Введение к работе
Актуальность проблемы. Более 100 лет назад Д.Н. Прянишников создал теорию минерального питания растений и обосновал необходимость широкого использования удобрений. По этолгу пути развивается земледелие европейских стран и США, которые продукцией растениеводства обеспечивают не только свои народы, но и население других стран (Чумачен-ко, Тимченко, 2000). Мировое земледелие уже признало, что без здобрений, в том числе минеральных, невозможно экономически целесообразно вести зерновое хозяйство.
Борлауг в 1994 году на XV конгрессе междз'народного общества почвоведов в Мексике сказал о том, что не менее 50% звеличеній урожайности в текзтцем столетии является следствием применения удобрений, и что одним из факторов, ограничиваюгщгх урожай сельскохозяйственных культур, в следующем столетни будет плодородие почз.
Сзть рационального использования здобрений заключается в том, чтобы внести ровно столько питательны?; веществ, сколько требуется для формирования планируемого урожая высокого качества, не доігускзя при этом снижения плодородия почвы и загрязнения окружающей среды. А это возможно только совершенствованием наз'чных основ диагностики минерального питания растений и оптимизацией применения удобрений на каждом конкретном поле с учетом неравномерности почвенного плодородия, почвенно-климатических условий, экологических ограничений.
Базовый урожай формируется ?д счет почвешюго плодородия, а добавочный - за счет других факторов, одним го которых является применение здобрений. Поэтому при земледелии, которое основано на максимальном использовании рс-езреов естественного плодородия почв, эти ресурсы расхищаются, и почва становится менее плодородной, о чем говорит и низкий зро^нь продуктивности кулызр. Одним из важнеГшпгх звеньев интенсивной технологии является применение минеральных здобрений с получением максимального количества продукта! на 1 кг действутощего вещества. Внесение удобрений должно стабилизировать зрожай на высоком уровне, определить более эффективное использование атаги, особенно в зонах недостаточного увлажнения. Это зависит от обоснования оптимальных доз удобрений, их более рационального срока и способа внесения с зачетом всех факторов, участвующих в создании урожая.
Стратегия развития земледелия Томской области связана с вопросами сохранения плодородия, так как сдерживающим фактором являются почвы, из которых 2/3 кислых, столько же с низкой обеспеченностью подвижным фосфором и обменным калием. Но для этого необходимы капиталовложения в виде литеральных, органических удобрегшй, различных мелиорантов.
В современных экономических условиях решение этих проблем требует нового похода к изучению закономерностей взаимодействия в системе почва -
растение - удобрение, их влияние на урожайность, качество продукции, баланс элементов питания и плодородия почвы. Внедрение же в практику научных разработок позволит обеспечить ресурсосбережение в земледелии тасжно-лесной зоны Сибири.
Вопрос о применении удобрений не является новым для нечерноземной зоны Западной Сибири. Еще в XVII веке, когда на старопахотных землях при паровой системе земледелия обнаружилось падение урожаев, тобольский воевода Хилкэв распорядился проверить опытом сложившееся к тому времени мнение, что в Сибири "земля навоза не принимает". После внесения в почву навоза был получен двойной урожай, и с тех пор опытным путем разрешались спорные или неясные агротехнические вопросы. Причиной же шгзкой урожайности были малоплодородные почвы. С тех пор прошло много времени, в Сибири созданы крупные научные школы агрохимии, во главе которых такие ученые, кшс Т.П. Славнина, А.Е. Кочсргин, ГЛ. Гамзиков и др. Но далеко не все вопросы минерального питания растений развиваются. Наиболее глубоко изучены вопросы азотного питания. В работах А.Е. Кочсргина (1965) и его школы обоснованы прішципьі применения в качестве диагностического показателя необходимости внесения азотных удобрений содержание нитрагного азота, и это проверено на практике (ЖЬкер, 1969, 1970; Орлова, 1970; Чуканов. 1971). Г.П. Гамзиюв (1981) развил некоторые теоретические положения и уделил .много внимания балансу азота в почвах Западной Сибири. Мало в литературе данных по содержанию в отдельных типах почв подвижного легеогидролизуемого азота. Между тем, определение этой формы азота весьма ценно как с теоретической точки зрения (указывая на темпы "обно&тения" органического почвенного азога) так и со стороны практики (именно эта часть азота может характеризовать запасы его, которые при благоприятных условиях могут переходшъ в усвояемые для растений формы -аммиачную и шпратную).
Слабо в сибирских условиях изучено влияние фосфорного питания. Разнообразие типов почв Западной Сибири усложняет определение подвгокного фосфора по единой методике, и как считает Т.П. Славнина, высокое содержание органически связанной Р205 обуславливает собой малую подвижность этого элемента. Полевые опыты по применению минеральных удобрений под зерновые культуры показали, что зональные почвы Томской области в значительной степени реагируют на внесение фосфорных удобрений, хотя по шкале Кирсанова этого не должно быть.
Что касается калия, то работ по адсорбции этого элемента почвами и изучения тех условий, при которых калий переходит в формы более доступные для культурных растений, в Сибири проведено немного. Это прежде всего теоретически значимая работа В.П. Серединой (1980), СМ. Горбачевой (1977) и др.
Следовательно, своевременное решение проблемы оптимшащш питания культурных растений имеет приоритетное научное и практическое значение в развитии земледелия тасжно-лесной зоны Сибири.
Цель работы. Совершенствование теоретических основ оптимизации питания растений и оценка многогранного действия удобрений на гіродуктавдасгь и качество зерновых культур на различных типах почв Томсюй области.
Задачи исследований:
установить закономерности влияния удобрений и климатических условий на динамику гпггателыалх веществ в разных типах почв генетсртесюго ряда; исследовать влияние удобрений на формирование урожая зерновых культур и их качество в различных лочвенно-климатических условиях;
разработать принципы оптимизации минерального питания зерновых культур;
рассмотреть баланс элементов питания в земледелии Томской области и пути его улучшения.
Объекты и методы исследований. В качестве объектов исследования послужили почвы разного генезиса, зерновые культуры, удобрения. Использованы материалы Государственной агрохимической службой Томсюй области (1965 - 1998 г.г.) и Сибирского НИИ торфа (1984 - 2009 гг.). Методологической основой в работе послужили сопряженные наблюдения и учеты в системе почва - растение - удобрение - климат с применением современных и традиционных химических, физико-химическігх и физических методов. Достоверность и надежность материалов исследований определена математическими, статистическими, информационными и логическими методами с использованием вычислительной техники.
Личный вклад автора. Диссертационная работа явилась результатом обобщения и систематизации многолетних исследований и наблюдений по действию различных видов удобрений на разных типах почв. Исследования выполнялись под руководством и при непосредственном участии автора.
Научная новизна работы заключается в системном подходе к оп-тимизации минерального питания зерновых культур на базе активного эксперимента с использованием аппарата вариащюннои статистики. Впервые обобщен матеріал, накопленный Государственной агрохимической службой Томской области за весь период ее работы с 1965 по 1998 год по применению удобрений и их эффективности с учетом генетических особенностей, агрохимических свойств почв и агротехникой возделывания зерновых культур. Систематизированы материалы по динамике тггательных веществ в почве по турам (периодичность 4-6 лет). Разработаны градации обеспеченности почв подвижным фосфором (по Кирсанову), где обоснованными критериями при оценке оптимального фосфатного уровня почв является содержание подвижного фосфора, при котором получен наїївьісший урожай зерна и отсутствует эффективность дополнительно вносимых фосфорных удобрений. Впервые установлена высокая эффективность калийных удобрений на всех типах почв Томсюй области. Показана ретроспектива и современное состояние применения удобрешш.
Защищаемые положения:
основные закономерности минерального питания зерновых культур в зависимости от особенностей почвенно-климатических условий;
теоретическое обоснование и практические приемы эффективного применения удобрений на почвах разного генезиса;
баланс питательных веществ в земледелии как основа управления плодородием почв, продуктивностью и качеством сельскохозяйственных культур. Практическая значимость и реализация. Результаты работы позволяют дать разностороннюю оценку роли удобрений в формировании урожая и его качества, оценить влияние их на воспроизводство плодородия почвы с учетом связей и взаимосвязей различных факторов. Материалы исследованиіі вошли в разработку различного рода реюмендаций сельскохозяйственному производству: «Эффективное ведение земледелия в совхозах и колхозах Томской области» (1978), «Зональная система земледелия Томской области» (1984, 1986, 1989), «Система ведения сельского хозяйства Томской области» (1986), «Эффективность внесения органических удобрений в Томской области» (1989), «Органические удобрения» (1989). Основные принципиальные положения работы включены в научную разработку «Генеральной схемы перспективного применения удобрений в Томской области до 2000 года» (1985).
Апробация основных положений работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на ежегодных областных агрономических совещаниях и конференциях в период с 1965 по 1994 год, на IV Всесоюзном делегатском съезде почвоведов (Алма-Ата. 1970), на научно-практических кон()>е-решщях по эффективному применению удобрений (Томск, 1976; Челябинск, 1976; Киев, 1980), на Всесоюзных конференциях по проблемам использования торфяных ресурсов Сибири и Дальнего Востока в сельском хозяйстве (Томск, 1983, 1991), на Международной научно-практической конференшш «Проблемы стабилизации и развития сельскохозяйственного производства Сибири, Монголии и Казахстана в XXI веке» (Новосибирск, 1999), на научно-практической юнферен-ции, посвященной 70-летию Государственной сатьскохозянственной опытной станции (Томск, 1999), на Всероссийском семинаре «Торфяные и сапропелевые ресурсы России» (Н-Новгород, 1999), на Международной конференции «Качество
- стратегия XXI века» (Томск, 1999), на конференции по качеству торфа и торфя
ной продукции (Фішляндия, 1999), в телевизионных передачах под рубриками
«Советы специалиста», «Ученые - сельскому хозяйству» (1966 - 1994), в лекци
онных курсах слушателям школы повышения квалифіїкации, а затем института
переподготовки сельскохозяйственных кадров (1965 - 1999).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, реюмендаций производству и приложений. Она включает 275 страниц, в том числе 92 таблицы, 20 рисунков и 22 приложения. В списке литературы 294 источника, в том числе 12 на иностранных языках.