Почвенно-агрохимические параметры и урожайность яровой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья (09.02.2009)

Автор: Бакиров Назиб Багуманович

разработка концепции управления почвенным плодородием.

Научная новизна. Впервые в работе дана региональная статистическая характеристика аналитических, морфометрических показателей, агрохими-ческих свойств пахотных почв; установлена доля участия естественного плодородия почв, хозяйственной деятельности в формировании урожайности яровой пшеницы на современном этапе развития земледелия. Разработаны региональные оптимальные параметры, модели плодородия зональных почв по новой прикладной структуре, представляющие основу механизма управления почвенным плодородием, определяющие очередность практических меропри-ятий для получения высоких и устойчивых урожаев яровой пшеницы.

Предложены новые подходы расчета окупаемости (оплаты) минераль-ных и органических удобрений основной продукцией зерновых культур, оценки агроклиматических условий сельскохозяйственного года по временному ряду скользящих средних урожайности культур. По материалам корреляционного анализа между агрохимическими свойствами и урожайностью яровой пшеницы установлен лимитирующий фактор в формировании урожаев яровой пшеницы – содержание подвижного фосфора в условиях средней полосы лесостепной зоны, где преобладающими зональными почвами являются черноземы опод-золенные и выщелоченные, темно-серые лесные почвы.

Практическая значимость. Предложенная система подходов в оценке современного агрохимического состояния пахотных почв, а также выводы, вытекающие из изучения связи между свойствами почв различного уровня и продуктивностью агроценозов, предназначены для принятия управленческих решений в системе Минсельхозпрода, Агрохимической службы Республики Татарстан, а также на сельскохозяйственных предприятиях различных форм собственности. Материалы исследований позволяют целенаправленно управ-лять формированием урожаев культур и по мере возможности приближать средние урожаи культур к агроэкологическому потенциалу территории.

Предложенные автором подходы по расчету окупаемости минеральных и органических удобрений, оценке агроклиматических условий сельскохозяйственного года, использование метода скользящей средней урожайности яровой пшеницы для определения современного уровня продуктивности пахотных почв имеют как практическое значение, так и методическую ценность.

Положения, выносимые на защиту

1. Для оперативного управления предлагается прикладная структура модели почвенного плодородия, состоящая из блока динамичных и устой-чивых свойств.

2. Для исследования связи между почвенными свойствами и продук-тивностью агроценозов наиболее оптимальны скользящие средние временного ряда урожайности яровой пшеницы, длина шага которых отражает цикл (элементы) солнечной активности.

3. Особенности связи между урожайностью яровой пшеницы и агро-химическими свойствами выявляют долю участия почвенного, хозяйственного факторов и погодных условий в составе продукции агроценозов.

Апробация работы. Основные теоретические и практические резуль-таты исследований докладывались и обсуждались на Международных, Всерос-сийских, региональных научных, научно-практических конференциях (Уфа, 2000; Алматы, 2000, 2001, 2004, 2005; Чебоксары, 2000; Казань, 2001, 2002, 2003, 2005, 2006; 2008; Рязань, 2001; Москва, 2002, 2005; Ижевск, 2002; Новосибирск, 2004; Томск, 2005; Ставрополь, 2006; Нижний Новгород, 2008; Ростов-на-Дону, 2008; Санкт-Петербург, 2006, 2008). По материалам диссер-тации опубликовано 50 работ, из них 11 – в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией .

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, десяти глав, основных выводов, списка литературы и приложений к отдельным главам. Работа изложена на 420 страницах компьютерного текста, включает 155 таб-лиц, 39 рисунков и 2 приложения. Список литературы представлен 375 источ-никами, в том числе 25 – на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Объект и методика исследований. Объект исследования занимает Западное Закамье Среднего Поволжья западного крыла Предураль-ской провинции (Природно-сельскохозяйственное районирование земельного фонда СССР, 1975; Природно-сельскохозяйственное районирование и исполь-зование земельного фонда СССР, 1983).

В состав изучаемого региона входят 8 административных районов (Аксубаевский, Алексеевский, Алькеевский, Новошешминский, Нурлатский, Спасский, Черемшанский, Чистопольский) общей площадью 14 937 км2. Регион занимает ведущее положение в производстве товарного зерна, имеет высокий удельный вес в производстве продуктов животноводства.

Геоморфологическое строение и характеристика геологического строе-ния детально рассматриваются в работах ученых Казанского государственного университета (Сементовский, Батыр, Ступишин, 1951; 1960; Селивановский, 1962; Сементовский, 1963; Батыев, Ступишин, 1972 и др.). Западное Закамье занимает нижнюю ступень равнины, возвышающейся с западных границ (река Волга) на восток до Бугульминского плато (Ступишин, 1962). 35,4 % тер-ритории находится над уровнем моря до 100 м, 63,6 % – на уровне 100–200 м.

Почвообразующими породами служат делювиальные, элювиально-делювиальные отложения, иногда – элювий коренных пород (Винокуров, 1962; Копосов, Бакиров, 2004).

Естественная растительность – широколиственные леса и луговая степь. В настоящее время лесные массивы в основном уничтожены, сохранились на водоразделах, крутых склонах (Марков, Маркова, 1964).

Климат – умеренно континентальный. Среднегодовая температура – 3,3 – 3,5 оС, июля – 18,9 – 19,2 оС, января ? -13,7 оС. Сумма активных температур – более 2250 оС, длина вегетационного периода – 125 – 136 дней. Годовое количество осадков варьируется от 501 до 527 мм, за теплый период – от 341,9 до 357 мм. Оно также варьируется как по годам, так и по сезонам, месяцам, что характерно для континентального климата. Весенние запасы продуктивной влаги составляют 134 – 172 мм.

Земли сельскохозяйственного назначения занимают 965,6 тыс. га, а сельскохозяйственные угодья – 913,5 тыс. га, в том числе пашня – 778,4 тыс. га. Ведущими культурами являются традиционные зерновые (48,9 %), среди них преобладает яровая пшеница (16,4 %). Доля кормовых культур высокая – 34,2%, чистые и сидеральные пары занимают 14,4 %.

Удельный вес кормовых культур отражает развитое животноводство. Поголовье КРС составило 159,4 тыс. голов, 121,3 тыс. свиней и 8,5 тыс. лошадей.

Характерная черта современного земледелия ? применение минераль-ных и органических удобрений на фоне известкования и фосфоритования кислых почв (табл. 1).

Т а б л и ц а 1

Насыщенность пашни органическими и минеральными удобрениями, площади известкования и фосфоритования (фрагмент)

Годы Минеральные удобрения,

кг д.в./га Органические удобрения,

Среднее* 64,8 2,93 4,72 2,71

Примечание: сумма и среднее за 1974 ? 2004 годы.

Насыщенность агрохимикатами гектара пашни достигала наивысших показателей в конце 1980-х и в начале 1990-х годов. В настоящее время количество используемых минеральных удобрений составляет 50 ? 70 кг д.в./га, также сни-зилась насыщенность пашни органическими удобрениями до 0,8 ? 1,1 т/га.

Почвенный покров земель сельскохозяйственного назначения представ-лен лесостепными черноземами (оподзоленные, выщелоченные, типичные) ? 68,4 %, серыми лесными (преобладают темно-серые лесные почвы) ? 23,5 % и дерново-подзолистыми почвами – 1,2 %. Остальную площадь занимают лугово-черноземные (2,6 %), аллювиальные, гидроморфные и другие почвы. Преобладающим гранулометрическим составом являются тяжелые суглинки и легкие глины. Супесчаные и легкосуглинистые разновидности зональных почв имеют незначительное распространение. Ареалы суглинистых разновидностей, в основном, встречаются в Алькеевском, Алексеевском и Спасском районах.

Работа представляет обобщение накопленного фактического материала. Проведен анализ урожайности яровой пшеницы, насыщенности пашни агрохимикатами, агрохимических свойств временного ряда на уровне административных районов, охватывающего 1970 ? 2004 годы. Использованы накопленные материалы крупномасштабных почвенных исследований ? до 2420 почвенных разрезов.

Статистическая обработка проведена по Е.А. Дмитриеву (1972, 1995), В.И. Савичу (1972), П.Ф. Рокицкому (1973), Б.А. Доспехову (1985). Использован также опыт работы С.И. Соколова (1929,1949), И.Г. Важенина (1963), И.А. Крупеникова (1967), Н.А. Миронова и др. (1975), И.П. Охинько и др. (1991), а также других ученых.

Статистические параметры получены обработкой показателей свойств и морфометрических измерений на уровне генетических горизонтов. В ходе обработки каждый признак характеризуется объемом выборки (n), средней арифметической (М), предельными значениями (Max, Min), среднеквадрати-ческим отклонением (?), ошибкой средней арифметической (m), коэффи-циентом вариации (V) и показателем точности (Р).

В обработке временного ряда урожайности яровой пшеницы применен относительно редко встречающийся в агропочвоведении метод скользящих средних. Возможность и результативность использования этого метода нами была рассмотрена ранее (Давлятшин, Бакиров, 1999, 2001, 2005, 2007а,б, 2008).

Глава II. Теоретические предпосылки устойчивого и экологи-ческого земледелия. Проанализированы взгляды на развитие земледелия и формирование урожайности зерновых культур от эпохи древних цивилизаций, феодализма, капитализма и до наших дней. Детальное внимание уделяется развитию взглядов теории минерального питания от макроэлементов до микроэлементов в современной трактовке ученых.

Определен потенциал урожайности яровой пшеницы по теплообеспечен-ности, влагообеспеченности и подвижным элементам питания. Максимальной высотой урожаев культур местности является потенциал по влаге, который для региона равен 40 – 50 ц/га. Настоящий уровень урожаев зерновых культур – 25 – 35 ц/га, потенциал по влаге и разница между ними (15 ? 25 ц/га) указывают на возможности роста урожаев культур. Для достижения потенциала по влаге необходимо проводить три стадии оптимизации почвенных свойств. 1-я стадия – оптимизация содержания подвижных динамичных элементов питания, мощ-ности пахотного горизонта; 2-я стадия – оптимизация устойчивых почвенных свойств (содержания гумуса, состава и суммы поглощенных оснований); 3-я стадия – оптимизация фундаментальных свойств (гранулометрического, минералогического состава, строения почвенного профиля). Выявлена связь между уровнем варьирования показателей свойств в разрезе этих групп и подходом их оптимизации и управления. В настоящее время проводится оптимизация динамичных свойств, для которых характерен высокий уровень варьирования.

Глава III. Почвенно-экологическое состояние пахотных почв. Дана статистическая характеристика параметров морфологического строения, содер-жания гумуса, подвижных элементов питания, состава емкости поглощения, рН суспензии по зональным представителям почв тяжелосуглинистого и гли-нистого гранулометрического состава.

Статистические показатели получены для всех представителей зональных и экстразональных почв: дерново-подзолистых, светло-серых, серых и темно-серых лесных почв, черноземов оподзоленных, выщелоченных и типичных. Для иллюстрации приводятся среднестатистические показатели зональных почв (табл. 2).

Т а б л и ц а 2

Среднестатистические параметры зональных почв (фрагмент)

Гори-зонты Нижн. граница, см Частицы


загрузка...