Введение к работе
Актуальность проблемы. Овощеводство и картофелеводство являются важнейшими отраслями сельскохозяйственного производства. Их развитие в нашей стране, и в частности в Западно-Сибирском регионе, сдерживается рядом факторов, среди которых важное место отводится эффективному использованию удобрений. Известно, что условия питания оказывают первостепенное влияние как на урожайность, так и качество продукции. Последнее очень важно, поскольку овощи и картофель, наряду с ценными хозяйственными признаками, могут накапливать и ряд нежелательных компонентов, отрицательно влияющих на организм человека. В их число входят тяжелые металлы, нитраты и другие токсиканты. Удобрению овощных культур и картофеля посвящено много работ в нашей стране и за рубежом. Гораздо меньше имеется исследований по многолетнему применению минеральных и органических удобрений. Что касается Западной Сибири (Алтайский край), то значимых обобщений, охватывающих комплекс воздействия длительного применения удобрений в овощном севообороте на почвенную среду, сорта возделываемых культур, экологическое состояние агроценозов по указанному региону практически не имеется.
Для регулирования продуктивности овощных культур и картофеля требуется разработка, совершенствование и освоение эффективных систем удобрения, обеспечивающих рациональное использование материальных ресурсов, возмещение расходуемых элементов питания и органического вещества. Получение качественно новых знаний достигается обобщением результатов длительных полевых опытов с удобрениями в овощных севооборотах. Для практического использования эти данные могут быть представлены и в виде прогнозных математических моделей.
Вышеизложенное обусловливает актуальность данной проблемы в условиях сильно выраженного дефицита баланса питательных веществ в овощеводстве Алтайского края.
Цель и задачи исследований. Цель исследований – научно обосновать особенности формирования урожая овощных культур и картофеля при длительном применении удобрений в овощном севообороте; разработать практические приемы оптимизации систем удобрения, обеспечивающие формирование устойчивых, высокопродуктивных агроценозов с заданными параметрами качества продукции и воспроизводство плодородия чернозема выщелоченного в условиях юга Западной Сибири.
В задачи исследований входило:
– выявить изменение агрохимических, агрофизических, водно-физических и экологических параметров плодородия чернозема выщелоченного при различном уровне интенсивности длительного применения удобрений;
– изучить направленность изменения погодных условий и характер их влияния на урожайность возделываемых культур, установить оптимальные параметры агрометеорологических факторов для реализации потенциальной продуктивности растений;
– выявить влияние длительного применения различных систем удобрения в овощном севообороте на урожайность сортов овощных культур и картофеля в зависимости от складывающихся гидротермических условий периода вегетации;
– разработать математические модели повышения эффективности различных доз и сочетаний удобрений для формирования запланированной урожайности овощных культур и на их основе разработать систему применения удобрений, обеспечивающую наивысшую окупаемость элементов питания товарной продукцией;
– определить сортовые особенности изменения биохимического состава овощных культур и скорректировать систему применения удобрений, обеспечивающую получение продукции с заданными биохимическими показателями, отвечающими требованиям полноценного питания человека;
– дать экономическую, энергетическую и экологическую оценку длительного применения удобрений в овощном севообороте.
Научная новизна исследований
Установлены направленность и характер изменений гумусного состояния, питательного режима, физико-химических, агрофизических и водно-физических свойств при длительном экстенсивном и различном уровне интенсивности использования чернозема выщелоченного в овощном севообороте. Выявлена экологическая безопасность длительного систематического применения удобрений в овощном севообороте. Применительно к условиям юга Западной Сибири на основе учета агрометеорологических показателей, биологических особенностей и критических периодов роста и развития растений дано теоретическое обоснование формирования высокопродуктивных овощных агроценозов, устойчивых к неблагоприятным погодным факторам. Выявлена роль элементов минерального питания в достижении максимальной продуктивности томата, капусты, моркови, огурца и картофеля. Определено влияние удобрений на формирование биохимического состава овощей и картофеля. Предложены математические модели взаимосвязи урожайности и качества овощей с дозами удобрений, обеспечивающие наибольшую окупаемость элементов питания и получение полноценной товарной продукции овощных культур и картофеля. Определены дозы и сочетания основных элементов питания, обеспечивающие при выращивании овощной продукции уровень рентабельности не ниже
60–80% в зависимости от складывающихся погодных условий. Дана энергетическая и экономическая оценка систематического применения удобрений на овощных культурах.
Защищаемые положения:
– изменение плодородия чернозема выщелоченного в интенсивном овощном севообороте при длительном применении различных систем удобрения;
– роль агроклиматических факторов в формировании урожайности овощных культур и эффективности применения удобрений в овощном севообороте на основе математического моделирования;
– сортовая отзывчивость овощных культур на использование различных систем удобрения;
– возможность целенаправленного регулирования биохимического состава овощной продукции за счет рационального сочетания видов и доз применения удобрений;
– моделирование урожайности и биохимического состава овощей на основе учета комплекса факторов: погодных условий региона, применения удобрений и плодородия чернозема выщелоченного;
– экономическая и энергетическая оценка длительного применения органических и минеральных удобрений в овощном севообороте.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. Усовершенствованы агроэкологические подходы по сохранению и воспроизводству плодородия чернозема выщелоченного юга Западной Сибири в условиях интенсивного овощного севооборота. На основании результатов многолетних комплексных исследований и статистической обработки экспериментальных данных определены и скорректированы оптимальные дозы азота, фосфора и калия (при минеральной системе удобрения), обеспечивающие получение максимальной товарной продуктивности в условиях юга Западной Сибири: для томата – N50-65P140-160K60-70, капусты белокочанной – N90-110P100-120K90-110, моркови столовой – N30-40P25-35K40-60, картофеля – N30P30K60 и огурца – N70-80P95-105K75-85. Они обеспечивают получение урожайности томата на уровне 39–43 т/га; капусты – 71–106; моркови – 48–54; огурца – 29–38 и картофеля – 34–37 т/га с высокими показателями качества. Проведенные исследования позволяют рекомендовать производству математические модели для прогнозирования эффективности удобрений при выращивании овощных культур. Это позволит не только получать стабильно высокую урожайность, но и сэкономить значительное количество минеральных удобрений.
Предложенная система удобрений обеспечивает высокую экономическую и энергетическую отдачу, позволяет создать бездефицитный баланс органического вещества в почве и повысить экологическую безопасность применения агрохимических средств.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международных научно-практических конференциях в Барнауле (2006–2008), Алма-Ате (2006), Пензе (2007), Нижнем Новгороде (2008), Всероссийских научно-практических конференциях в Барнауле (1997, 2002), Краснодаре (2006), Пензе (2007, 2008), Уфе (2008), Москве (2007, 2008), ежегодно на заседаниях Ученого совета ВНИИО (Москва, 1992–2002).
Публикация результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 47 научных работах, в том числе в 17 изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и в одной монографии.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству, списка литературы. Диссертация изложена на 350 страницах машинописного текста, содержит 72 таблицы,
82 рисунка, 68 приложений. Список используемой литературы включает
462 источника, в том числе 24 зарубежных автора.
Автор выражает искреннюю благодарность за совместную творческую работу Б.Н. Алмазову, Л.Т. Холуяко, М.А. Белякову, В.И. Гладких,
С.В. Жарковой, Е.Г. Сироте.
Похожие диссертации на Оптимизация минерального питания в системах удобрения овощных культур и картофеля на юге Западной Сибири
