Эффективность технологий возделывания сельскохозяйственных культур в севооборотах юго-запада Нечерноземной зоны России тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.01, доктор сельскохозяйственных наук Бельченко, Сергей Александрович

• Бельченко, Сергей Александрович
• доктор сельскохозяйственных наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Бельченко, Сергей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Агроклиматические ресурсы.

1.2. Характеристика почв.

ГЛАВА 2. СХЕМЫ ОПЫТОВ, ПРОГРАММА И МЕТОДИКА

ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

ГЛАВА 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В СЕВООБОРОТАХ ЮГО-ЗАПАДА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ

РОССИИ.

3.1. Влияние технологий возделывания с различными системами удобрения на урожайность сельскохозяйственных культур.

3.1.1. Картофель.

3.1.2. Яровой ячмень, овес и яровая пшеница.

3.1.3. Озимая рожь, озимая пшеница и озимая тритикале.

3.1.4. Кукуруза.

3.1.5. Люпин на зеленую массу.

3.1.6. Однолетняя бобово-злаковая смесь на зеленую массу.

3.1.7. Кормовая свекла.

3.2. Продуктивность севооборотов.

3.2.1. Сидеральный севооборот.

3.2.2. Зернопропашной севооборот с разной насыщенностью зерновыми

3.2.3. Плодосменный севооборот.

3.3. Роль севооборотов в накоплении пожнивно-корневых остатков.

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА КАЧЕСТВО

ПРОДУКЦИИ.

4.1. Картофель.

4.1.1. Содержание сухого вещества и крахмала.

4.1.2. Витаминный и аминокислотный состав.

4.1.3. Кулинарные качества.

4.1.4. Накопление нитратов, тяжелых металлов и цезия-137.

4.2. Влияние технологий возделывания на качество зерновых культур.

4.2.1. Яровой ячмень.

4.2.2. Овес.

4.2.3. Озимая рожь.

4.3. Кукуруза на зеленую массу и силос.

4.3.1. Кормовые показатели.

4.3.2. Содержание тяжелых металлов и цезия-137.

4.3.3. Накопление NPK в зеленой массе кукурузы.

4.4. Изменение качества зеленой массы люпина и однолетней бобо-во-злаковой смеси.

4.4.1. Питательная ценность и химический состав корма.

4.4.2. Роль систем удобрений в технологиях возделывания в накоплении тяжелых металлов и цезия

4.5. Кормовая свекла.

4.5.1. Кормовые достоинства корнеплодов.

4.5.2. Влияние систем удобрений в технологиях возделывания на содержание макро и микроэлементов.

4.5.3. Изменение содержания тяжелых металлов, нитратов и цезия-137.

ГЛАВА 5. БАЛАНС ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В СЕВООБОРОТАХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.

5.1. Сидеральный севооборот.

5.2. Зернопропашной севооборот с разной насыщенностью зерновыми

5.3. Плодосменный севооборот.

ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР НА ОСНОВНЫЕ АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЧВЫ.

6.1. Изменение химических свойств почвы.

6.2. Изменения гумуса, подвижного фосфора, обменного калия и их форм.

6.3. Влияние агрохимических средств на плодородие серой лесной легкосуглинистой почвы.

ГЛАВА 7. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ

ВОЗДЕЛЫВАНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ В СЕВООБОРОТАХ

7.1. Сидеральный севооборот.

7.2. Зернопропашной севооборот с разной насыщенностью зерновыми

7.3. Плодосменный севооборот.

ВЫВОДЫ.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эффективность технологий 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 макро- и 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 почвы; отсутствием 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 стерни; пожнивных 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.