Формирование продуктивных агрофитоценозов зерновых культур и повышение плодородия каштановых почв под влиянием биомелиорации в сухстепной части Заволжья (06.07.2009)

Автор: Денисов Константин Евгеньевич

на базе параметрического анализа определить условия равновесных состояний основных агрофизических показателей плодородия каштановых почв в сухостепной зоне Заволжья;

показать возможность и эффективность использования различных многолетних трав в качестве фитомелиорантов в сухостепной части Заволжья;

создать математическую модель управления мелиоративными приемами повышения плодородия каштановых почв и продукционными процессами зерновых культур;

рассчитать биоэнергетическую и экономическую эффективность изучаемых биомелиоративных приемов повышения плодородия каштановых почв и повышения продуктивности зерновых культур в сухостепной части Заволжья.

Научная новизна. Дано теоретическое обоснование особенности роста, развития и процессов фотосинтеза зерновых культур под влиянием биологических мелиорантов и условий их применения в семипольном зернопропашном севообороте в сухостепном Заволжье.

Выявлено влияние биомелиорантов и их сочетаний на агрофизические свойства почвы и урожайность культур в севообороте, установлены взаимосвязи основных агрофизических параметров плодородия почвы с урожайностью зерновых культур.

Изучена биомелиоративная роль запашки соломы и фитомелиоративная роль житняка в повышении плодородия каштановых почв в сухостепной части Заволжья в сравнении с внесением минеральных удобрений. Произведена оценка воздействия соломы озимой пшеницы и соломы нута как зернобобовой культуры на водно-физические свойства почвы, питательный режим растений, накопление осенне-зимней влаги и на продуктивность яровой пшеницы. Выявлена роль различных паров в формировании урожайности озимой пшеницы. Дана оценка действия соломы ячменя, сидератов (донника), многолетних трав (житняка) на фоне обычной вспашки и мелиоративной обработки на водно-физические свойства каштановой почвы, ее питательный режим, накопление влаги и продуктивность озимой пшеницы.

В условиях острозасушливой сухостепной зоны Заволжья изучена особенность развития по годам произрастания основных злаковых и бобовых многолетних трав и их влияние на физические и агрохимические свойства каштановых почв, содержание гумуса в них, на интенсивность структурообразования.

Установлена математическая взаимосвязь урожайности озимой, яровой твердой и мягкой пшеницы и многолетних трав с факторами плодородия каштановой почвы, что дает возможность управлять формированием продуктивности этих культур и качеством зерна.

На основании математического анализа экспериментальных данных выявлена и оценена зависимость факторов почвенного плодородия от количества поступающего в почву свежего органического вещества.

Разработан параметрический анализ равновесного состояния основных агрофизических показателей почвенного плодородия и приемы его стабилизации.

Практическая значимость состоит в разработке рекомендаций по применению биомелиорантов и их сочетаний на каштановых почвах. Даны рекомендации по выбору наиболее эффективных из них в конкретных условиях и технологии их применения на основе параметрического анализа и математического моделирования.

Научно обоснованное применение подходящих для данных условий биомелиорантов дает возможность предупредить развитие деградации каштановых почв, улучшить их водный, воздушный и пищевой режимы, повысить продуктивность зерновых культур. Это позволит увеличить урожайность озимой пшеницы на 34,2–85,9 %, яровой мягкой пшеницы – на 28,7–60,3 %, яровой твердой пшеницы – на 27,8–55,6 %. Установлено, что для получения урожайности зерна озимой пшеницы 3,4–3,8 т/га, яровой мягкой пшеницы – 1,6–1,7, яровой твердой пшеницы – 1,4, проса – 1,5, а ячменя – 2,5 т/га необходимо обеспечить формирование площади листовой поверхности 21–35 тыс. м2/га; величину фотосинтетического потенциала – 1,0–1,5 млн м2 * сут./га при чистой продуктивности фотосинтеза в среднем за вегетацию 4–6 г/м2 * сут.

Оптимальный подбор и использование многолетних трав в качестве фитомелиорантов позволяют повысить содержание гумуса в почве на 0,04–0,08 %; снизить плотность пахотного слоя на 0,03–0,11 г/см3, подпахотного – на

0,03–0,06 г/см3; увеличить пористость аэрации на 0,3–1,1 %; улучшить структурность почвы на 11,6–19,8 %; кроме того, получить высокопитательные корма – 6,67–11,89 т/га зеленой массы и 2,22–5,86 т/га сена.

Основные положения, выносимые на защиту:

теоретическое обоснование и практическая реализация применения навоза, соломы и сидератов как биомелиорантов, посевов житняка с фитомелиоративной целью для повышения продуктивности зернопарового севооборота, предотвращения деградации и воспроизводства плодородия каштановых почв сухостепной части Заволжья;

особенности влияния агробиомелиоративных приемов на рост, развитие, процессы фотосинтеза, продуктивность и качество зерна озимой и яровой пшеницы;

обоснование возможности использования различных многолетних трав для предотвращения деградации каштановых почв в сухостепной части Заволжья;

воздействие изучаемых фитомелиорантов на улучшение агрофизических и агрохимических свойств каштановых почв;

возможная продуктивность трав-фитомелиорантов на каштановых почвах острозасушливого Заволжья;

повышение эффективности минеральных удобрений под влиянием биомелиорантов;

возможность управления агромелиоративными приемами воспроизводства плодородия почвы и повышения продуктивности культур в зернопаровом севообороте на основе математического моделирования;

энергетическая и экономическая целесообразность использования соломы, сидератов и посевов многолетних трав как биофитомелиорантов на каштановых почвах.

Реализация результатов исследований. Полученные результаты исследований прошли производственную проверку в хозяйствах Марксовского, Краснокутского и Ровенского районов Саратовской области на площади 1800 га. Предлагаемые агроприемы позволили увеличить урожайность озимой пшеницы на 32–41 %; яровой пшеницы – на 20–27 %; многолетних трав – в 1,5 раза. Полученные материалы по применению био- и фитомелиорантов широко используются при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по курсам «Растениеводство», «Земледелие», «Системы земледелия» и «Агроландшафтное земледелие».

Апробация работы. Основные положения исследований были доложены на международных и всероссийских конференциях (Пенза, 2003, 2004) на Межрегиональной научной конференции ученых и специалистов АПК Приволжского федерального округа (Саратов, 2003), на научных конференциях ученых и аспирантов, посвященных 115-летию и 117-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова (Саратов, 2002, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 70 печатных работ, из них 14 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, девяти глав, выводов и предложений производству. Она изложена на 362 страницах компьютерного текста, включает в себя 26 рисунков, 103 таблицы. Список использованной литературы насчитывает 596 источников, в т.ч. 18 – на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Условия и методика проведения исследований

Экспериментальная работа выполнялась с 1999 по 2008 год на полях Краснокутской селекционной опытной станции Краснокутского района Саратовской области. Почвы участка – каштановые среднемощные тяжелосуглинистые. Они обладают высокими влагоемкостью и водоудерживающей способностью. Содержание гумуса в пахотном слое – 3,3–3,4 %. Обеспеченность подвижным фосфором – низкая, а калием – высокая для всех сельскохозяйственных культур. На долю натрия приходится 3,1–3,6 % от суммы поглощенных оснований, что характеризует почвы как слабосолонцеватые. Почвенный профиль до глубины 140 см не засолен, плотный остаток составляет 0,040(0,56 %. Но с глубины 140 см отмечается свободная сода в количестве 0,01 %. Каштановые тяжелосуглинистые почвы, на которых проводились наши исследования, являются типичными для Центрального левобережного Заволжья.

Климат района проведения опыта – резко континентальный, засушливый. Отличается высокой испаряемостью и недостаточным выпадением атмосферных осадков, низкой относительной влажностью воздуха, резким колебанием температуры воздуха и почвы. С мая по сентябрь испаряемость почти в 3 раза превышает выпадающие за это время осадки. Годовая сумма осадков составляет 302 мм, испаряемость – 800 мм.

За период проведения опытов острозасушливым был 1999 г. (ГТК = 0,32); засушливыми: 2001; 2002; 2007 и 2008 гг. (ГТК = 0,45–0,58); сравнительно влажным – 2004 г. (ГТК = 0,74); влажными: 2000; 2003; 2005 и 2006 гг. (ГТК = 0,82–0,89).

Схемы опытов

Закладку опытов осуществляли в соответствии с общепринятой методикой (Доспехов Б.А., 1985; руководства ВАСХНИЛ; НИИСХ Юго-Востока, 1973, и др.) на стационарных участках в 7-польном зернопаровом севообороте: пар ( озимая пшеница ( яровая твердая пшеница ( нут ( яровая мягкая пшеница ( просо ( ячмень по следующим схемам.

Опыт № 1 по изучению влияния внесения в почву соломы, сидератов и навоза на урожайность культур в севообороте:

Контроль – без удобрений.

Солома: пар (солома ячменя) – озимая пшеница – яровая пшеница (солома озимой пшеницы) – нут (Р30) – яровая пшеница (солома нута) – просо (солома яровой пшеницы) – ячмень.

Навоз: чистый пар (30 т/га навоза) – озимая пшеница – яровая пшеница – нут – яровая пшеница – просо – ячмень.

Навоз + солома: чистый пар (30 т/га навоза + соломы ячменя) – озимая пшеница – яровая пшеница (солома озимых) – нут (Р30)– яровая пшеница (солома нута) – просо (солома яровой пшеницы) – ячмень.


загрузка...