Введение к работе
Актуальность проблемы. Создание высокопродуктивных агроценозов гречихи возможно только при оптимизации питательного режима растений на основе комплексного применения различных видов удобрений и рационального использования эффективного плодородия почвы.
По своему питательному режиму гречиха является особенным растением. Для роста и плодоношения она требует сравнительно большое количество калия, однако обладая активной корневой системой, успешно потребляет этот элемент из почвы. В связи с этими особенностями у гречихи практически отсутствует реакция на применение калийных удобрений на богатых данным элементом черноземных почвах Среднего Поволжья.
Очень сложная особенность отмечается у гречихи и в отношении азотного и фосфорного питания. Допосевное внесение под нее больших доз минерального азота вызывает усиленный рост растений, удлинение периода вегетации, продолжительное цветение, что ограничивает приток веществ к уже образовавшимся плодам, вызывает опадение большого числа завязей, препятствует наливу семян и снижает урожайность. С другой стороны, гречиха отличается способностью растворять труднодоступные фосфорные соединения почвы выделяемыми корнями органическими кислотами, переводить их в легкоусвояемые для растений, использовать эти вещества для своего роста и развития. Необходимость внесения фосфорных удобрений под гречиху непосредственно связана с обеспеченностью азотом. С учетом отмеченных особенностей удобрение гречихи должно быть ограниченно-дифференцирован-ным, не ориентированным на существующие методы расчета (по общему выносу, по выносу на прибавку урожайности и т.д.).
Требуется системный аналитический подход к изучению режима питания гречихи и разработка практических приемов, регулирующих питательный режим в течение всей вегетации. В современных условиях дефицита органических удобрений и высокой стоимости минеральных туков одним из направлений регулирования питательного режима почв становится использование биологических приемов. Анализ литературных данных показывает, что биологические приемы регулирования питательного режима гречихи на черноземах выщелоченных лесостепи Среднего Поволжья не изучены. Эффективность отдельных биологических приемов на других полевых культурах рассматривается в работах В.Ф. Кормилицына (1995), А.Н. Данилова (2000), М.П. Чуб, Н.В. Потатуриной, В.В. Пронько (2006), В.Б. Беляка (2008), К.Е. Денисова (2009). В настоящее время необходима разработка комплексной системы биологических приемов, которая позволит сформировать новые подходы к управлению питательным режимом черноземных почв Среднего Поволжья за счет активизации их биологической активности.
В этой связи, комплексные исследования применения минеральных удобрений, соломы, пожнивных сидератов и биопрепаратов с целью оценки их влияния на питательный режим, биологическую активность чернозема выщелоченного и продуктивность гречихи в лесостепи Среднего Поволжья имеют большую научную актуальность и практическую значимость.
Цель исследований – теоретическое обоснование и разработка минеральной, органоминеральной и биоорганической систем удобрения гречихи на черноземе выщелоченном лесостепной зоны Среднего Поволжья.
Задачи исследований:
1. Дать теоретическое обоснование совершенствования системы удобрения гречихи на черноземе выщелоченном лесостепи Среднего Поволжья;
2. Оценить эффективность применения различных видов удобрений для оптимизации питательного режима посевов гречихи;
3. Установить влияние минеральных, органических и биологических удобрений на биологическую активность и содержание органического вещества почвы;
4. Определить для условий лесостепи Среднего Поволжья наиболее продуктивные пожнивные сидеральные культуры и установить их влияние на агрохимические, агрофизические и биологические свойства почвы;
5. Рассчитать корреляционные связи содержания нитратного азота в почве и урожайности гречихи;
6. Изучить влияние приемов минеральной, органоминеральной и биоорганической систем удобрения на урожайность и качество зерна гречихи;
7. Дать экономическую и биоэнергетическую оценку применения разработанных систем удобрения гречихи.
Научная новизна. Впервые в лесостепной зоне Среднего Поволжья проведены многолетние комплексные исследования, посвященные совершенствованию системы удобрения гречихи на основе совместного применения минеральных удобрений и приемов биологизации.
Дана детальная оценка действия биологических приемов на оптимизацию питательного режима, направленность и динамику биологических процессов, состояние органического вещества в черноземах выщелоченных. Проведено сравнительное изучение влияния пожнивных сидератов, запашки соломы предшественника и биопрепаратов ассоциативных диазотрофов на агрохимические и биологические показатели почвы, урожайность и качество зерна гречихи. Установлено, что под их воздействием улучшается питательный режим почвы, повышается ферментативная активность почвы и содержание общего органического вещества.
На основе корреляционных связей содержания нитратного азота и элементов продуктивности усовершенствована система удобрения гречихи на черноземах выщелоченных лесостепи Среднего Поволжья.
Теоретическая значимость. Выявлены и уточнены закономерности влияния минеральных, органических и биологических удобрений на агрохимические, агрофизические и биологические свойства чернозема выщелоченного при выращивании гречихи в лесостепной зоне Среднего Поволжья. Проведенные исследования дополняют представление об использовании приемов биологизации в регулировании питания растений и плодородия почвы.
Практическая значимость работы заключается в разработке системы удобрения гречихи с использованием биологических приемов на черноземах выщелоченных лесостепной зоны Среднего Поволжья, занимающих в данном регионе 2,8 млн га пашни.
Усовершенствована минеральная система и разработаны органоминеральная и биоорганическая системы удобрений гречихи при ее выращивании на черноземах выщелоченных лесостепной зоны Среднего Поволжья. Их основу составляют рекомендуемые автором высокоэффективные приемы биологизации – запашка соломы предшественника, обработанной препаратом АКРАМ, использование пожнивных сидератов, предпосевная обработка семян биопрепаратами ассоциативных диазотрофов. Использование данных приемов улучшает агрохимические, агрофизические и биологические свойства почвы, повышает урожайность гречихи на 12,2-37,6% при снижении более чем в два раза затрат на применение удобрений.
Разработанные системы удобрения гречихи были внедрены в 2009-2011 гг. в хозяйствах Базарно-Карабулакского и Новобурасского районов Саратовской области, а также Лопатинского района Пензенской области на общей площади 1400 га. Они обеспечили сохранение плодородия почвы, повышение урожайности посевов гречихи и получение экологически безопасной продукции при существенном снижении применения дорогостоящих минеральных удобрений. Экономический эффект составил 1,8-2,5 тыс. руб./га.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Технологии раздельного и совместного использования минеральных удобрений, соломы предшественника, пожнивных сидератов и биопрепаратов ассоциативных диазотрофов позволяют оптимизировать питательный режим растений гречихи в течение всего периода вегетации.
2. Применение соломы, пожнивных сидератов и биопрепаратов обеспечивает повышение биологической активности почвы и сохранение органического вещества чернозема выщелоченного.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных (Саратов, 2003-2012; Пенза, 2004; Москва, 2005; Белгород, 2006; Чернигов, 2006; Н. Новгород, 2008; Иркутск, 2009; Тамбов, 2011; Уфа, 2013), Всероссийских (Саратов, 2004, 2007; Курск, 2006; Йошкар-Ола, 2006; Краснодар, 2006; Ульяновск, 2006; С.-Пб.-Пушкин, 2006; п. Персиановский Ростовской обл., 2007; Казань, 2008; Уфа, 2009) и региональных (Саратов, 2001-2011, Великие Луки, 2006) научных форумах и конференциях.
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации автором опубликованы 68 печатных работ, в том числе 14 в изданиях, по перечню, рекомендованному ВАК РФ, 2 монографиях. Получен патент РФ - № 2010149021/13 (070794) – (приоритет от 30.11.2010 г.).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 8 глав, заключения и рекомендаций производству, списка цитируемой литературы, включающего 649 источников, в том числе 38 иностранных авторов. Работа изложена на 256 страницах компьютерного текста и содержит 67 таблиц, 18 рисунков, 99 приложений.
Личный вклад. Автору принадлежит: разработка программы исследований, постановка и проведение полевых и лабораторных опытов, выполнение основной части (80%) аналитических работ, анализ и интерпретация полученных результатов, их статистическая, экономическая и биоэнергетическая оценка, формулирование выводов и предложений производству.
Автор выражает искреннюю благодарность всем сотрудникам кафедры «Химия, агрохимия и почвоведение» ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» за оказанную методическую и консультационную помощь, сотрудничество и поддержку при выполнении исследований и написании диссертации.
