Плодородие черноземных почв и приемы его воспроизводства в условиях Центрального Предкавказья
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Почвоведение
Издательство:
Ставропольский государственный аграрный университет
Автор:
Власова Ольга Ивановна
Год издания: 2014
Кол-во страниц: 308
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
ВО - Магистратура
ISBN: 978-5-9596-0962-7
Артикул: 622017.01.99
Изложены и обобщены данные двух многолетних стационарных опытов по изучению влияния культур севооборота и способов обработки почвы на агрофитоценоз озимой пшеницы. В условиях зоны умеренного увлажнения Центрального Предкавказья дано научное обоснование элементам биологизации растениеводства, разработаны теоретические положения и методы совершенствования элементов системы земледелия при производстве растениеводческой продукции, установлено, что при переходе к почвозащитным обработкам почвы формируются устойчивые адаптированные к ним виды сорных растений, определен вынос питательных веществ сорными растениями. В условиях длительного стационарного полевого опыта определена роль сельскохозяйственных культур в формировании биологических показателей плодородия почвы, а также размеры поступления в почву органического вещества за счет пожнивно-корневых остатков сельскохозяйственных культур в земледелии. Рассчитаны уравнения регрессии зависимости урожайности озимой пшеницы от биологической активности почвы. Для специалистов агрономической службы, бакалавров и магистров сельского хозяйства.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ О. И. Власова ПЛОДОРОДИЕ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ И ПРИЕМЫ ЕГО ВОСПРОИЗВОДСТВА В УСЛОВИЯХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ МОНОГРАФИЯ Ставрополь «АГРУС» 2014
УДК 631.452 ББК 40.3 В58 Рецензенты: доктор сельскохозяйственных наук, академик РАСХН, профессор В. М. Пенчуков; доктор сельскохозяйственных наук, профессор А. И. Войсковой Власова, О. И. В58 Плодородие черноземных почв и приемы его воспроизводства в условиях Центрального Предкавказья : монография / О. И. Власова. – Ставрополь : АГРУС Ставропольского гос.аграрного ун-та, 2014. – 308 с. ISBN 978-5-9596-0962-7 Изложены и обобщены данные двух многолетних стационарных опытов по изучению влияния культур севооборота и способов обработки почвы на агрофитоценоз озимой пшеницы. В условиях зоны умеренного увлажнения Центрального Предкавказья дано научное обоснование элементам биологизации растениеводства, разработаны теоретические положения и методы совершен- ствования элементов системы земледелия при производстве растениеводческой продукции, установлено, что при переходе к почвозащитным обработкам почвы формируются устойчивые адаптированные к ним виды сорных растений, определен вынос питательных веществ сорными растениями. В условиях длительного стационарного полевого опыта определена роль сельскохозяйственных культур в формировании биологических показателей плодородия почвы, а также размеры поступления в почву органического вещества за счет пожнивно-корневых остатков сельскохозяйственных культур в земледелии. Рассчитаны уравнения регрессии зависимости урожайности озимой пшеницы от биологической активности почвы. Для специалистов агрономической службы, бакалавров и магистров сельского хозяйства. УДК 631.452 ББК 40.3 ISBN 978-5-9596- 0962-7 © ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет, 2014
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................5 1. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ МЕСТА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ ........................................................................8 2. СХЕМЫ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ..............................17 3. РОЛЬ НАУЧНО ОБОСНОВАННЫХ СЕВООБОРОТОВ В СОХРАНЕНИИ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ ..........................22 3.1.Значение севооборота в воспроизводстве почвенного плодородия, теоретические и практические аспекты обоснования чередования культур ......................................................................................................22 3.2. Роль севооборота в воспроизводстве органического вещества почвы. Накопление растительных остатков полевых культур в почве ..........31 3.3. Баланс гумуса в севообороте ..................................................................52 3.4. Влияние предшественников и основной обработки почвы на биологическую активность почвы ....................................................54 3.5. Формирование комплекса микроорганизмов в агрофитоценозе сельскохозяйственных культур..............................64 3.6. Ферментативная активность почвы в зависимости от предшественников и основной обработки почвы............................73 3.7. Токсичность почвы под озимой пшеницей в зависимости от предшественника при различных способах и приемах обработки почвы....................................................................78 4. УПРАВЛЕНИЕ ФИТОСАНИТАРНЫМ СОСТОЯНИЕМ В АГРОЦЕНОЗАХ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР .........................................90 4.1. Мониторинг условий произрастания и флористический состав сорных растений в годы проведения исследований.............................90 4.2. Потенциальная засоренность почвы семенами сорных растений в зависимости от предшествующей культуры и обработки почвы.....109 4.3. Влияние предшественников и бессменных посевов на конкурентную способность озимой пшеницы в агрофитоценозе ..............................129
4.4. Влияние элементов агротехнологий на засоренность посевов озимой пшеницы..................................................................................................146 4.5. Вынос основных элементов питания культурным и сорным компонентами агрофитоценоза ............................................................160 4.6. Аллелопатический механизм взаимовлияния культурного и сорного компонентов агрофитоценоза...............................................................164 4.7. Мониторинг распространения грибных болезней полевых культур....................................................................170 5. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АДАПТИВНО- ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ....183 5.1. Динамика влажности почвы и формирование ресурсов влаги в зависимости от элементов агротехнологий ........................................197 5.2. Строение пахотного слоя почвы в посевах озимой пшеницы в зависимости от предшественника и основной обработки почвы ..211 5.3. Структурно-агрегатный состав почвы в зависимости от основной обработки и предшественника озимой пшеницы.........216 5.4. Водопрочность структуры почвы в зависимости от основной обработки почвы и предшественника озимой пшеницы...................220 5.5. Влияние предшественников и основной обработки на плотность почвы в посевах озимой пшеницы.......................................................233 6. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ АГРОТЕХНОЛОГИЙ НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР...............................................................................................244 6.1. Оценка продуктивности зернопропашного севооборота в зависимости от применяемых технологий возделывания полевых культур .........244 6.2. Качество сельскохозяйственной продукции .......................................253 7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ...........................................................256 Заключение ....................................................................................................259 Список использованной литературы ..........................................................268
ВВЕДЕНИЕ Устойчивое и рентабельное ведение сельскохозяйственного производ ства зависит в основном от эффективного использования всех биологических ресурсов агроценоза поля. Биологизация земледелия требует прежде всего высокоинтеллектуального, наукоемкого ведения производства. Этому на правлению чуждо упрощенчество в технологиях выращивания культур. Ос новными факторами адаптивного земледелия является биологизация и эколо гизация процессов интенсификации, дифференцированное использование природных, биологических, техногенных, трудовых и других ресурсов, кон струирование экологически устойчивых и высокопродуктивных агроланд шафтов и агроэкосистем, повышение продукционной и средообразующей ро ли культивируемых видов и сортов растений. Все элементы адаптивно-ландшафтного земледелия – севообороты, об работка почвы, удобрения и т.д. – оказывают положительное влияние на био логические, агрофизические и агрохимические свойства почвы. Поэтому управление плодородием почвы на основе широкого использования биоме лиорации с применением фиторесурсов актуально с научной точки зрения и имеет большое практическое значение. Севооборот – центральное звено современных агроландшафтных сис тем земледелия, с учетом севооборотов разрабатываются все остальные эле менты системы земледелия: обработка почвы, удобрения, система защиты растений от вредителей, болезней и сорняков, шлейф сельскохозяйственных машин и орудий, система семеноводства и другие. Рациональная структура посевных площадей и система севооборотов должны быть тесно увязаны со структурой и продуктивностью других сель скохозяйственных угодий. Поэтому при проектировании системы земледелия
конкретного хозяйства агроэкономическому и агроэкологическому обосно ванию структуры посевных площадей уделяется особое внимание. Разработка перспективной структуры посевных площадей и системы севооборотов зависят от природно-географических, организационно-эконо мических, социально-демографических, технологических и экологических условий. Переход к адаптивным современным системам земледелия предусмат ривает реализацию системы мероприятий по дифференцированному исполь зованию неравномерно распределенных во времени и пространстве местных природных ресурсов (плодородия почвы, запасов влаги, радиационного и температурного режимов), приспособительных и средообразующих возмож ностей культивируемых видов растений и техногенных факторов, а также адаптивное размещение производственной и социальной инфраструктуры с целью обеспечения устойчивого роста величины и качества урожая, ресурсо энергосбережения и природоохраны. Одновременно адаптивное землеуст ройство и формирование соответствующих севооборотов выступают в каче стве важнейших средств и этапов конструирования высокопродуктивных и экологически устойчивых агроландшафтов. Главное преимущество перехода к адаптивному землеустройству состоит в том, что в нем аспекты рациональ но-дифференцированного использования местных природных ресурсов и их охраны, энергоэкономичности и устойчивого роста продуктивности агроэко систем оказываются организационно и экономически взаимосвязанными (Системы земледелия Ставрополья, 2011). Широкое применение в агропромышленном комплексе Ставропольско го края химико-техногенной системы земледелия ведет к потере плодородия почвы, снижению количества и качества производимой продукции, эрозии и дефляции почвы, получению низкорентабельной продукции.
Выходом в создавшейся ситуации является разработка и внедрение биологизированной системы земледелия во всех агропочвенных зонах Став рополья. В настоящее время одной из актуальных задач сельскохозяйственного производства является разработка и внедрение в Ставропольском крае влаго энергосберегающих технологий возделывания основных полевых культур на основе принципов биологизации, предусматривающих прежде всего мини мализацию в обработке почвы (замена вспашки поверхностными обработка ми, применение комбинированных почвообрабатывающих машин и орудий), в том числе прямой посев. Современная посевная, почвообрабатывающая и уборочная техника позволяет применять и изучать современные технологии обработки почвы, в частности поверхностные, мелкие обработки и прямой посев, что значительно снижает затраты на производство продукции, внесе ния удобрений, борьбы с вредными организмами, предотвращает негативные явления в земледелии – эрозию и дефляцию. Без научно обоснованной системы обработки почвы, достаточного компенсирующего поступления растительных остатков, органических и ми неральных удобрений складывается отрицательный баланс азота, фосфора и калия, снижается плодородие земель, разрушается структура почвы и увели чивается ее способность к уплотнению. Это явление сопряжено с последую щей потерей продуктивности черноземных почв. Возникла необходимость использования основополагающих факторов, влияющих на воспроизводство почвенного плодородия: выращивание в сево оборотах бобовых растений, сидеральных культур, применение измельчен ной соломы, рациональных энергосберегающих технологий обработки почвы (В.М. Пенчуков, 2011).
1. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ МЕСТА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ Исследования были проведены в 1992–1998 гг. в стационарном опыте кафедры земледелия Ставропольского сельскохозяйственного института, в 1998–2013 гг. в стационарном опыте кафедры агрохимии и земледелия опыт ной станции Ставропольского государственного аграрного университета. Опытная станция СтГАУ расположена на Ставропольской возвышенно сти, согласно схеме агроклиматического районирования, в умеренно влаж ной зоне Ставропольского края, в III агроклиматическом районе. Климатиче ские условия обусловлены влиянием вертикальной зональности (высота над уровнем моря 500–550 м) и резко континентальным климатом прилегающих районов. Характерной особенностью зоны является неустойчивое увлажнение по годам и неравномерность выпадения осадков в течение года. Средняя много летняя сумма осадков составляет 623 мм, за вегетационный период выпадает 350–370 мм, среднегодовая температура воздуха 9,2°С. Гидротермический ко эффициент 1,1–1,3. Сумма положительных температур воздуха выше 10° со ставляет 2800–3200°С. Нарастание температуры весной идет быстро. Сред няя месячная температура самого теплого месяца (июля) +21,9°С. Средняя месячная температура самого холодного месяца (января) –3,7°С. Минималь ные температуры зимой опускаются до –32°С. Продолжительность зимы ко леблется от 85 до 110 дней. Максимальная глубина промерзания почвы 27–29 см, а в отдельные годы до 100 см. Снежный покров неустойчив, средняя вы сота его 15–20 см. В течение зимы очень часты оттепели. Весенние замороз ки заканчиваются в апреле, иногда отмечаются и в мае. Среднесуточная тем пература воздуха поднимается выше +10°С после 15–20 апреля.
Переход среднесуточных температур через отметку +5°С происходит, как правило, весной – в начале апреля, осенью – во второй декаде ноября. Лето жаркое, максимальная температура достигает отметки +37°С и выше. Высокие температуры обуславливают большую испаряемость, которая превышает количество выпадающих осадков. Относительная влажность воздуха характеризует степень насыщенно сти воздуха водяными парами, которые оказывают большое влияние на раз витие растений. В июле–августе относительная влажность воздуха опускает ся до 59–62%, что оказывает неблагоприятное действие на развитие расте ний. Нередким явлением на территории хозяйства являются засухи и сухо веи. Общее число дней с суховеями достигает 50–60. Суховеи могут сопро вождаться сильными ветрами со скоростью более 15 м/с, накопление влаги в почве осуществляется преимущественно за счет осадков холодного периода, чему способствует неглубокое промерзание почвы, частые оттепели и невы сокое испарение зимой. Среднегодовая температура воздуха равна +7,5°С, а почвы +9,3…+10°С. Продолжительная тёплая осень, мягкая и малоснежная зима со слабым промерзанием почвы, глубокое осенне-зимнее промачивание почвы череду ются здесь с периодом значительного иссушения почвы в весенне-летнее время. Значительное количество осадков, выпадающих в течение года, плодо родные земли и большая сумма положительных температур позволяют хо зяйству получать достаточно высокие урожаи всех возделываемых культур. К положительным сторонам климата относятся длительный вегетаци онный период и высокая сумма положительных температур; к отрицатель ным – ливневый характер осадков и их неравномерное распределение по
временам года, частые оттепели и, как следствие, крайне неустойчивый снежный покров, суховеи. Однако часто приходится считаться с отрицательными сторонами ме стного климата, среди которых большое количество дней с суховеями, высо кая вероятность выпадения града, отсутствие снежного покрова в зимнее время и многие другие. Землепользование находится на Ставропольской возвышенности, на высоте 500–600 м над уровнем моря. Большая часть территории хозяйства представляет собой слабоволнистую равнину. Наиболее конкретной чертой рельефа является пестрота в строении поверхности. Более ¾ сельскохозяйст венных угодий расположено на склонах крутизной более 1 градуса, что спо собствует развитию эрозионных процессов. Большое количество балок чере дуется с довольно высокими увалами, имеющими в ряде мест крутые склоны, которые используются под пастбища и сенокосы. В пределах землепользования хозяйства имеет распространение при поднятое плато и останцевые гряды с рядом поверхностей выравнивания. Эти формы обусловлены различной податливостью процессам размыва чередующихся плотных и рыхлых пород – известняков, мергелистых песча ников, глинцоносных глин, суглинков и песков. Большая часть территории, особенно на участке Дёмино, представляет собой слабоволнистую равнину. Микрорельеф представлен изредка встречающимися блюдцеобразными понижениями. Наиболее ясно он выражен на площадях, занятых сенокосами и пастбищами. Южная половина участка Дёмино, особенно в районе Будар ки, ручья бударочного «Сухой яр», изрезана балками и оврагами с крутыми пологими склонами. На землях учебно-опытного хозяйства можно наблюдать высокие ост роконечные и крутые возвышения – останцы. К таким относятся гора Будар
ка, изобилующая в верхней части выходами известняковых толщ и дости гающая 613 м над уровнем моря. Сенгилеевский участок характеризуется относительно спокойным релье фом. Земли этого участка прорезаются долиной реки Егорлык. К северо востоку от нее местность повышается, образуя покатые и пологие склоны. Они заняты главным образом под природные кормовые угодья. Земли, расположен ные южнее реки Егорлык, приурочены к выраженным террасам этой реки. Господствующей формой рельефа учхоза является слабоволнистая равни на с пологими склонами, используемая под земледелие. Крутые склоны со смы тыми и неразвитыми почвами, как правило, заняты низкопродуктивными при родными кормовыми угодьями. Склоны горообразных возвышений, особенно в районе горы Бударки и участка Грушёвый, отличаются не только большой кру тизной, делающей невозможным механизацию сельскохозяйственных процессов, но и характеризуются развитием оползневых – ступенчатых форм рельефа. Все равнины и склоновые площади учхоза с крутизной до 6 градусов бла гоприятны для механизированной обработки посевов, ухода за культурами, уборки урожая. Овраги и балки обуславливают хороший дренаж. Грунтовая во да залегает глубоко и на почвообразовательный процесс почти не влияет. В пределах землепользования хозяйства, кроме эрозийного типа релье фа, имеется и водоаккумулятивный тип рельефа речных террас. Сюда входят пойменные и надпойменные террасы реки Егорлык. Устройство поверхности их благоприятно для земледелия и плодоводства. В отличие от водораздель ной площади эти элементы рельефа характеризуются иным составом почво образующих пород (аллювиально-делювиальные) и более близким залегани ем уровня грунтовых вод. Уровень грунтовых вод в хозяйстве составляет 1,1–6,0 метра. Для них характерна высокая степень минерализации. Источником засоления этих вод являются соли, заключённые в подстилающих породах – засолённых третич
ных глинах, а также принесённые делювиальными процессами с поверхност ных форм рельефа в понижения. В почвах происходит интенсивная миграция солей, связанная с колебанием уровня грунтовых вод. В многоводные годы, когда атмосферных осадков выпадает много, уровень грунтовых вод повы шается; в маловодные годы, наоборот, понижается. В зимне-весенний период грунтовые воды поднимаются почти к по верхности почвы (3–25 см), а в летне-осенний период их уровень опускается за пределы почвенной толщи. Испарение почвенно-грунтовых вод способст вует накоплению солей в почвенном профиле. В различные периоды года на копление их происходит то неглубоко от поверхности, то в более глубоких горизонтах. Кроме колебания уровня грунтовых вод, внутрипочвенное испарение может быть вызвано сильным перегревом поверхности почвы в летние меся цы. Положение усугубляется тем, что на землях, приуроченных к замкнутым положениям, почвенно-грунтовые воды отличаются повышенной засолённо стью, неодинаковой в разные периоды года. Естественная растительность на территории хозяйства сохранилась только на крутых склонах и на возвышенных участках со слаборазвитыми почвами, близко подстилаемыми известняками. Здесь она занята большей ча стью низкопродуктивными сенокосами и пастбищами. Травянистая расти тельность более продуктивна на склонах северной экспозиции. Большинство лесополос участка Дёмино характеризуется удовлетвори тельным состоянием и хорошим ежегодным приростом. Однако имеются и сильно изреженные, заросшие травой лесополосы, с поврежденными скотом деревьями с неудовлетворительным составом и размещением пород. Почвенный покров опытной станции СтГАУ довольно однороден и почвы залегают здесь большими контурами. Почвы хозяйства представлены черноземом выщелоченным, тяжелосуглинистым.