе возникают определенные трудности по компенсации средств химизации, применяемых ранее в значительных количествах, агротехническими и биологическими мерами повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Проблема эта сложная и, как показывает опыт зарубежных стран, чаще всего ведет к снижению сборов продукции растениеводства, в том числе и зерна. В наших условиях стоит более сложная задача — увеличить валовые сборы высококачественного продовольственного зерна и другой растениеводческой продукции при возможно меньшем применении дорогостоящих средств химизации. Речь идет о существенной корректировке ранее рекомендуемых интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Снижение уровня применения органических, минеральных удобрений и пестицидов важно не только по экономическим соображениям, но и с учетом экологической обстановки, в особенности, на юго-западе Нечерноземной зоны России. Продукция растениеводства должна быть экологически безопасной от целого ряда веществ, которые усугубляют отрицательное действие радионуклидов.

Данные обстоятельства вынуждают заняться разработкой биологизиро-ванных систем воспроизводства почвенного плодородия, основанных на замкнутом круговороте веществ и энергии в агроэкосистемах, снижении отрицательного воздействия средств химизации на окружающую среду и качество получаемой растениеводческой продукции. Реальным направлением реализации этих задач является внесение в почву вегетативной массы растений (сидератов и неиспользуемой в хозяйстве соломы), навоза, сапропеля и других органических материалов. Анализ баланса использования соломы в целом по стране показывает, что 70 млн. т можно запахивать в почву после уборки зерновых с последующим внесением жидкого навоза или азота минеральных удобрений. С одной тонной соломы в почву возвращается 6−7 кг азота, 3 кг фосфора и 16 кг калия, а удобрение соломой повышает доступность фосфора и калия в почве.

Необходимо уделять должное внимание промежуточным посевам и пожнивным сидератам. Для этих целей пригодны редька масличная, горчица белая, озимый и яровой рапс, узколистный и желтый люпин, сераделла. При этом зеленую массу (10−20 т/га) убирают на корм, а заделывают корневые остатки, которые позволяют увеличить применение органического вещества.

В условиях радиоактивного загрязнения дерново-подзолистых песчаных почв объемы использования традиционных и альтернативных источников органического вещества позволяют поддерживать созданный ранее довольно высокий их уровень плодородия, обеспечивать устойчивую продуктивность пашни, получать продукцию в пределах допустимых норм СанПиН-2.3.2.1078−01.

Рассматривая элементы технологии, следует отметить, что агротехнические приемы на песчаных почвах в меньшей степени влияют на формирование урожая. Прежде всего, это связано с наличием малого гумусового горизонта, который ограничивает глубину вспашки (20−22 см) — бесструктурностью почвыотсутствием севооборотов, предполагающих чередование разноглубинных обработок.

Совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых песчаных почвах основано на применении различных систем удобрений в севообороте, так как это важнейший фактор, обеспечивающий стабильность урожайности и продуктивности пашни.

Рассматриваемые системы удобрений различных технологий предусматривают использование под культуры севооборота, как повышенных доз органических удобрений отдельно и в сочетании с минеральными, так и уменьшенных — в 2−3 раза. Проведенные научные исследования обосновывают применение в качестве органических удобрений, излишков соломы озимой ржи и пожнивного сидерата (редька масличная), и внесение минеральных удобрений в сочетании с соломой и сидератом.

Это дает возможность предложить сельскохозяйственному производству всех форм собственности, научно-обоснованные рекомендации по применению систем удобрений в различных технологиях — интенсивной, биологической и альтернативной.

Актуальность проблемы. Удовлетворение потребностей населения страны отечественными недорогими и одновременно высококачественными продуктами питания, а сельскохозяйственных животных кормами, является важнейшей задачей современного сельскохозяйственного производства.

В земледелии решение этой проблемы связано с переходом на ресурсосберегающие, малозатратные экологические обоснованные агротехнологии возделывания полевых культур обеспечивающие высокую продуктивность, сохранение почвенного плодородия, существенную экономию энергетических и трудовых ресурсов, производство конкурентоспособной растениеводческой продукции.

Актуален также вопрос сохранения почвенного плодородия и повышения выхода сельскохозяйственной продукции за счет использования всевозможных дешевых ресурсов: соломы зерновых и бобовых культур, зеленых удобрений с запашкой надземной массы, а также стернипожнивных сидератов, которые способны обогащать почву органическим веществом. Этого требуют не только экономические, но и экологические условия, так как снижается степень загрязнения окружающей среды, почвы, сельскохозяйственной продукции. Неотложность решения данной проблемы связана с различным экономическим положением сельскохозяйственных предприятий, а результаты научных исследований дают обоснование применения оптимальных систем удобрения под каждую культуру и севооборота в целом с целью получения продукции с нормативными качественными показателями.

Цель и задачи исследований. Цель данной работы — совершенствование и энергетическое обоснование технологий возделывания сельскохозяйственных культур в севооборотах системами удобрения для производства высококачественной продукции и сохранения уровня плодородия почвы.

В связи с этим решались следующие задачи:

— дать обоснование интенсивной, биологической и альтернативной технологии возделывания сельскохозяйственных культур различных севооборотов;

— выявить влияние изучаемых технологий на урожайность возделываемых культур;

— определить качественные параметры сельскохозяйственных культур в зависимости от применяемых интенсивной, биологической и альтернативной технологий;

— изучить влияние систем удобрения технологий возделывания на продуктивность севооборотов различной направленности;

— определить накопление пожнивно-корневых остатков под влиянием систем удобрения в технологиях возделывания;

— установить и обосновать баланс элементов питания;

— исследовать изменения агрохимических показателей почвы в зависимости от систем удобрения;

— определить энергетическую эффективность интенсивных, биологических и альтернативных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Научная новизна. Впервые разработаны технологии возделывания сельскохозяйственных культур на дерново-подзолистых песчаных почвах в сиде-ральном зернопропашном и плодосменном севооборотах с оптимальными системами удоббрения в целях производства высококачественного продовольственного и фуражного зерна, грубых и сочных кормов для животноводства.

Дана сравнительная оценка технологий возделывания сельскохозяйственных культур с разными системами удобрений в севооборотах по сохранению уровня плодородия песчаных почв дерново-подзолистого типа.

Определены оптимальные системы удобрения технологий возделывания, обеспечивающие минимум энергозатрат на производство одной зерновой единицы.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Сравнительная эффективность технологий возделывания сельскохозяйственных культур по урожайности и продуктивности севооборотов с оптимальными системами удобрения.

2. Формирование сельскохозяйственной продукции с хорошими параметрами качества в зависимости от систем удобрения интенсивной, биологической и альтернативной технологии.

3. Влияние систем удобрения в технологиях возделывания на основные агрохимические показатели почвенного плодородия дерново-подзолистых песчаных почв.

4. Энергетическая эффективность технологии возделывания в севооборотах с разными системами удобрения.

Практическая значимость результатов исследований.

Научными исследованиями установлены оптимальные системы удобрения интенсивной, биологической и альтернативной технологий с разными энергетическими параметрами, которые составят основу для практических рекомендаций сельским товаропроизводителям всех форм собственности. Системы удобрения технологий возделывания разработаны под каждую культуру и севооборот в целом для получения продукции с хорошими показателями качества.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на Международной конференции «Молодые ученые — возрождению сельского хозяйства России в XXI веке» (Брянск, 2000) — Международной научно-практической конференции «Использование достижений современной биологической науки при разработке технологии в агрономии, зоотехнии и ветеринарии» (Брянск, 2002) — Международной научно-практической конференции «Технологические аспекты производства продукции растениеводства и животноводства» (Брянск, 2004) — 41 Международной научной конференции «Агрохимические приемы рационального применения средств химизации как основа повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур» (Москва, 2007) — Международной научно-практической конференции «Инновации в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (Горки, 2010) — Международной научно-методической конференции учреждений участников Геосети России и стран СНГ (Москва, 2010) — Международной научно-практической конференции «Агроэкологические аспекты устойчивости развития АПК на территориях, загрязненных радионуклидами» (Брянск, 2011) — Международной научно-практической конференции «Агроэкологические аспекты устойчивости развития АПК (Брянск, 2011) — Международной научной конференции «Эффективность использования удобрений и других средств химизации в целях воспроизводства плодородия почв и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур» (Москва, 2011).

Материалы диссертации доложены, обсуждены на заседаниях кафедры растениеводства и общего земледелия ФГБОУ ВПО «Брянская ГСХА» и Ученого совета ГНУ НСОС ВНИИ люпина.

Публикации результатов исследований. Результаты диссертационной работы опубликованны в 42 научных изданиях, в том числе: 5 монографий, 12 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Организация исследований и личный вклад автора. Личное участие автора заключается в разработке методики экспериментов, постановке и организации проведения полевых и лабораторных опытов, получении основной части экспериментального материала (85%), анализе и интерпретации результатов, проведении статистической и энергетической оценки данных исследований, формулировании закономерностей, выводов и рекомендаций производству.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, списка литературы, включающего 593 источника, в том числе 42 на иностранных языках, изложена на 362 страницах компьютерного текста, содержит 118 таблиц, 10 рисунков и 36 приложений.