Содержание к диссертации
Введение
1.0. Обзор литературы 7
2.0. Условия и методика проведения исследований
2.1. Почвенно-климатические условия 42
2.2. Погодные условия вегетационных периодов 1998-2000 гг 44
2.3. Методика проведения исследований 52
3.0. Результаты исследований
3.1. Фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы.. 56
3.2. Биологизация защиты растений 69
3.3. Формирование инфекционного потенциала корневой гнили... 86
3.4. Влияние биологических препаратов на активность микроми-цетов - возбудителей корневых гнилей зерновых культур 105
3.5. Влияние биологических препаратов на развитие растений, урожайность и качество зерна яровой пшеницы 111
4.0. Оценка применения биопрепаратов
4.1. Экономическая эффективность применения биопрепаратов... 124
4.2. Энергетическая оценка применения биопрепаратов 126
4.3. Производственная оценка применения биопрепаратов 130
Выводы 135
Рекомендации производству 137
Список литературы
- Погодные условия вегетационных периодов 1998-2000 гг
- Методика проведения исследований
- Биологизация защиты растений
- Энергетическая оценка применения биопрепаратов
Введение к работе
С интенсификацией производства повышаются требования к защите растений, которые в настоящее время по своей значимости выходят на одно из первых мест среди технологических приемов получения хороших урожаев.
Применение на протяжении многих лет больших количеств минеральных удобрений, химических средств защиты на фоне отсутствия органических удобрений привели к осложнению фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур. Так, если в 70-х годах применяли пестициды на 264 тыс. га, а в 1986 г. - на 510 тыс. га (Гущин Ф. Л., Марьин Г. С, 1996). Высокие нормы минеральных удобрений способствовали развитию болезней зерновых культур (мучнистая роса, ржавчина, септориоз), размножению тлей, цикадок. Насыщение севооборотов зерновыми культурами усилило развитие корневых и прикорневых гнилей, фузариозов, ринхоспориозов. В отдельные годы (1988, 1990, 1992, 1995) эти болезни имели эпифитотийное развитие на озимых и яровых культурах. По результатам фитопатологической экспертизы (1995 г.) семена зерновых культур на 100% были поражены возбудителями болезней (от слабой до сильной степени). Увеличилась и пораженность растений болезнями. Все это, в конечном итоге привело к снижению как количества, так и качества производимой сельскохозяйственной продукции.
Актуальность темы. Фитосанитарная нестабильность агробиоценозов и ухудшение общей экологической обстановки требуют новых альтернативных способов защиты растений. В связи с этим, в комплексе защитных мероприятий, особое значение приобретает биологический метод борьбы. Основным и наиболее перспективным направлением является использование биологических препаратов, созданных на основе полезных почвенных микроорганизмов.
В обширном арсенале биологических средств защиты растений в последние годы интерес приобретают биоинокулянты на основе азотфиксаторов и мо-билизаторов нерастворимых соединений фосфора в почве, имеющих косвенное отношение к защите растений. Отселектированные штаммы данных микроорга-
низмов способны не только обогащать почву элементами питания, но и выделять во внешнюю среду комплекс биологически активных веществ, таких как, стимуляторы роста растений, антибиотики и активаторы почвенной микрофлоры.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлось изучение влияния биологических удобрений и биологических средств защиты растений на формирование фитосанитарного состояния и поражение яровой пшеницы корневыми гнилями.
Для достижения цели предусматривалось решение следующих задач:
провести анализ фитосанитарного состояния посевов яровой пшеницы в Республике Марий Эл и установить распространенность и вредоносность основных болезней;
выявить потенциальные возможности организации производства биопрепаратов и действенность биологической защиты яровой пшеницы от корневых гнилей;
установить влияние удобрений и средств защиты растений на сапро-трофные микроорганизмы ризосферы яровой пшеницы и на возбудителей корневых гнилей;
выявить степень антагонистического влияния биопрепаратов на активность возбудителей корневых гнилей;
определить продуктивность и качество зерна пшеницы при внесении удобрений и обработке семян средствами защиты;
дать экономическую и агроэкологическую оценку применения биопрепаратов, рекомендованных для обработки семян и внесения в почву в условиях Республики Марий Эл.
Научная новизна. Впервые в Республике Марий Эл исследовано формирование инфекционного потенциала корневых гнилей яровой пшеницы при комплексном применении новых видов биологических удобрений и биологических средств защиты растений.
Практическая ценность работы. Результаты исследований использованы при внедрении в производство биологических удобрений и средств защиты
растений для возделывания полевых культур, а также при проведении агроэко-логической и фитосанитарной диагностики и прогноза распространения и развития болезней растений.
Основные положения, выносимые на защиту:
Комплексное применение биологических препаратов улучшает фито-санитарное состояние пшеничного агроценоза.
Поражение яровой пшеницы корневыми гнил ями снижается при комплексном применении биопрепаратов.
Внесение биоудобрений в почву и обработка семян биологическими средствами защиты повышает урожайность и качество зерна яровой пшеницы.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на кафедре защиты растений и кафедре агрохимии и земледелия Марийского государственного университета, научно-практической конференции, посвященной 110-летию со дня рождения академика В. П. Мосолова (Йошкар-Ола, 1998), научно-практической конференции «Современные проблемы оптимизации минерального питания растений» (Н. Новгород, 1998), на междисциплинарной Всероссийской научной конференции «Вавиловские чтения» (Йошкар-Ола, 1999), региональной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2001, 2002,2003, 2005).
Публикации. Тема диссертации освещена в 12 работах, которые опубликованы в журнале АГРО XXI (2001), Защита и карантин растений (2003), в научных сборниках Марийского государственного университета (Йошкар-Ола, 1998, 1999, 2001, 2002, 2003, 2005); Нижегородской ГСХА (Нижний Новгород, 1998); Воронежского ГАУ, (Воронеж, 1999).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций для производства, списка литературы, включающего 291 наименование (из них 65 иностранных), приложения. Работа содержит 28 таблиц, 13 рисунков.
Выражаю глубокую признательность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Г. С. Марьину, а также искреннюю благодарность преподавателям, сотрудникам и лаборантам кафедры защиты растений МарГУ и специалистам ФГУ «Федеральная государственная территориальная станция защиты растений в Республике Марий Эл» за помощь, оказанную при проведении исследований и оформлении диссертационной работы.
Погодные условия вегетационных периодов 1998-2000 гг
Климат Республики Марий Эл умеренно-континентальный, характеризуется сравнительно жарким летом и морозной зимой с устойчивым снежным покровом. Средняя годовая температура воздуха изменяется от 2,1-2,3 С в восточной половине республики, до 3,3С - на юго-западе. Средняя месячная температура воздуха самого теплого месяца (июль) колеблется от 18,2-18,5С в левобережной части, до 18,9С - в правобережной. Температура воздуха самого холодного месяца (январь) составляет соответственно - 13,0 и 12,4С. Годовая амплитуда средних месячных температур воздуха равна 31,0-3 2,5С. Абсолютный минимум составляет -44С в правобережной части республики и -46-48С на остальной территории. Летом (июль) температура может понижаться до 1-4С. Летний максимум температуры достигает 38С (Агроклиматические ресурсы МАССР, 1972; Агрометеорологический справочник по Марийской АССР, 1961).
Территория республики относится к зоне неустойчивого увлажнения: отмечаются годы с достаточным, иногда избыточным увлажнением, а иногда и засушливые. В течение года атмосферные осадки выпадают неравномерно: наибольшее количество - летом, наименьшее - зимой. За год выпадает 475-550 мм осадков: за теплый период (апрель-октябрь) - 335-385 и за холодный (ноябрь-март) — 140-165 мм. Самое большое количество отмечается в июле - 60-70 мм. Летом дожди выпадают преимущественно в виде кратковременных, интенсивных ливней, при которых осадки не успевают впитываться в почву, и большая часть их не используется растениями. Осадки до 5 мм в сутки полностью поглощаются почвой, от 6 до 10 - на 80%, от И до 20 - на 50, более 20 мм - на 30%.
Общее число дней с осадками различной интенсивности за период май-сентябрь на территории республики колеблется ог 75 до 80. Число дней с осадками от 6 до 10 мм составляет в среднем 9, от 11 до 20 - 6 и более 20 мм - всего 2. Наиболее эффективными бывают осадки, время выпадения которых совпадает с периодами наибольшей потребности растений во влаге. Для ранних яровых культур большое значение имеют осадки первой половины лета.
В республики преобладают дерново-подзолистые почвы, возникшие в результате сочетания подзолистого и дернового процессов почвообразования. Они имеют различный механический состав: в западных, центральных и южных районах левобережья - супесчаные и песчаные, в северных и северовосточных районах - средне- и легкосуглинистые, в правобережных - легкосуглинистые. По степени оподзоленности почвы подразделяются на слабо- и сильноподзолистые. В северо-восточных и восточных районах пятнами встречаются тяжелосуглинистые перегнойно-карбонатные почвы. На юго-западе правобережья республики есть массивы серых лесных почв, преобладают светло-серые оподзоленные суглинки.
Учитывая тепло - и влагообеспеченность, условия перезимовки с.-х. культур, территория Республики Марий Эл разделена на четыре почвенно-кли-матических района: 1 — Правобережный, 2 — Центральный, 3 - Северо-восточный, 4 - Юго-западный.
В зависимости от погодных особенностей весны сроки прогревания почвы могут быть различными. Один раз в 10 лет переход средней суточной температуры почвы через 10С на глубине 10 см наблюдается до 29 апреля- 4 мая, а один раз в 10 лет он отмечается после 21-26 мая. Переход температуры воздуха через 10С происходит на 3-4 дня раньше, чем почвы. Благоприятными для проведения весенних полевых работ принято считать дни, когда почва имеет мягкопла-стичное состояние и когда выпадает осадков не более 5 мм в сутки. По средним многолетним данным, в третьей декаде апреля 5-7 дней почва еще бывает непригодна для обработки. Только в первой декаде мая условия для полевых работ становятся благоприятными, работы могут проводиться в течение 7 дней.
Значительный ущерб сельскому хозяйству наносят заморозки поздней весной во время вегетации культур. Поздние весенние заморозки интенсивностью 0С и ниже в воздухе на открытых ровных местах прекращаются в среднем 11-15 мая в агроклиматических районах 2 и 3, 16-20 мая — в районе 1. Осенью они начинаются 16-20 сентября в агроклиматических районах 1 и 2, 21-25 сентября — районе 3. Однако в зависимости от местоположения время окончания заморозков может отличаться от средней даты. По многолетним данным, заморозки в первой декаде июня бывают 1-2 раза в 10 лет; осенью они отмечаются реже: в третьей декаде августа 3-4 раза в столетие.
Продолжительность безморозного периода составляет 130-135 дней, что обеспечивает нормальные условия созревания зерновых культур. Таким образом, погодные условия способствуют благоприятному росту и развитию большинства сельскохозяйственных культур.
В апреле 1998 г. (табл. 1, рис. 1) удерживалась холодная погода. В первой декаде выпало 195% осадков в виде снега. Среднесуточная температура воздуха была ниже среднемноголетней на 2,6С, высота снежного покрова во второй декаде апреля составляла 50 см. В конце апреля потеплело, на 30 число растаяло 50% снега. Снег сошел полностью 3 мая - позже обычного на 2,5-3 недели.
Переход средней температуры воздуха через 10С произошел в первой декаде мая. Май характеризовался неустойчивой по температурному режиму погодой с чередованием теплых и холодных периодов. Заморозки интенсивностью -1-2С в воздухе наблюдались в северных районах 17-18 мая. На остальной территории республики в эти дни заморозки отмечались на поверхности почвы. Благоприятные условия для проведения сева яровых культур сложились во второй декаде мая.
В первой и второй декадах июня была жаркая сухая погода. Отмечалась высокая активность листогрызущих вредителей, сдерживалась распространенность бурой листовой ржавчины. Дожди начали выпадать лишь с 23 июня. Температура воздуха в среднем за первую декаду составила 17,8, за вторую -25,1 С, что выше нормы соответственно на 3,6 и 8,4С. В течение 18 дней июня максимальная температура воздуха была 25С и выше (норма - 5 дней), в том числе в течение 10-11 дней — 30С и выше. Жаркая погода сочеталась с большой сухостью воздуха. В течение 4-6 дней относительная влажность воздуха понижалась до критических значений (30% и менее).
Методика проведения исследований
Производство зерна в Республике Марий Эл сопряжено с крайне нестабильной фитосанитарной обстановкой. Ежегодно посевы яровой пшеницы в сельскохозяйственных предприятия подвергаются заселению особо опасными и специализированными вредителями, поражаются возбудителями болезней в различной интенсивности, и агроценозы пшеницы сильно засорены широким спектром сорняков. Знание реальной фитосанитарной ситуации является основополагающим фактором в тактике и стратегии защиты растений.
В настоящее время наиболее остро стоит проблема защиты яровой пшеницы от возбудителей болезней. По характеру распространения и экономическому значению болезни яровой пшеницы можно разделить на три группы. К первой группе отнесены болезни с устойчивой вредоносностью, которые проявляются ежегодно на всей площади. В некоторые годы значение отдельных из них может существенно меняться, но вредоносность всего комплекса сохраняется на уровне, требующем проведения обязательных мероприятий по определенной системе. В эту группу входят головневые болезни пшеницы и корневые гнили. Во вторую группу объединены вредные организмы с относительно устойчивой вредоносностью, но изменяющейся по годам в значительных пределах. Из болезней пшеницы в эту группу отнесены, например, полосатая пятнистость, септориоз. В третью группу включены виды, распространение и вредоносность которых изменяется по годам, то, опускаясь ниже экономического порога, то, поднимаясь выше него, когда требуется проведение специальных защитных мероприятий, без которых становится невозможным формирование полноценного урожая. К этой группе отнесены, например, ржавчинные заболевания и мучнистая роса; для планирования объема защитных обработок против них требуется иметь достоверный долгосрочный прогноз.
Разнообразие почвенно-климатических условий Республики оказывает существенное влияние на состав болезней растений, их распространенность и степень вредоносности. На неблагоприятной фитосанитарной обстановке также сказалось нарушение севооборотов, случаи монокультуры, низкая агротехника, недостаток органических и минеральных удобрений, широкое возделывание генетически однородных сортов, недостаточное использование иммунных и болезнеустойчивых сортов яровой пшеницы.
На посевах яровой пшеницы выявлено около 30 инфекционных болезней. Некоторые из них проявляются только в отдельные годы и встречаются редко, поэтому не имеют большого хозяйственного значения. К числу наиболее распространенных и вредоносных болезней (табл. 4) относятся: корневые гнили, пыльная головня, бурая листовая ржавчина, мучнистая роса, септориоз. В благоприятные годы (1996, 1998, 2000, 2003) они имели эпифитотийное развитие. В отдельных зонах и районах Республики отмечаются гельминтоспориоз, фуза-риоз колоса, стеблевая ржавчина, твердая головня.
Структура патогенных комплексов неодинакова, их состав и представительность отдельных компонентов может меняться вследствие изменения сортового состава растений-хозяев, технологий возделывания, а также протекающих в природе формообразовательных процессов. Потери урожая зерна при массовых вспышках болезней могут составлять: от корневых гнилей - 15-30%; пыльной головни - 5-Ю; стеблевой ржавчины - 30-50; бурой листовой ржавчины - 15-30; мучнистой росы - 15-20;септориоза- 10-15; фузариоза колоса - 10-20%.
Агроэкологические условия возделывания яровой пшеницы, которые определяются погодными факторами и применяемыми системами агротехнических мероприятий, оказывают значительное влияние на развитие фитопатоген-ных микроорганизмов. Например, при влажной и прохладной погоде отмечаются вспышки септориозных пятнистостей, корневые гнили значительно сильнее развиваются по стерневым предшественникам, загущенные посевы сильнее поражаются мучнистой росой. Для некоторых заболеваний важное значение имеют условия, складывающиеся в определенный промежуток времени (критические периоды). период цветения (10-12 дней), степень поражения твердой головней определяют глубина посева и температурные условия прорастания семян и т. д. Каждый возбудитель для развития предъявляет строго определенные требования к условиям внешней среды (Фитосанитарная экспертиза зерновых культур, 2002).
В структуре посевных площадей республики зерновые культуры занимают 200-315 тыс. га, что составляет 40-55% от площади пашни (табл. 5). При этом доля посевов яровых зерновых культур колеблется в пределах 55-87% от общей площади посева зерновых, что составляет 145-230 тыс. га (Годовой отчет Марийской СтаЗР за 1990-2004 гг.).
За последние 15 лет наблюдается тенденция к увеличению площади посевов яровой пшеницы. Так, если в начале 90-х годов площадь посева яровой пшеницы составляла 7-Ю тыс. га, то в конце 90-х и начала 2000-х годов она возросла до 40-60 тыс. га и более. Увеличение объемов производства зерна яровой пшеницы требует проведения защитных мероприятий, направленных на снижение вредоносности вредных организмов.
Одной из причин нарастания распространенности и вредоносности болезней (корневые гнили, ржавчина, септориоз) является сокращение объемов протравливания семян и проведения защитных мероприятий в период вегетации (табл. 6).
Если в 1991 г. протравливалось 72,6 тыс. т семян зерновых культур, то в последние годы объемы протравливания уменьшились в 2 раза и составили 30-35 тыс. т. В 2002 г. против болезней зерновых культур обработано 1,5 тыс. га вместо 137 тыс. га в 1991 г.
Сокращение объемов протравливания семян увеличила пораженность посевов головневыми болезнями и корневыми гнилями. Самой распространенной в республике является пыльная головня яровой пшеницы. Пораженные ею площади увеличились с 2,3% в 1991 г. до 94,4% в 2004 г. Максимальная пораженность растений была отмечена в 2001 г. - 2,1%. Твердая головня яровой пшеницы встречалась в 1999, 2003 и 2004 гг. на 1,0-1,9% обследованных площадей с распространенностью 0,08-0,13%. Максимальная распространенность болезни (0,3%) отмечалась в 1999 г. в Моркинском районе (Юго-западная зона) на 418 га. Помимо уменьшения объемов обеззараживания семян, на увеличении вредоносности головневых болезней сказалось снижение хозяйственно-биологических качеств посевного материала. Кроме того, годы с влажной и умеренно-теплой погодой в период цветения зерновых культур (1996, 1998, 2000) способствовали перезаражению растений пыльной головней.
Бурая листовая ржавчина относится к числу наиболее распространенных болезней яровой пшеницы. Она проявляется ежегодно и имеет значительное развитие. За последние 15 лет локальные эпифитотии этого заболевания отмечены в 1991, 1995, 1997 и 2002 гг. (табл. 7); среднее развитие составило 9,4, 9,7, 9,6 и 8,6% соответственно. В 1990, 1992, 1993 1994, 1999 и 2001 гг. было слабое развитие бурой ржавчины (в среднем 0,7-5,8%), и практически существенной вредоносности в эти годы она не имела. Максимальное развитие болезни (35-50%) отмечено в 1996, 1998, 2000, 2003 и 2004 гг. Основными факторами, определяющими активность гриба, являются температура воздуха и его влажность.
Эпифитотии стеблевой ржавчины на яровой пшенице бывают редко. В последние годы сильное развитие этой болезни отмечено в 1996 и 2000 гг., когда распространенность ее достигла 8-30%, развитие - 2-5%. Максимальная пораженность выявлена в колхозе «Знамя»
Биологизация защиты растений
Несмотря на положительное влияние пестицидов при интенсификации сельского хозяйства, массовое применение химических препаратов самого разнообразного назначения приводит к негативным экологическим и санитарно-гигиеническим последствиям (Гончар М. Т., 1986), связанных с повышенным загрязнением атмосферы, воды, почвы и продуктов земледелия ядовитыми веществами, ухудшением качества урожая, ростом заболеваемости и смертности людей и животных. Среди прочих отрицательных воздействий химических обработок на агроэкосистемы следует отметить появление устойчивых к пестицидам популяций возбудителей болезней (Звягинцев Д, Г., 1987). Применение пестицидов, помимо снижения вредоносности вредителей и болезней, оказывает губительное влияние и на полезные почвенные микроорганизмы, уменьшается их роль и значение в подавлении вредных видов. Все это приводит к нарушению взаимосвязей между компонентами агоэкоси-стемы и росту потерь урожая.
При создавшейся ситуации в республике, для решения проблемы защиты урожая были разработаны и рекомендованы научно-обоснованные системы защиты растений (1989, 1991, 1992, 1994, 2001, 2002), которые предусматривали целенаправленное сочетание и применение всех методов и средств защиты, на основе прогноза развития вредных организмов и учета экономических порогов их вредоносности. В этих системах особое внимание было уделено мероприятиям по регуляции численности вредителей и ограничению распространения болезней, расширению применения экологически безопасных методов и средств.
С 1990-1991 гг. была развернута работа по производству и применению биологических агентов и средств защиты растений. В научно-исследовательских учреждениях начаты исследования по изысканию новых, более эффективных, экономичных и безопасных для окружающей среды средств подавления вредных организмов. Экспериментальные работы позволили сформулировать и обосновать агробиологические и организационные принципы комплексной системы защиты растений, отвечающей требованиям охраны окружающей среды (Марьин Г. С, Сотников В. А., 1988; Марьин Г. С, Гущин Ю. М., 1991).
В отличие от преимущественного и повсеместного применения химического метода, была предложена биоценотическая регуляция численности вредителей и развития болезней, которая направлена на снижение их вредоносности до безопасного уровня, на сохранение и активизацию естественных врагов вредителей, и создание условий для накопления и повышения активности полезных микроорганизмов. Суть научно-обоснованной системы защиты растений заключалась в знании биологии растений, вредителей, энтомофагов, фито-патогенов и их антагонистов, понимании посевов сельскохозяйственных культур как единой совокупности растений, животных и микроорганизмов, находящихся между собой во взаимных связях (Марьин Г. С, 1996).
Задача службы защиты растений заключалась в освоении принципов управления агробиоценозом в интересах получения полноценного урожая. На практике она осуществлялась посредством выполнения ряда организационно-хозяйственных мероприятий и взаимосвязанного применения агротехнических, биологических и химических методов защиты растений с учетом изменения в агробиоценозе. Для этого внимательно анализировалась динамика численности вредных насекомых, природных энтомофагов, развития болезней и, в зависимости от происходящих на поле изменений, оперативно вносились корректировки в систему защиты растений.
Управление полевой агроэкосистемой базировалось, прежде всего, на упорядоченном применении химических пестицидов. Эта задача выполнялась путем перехода от сплошных многократных химобработок полей к строго дифференцированному применению химических пестицидов, преимущественно наземной аппаратурой. Для этого, путем обследования посевов, устанавливались очаги вредных организмов, особенности их расселения, размножения и площади распространения. Регулярные обследования полей, учеты распространения вредных организмов позволили получить оперативную информацию об энто-мофитопатологическом состоянии посевов и своевременно проводить в очагах защитные или истребительные мероприятия. При этом предпочтение отдавалось, прежде всего, биологическим средствам или, при их отсутствии, только химическим препаратам селективного (избирательного) действия.
Дифференцированные химобработки полей с учетом экономических порогов вредоносности вредных организмов и уровня эффективности природных энтомофагов и хищников, повышение доли нехимических приемов и средств, позволили уменьшить объемы химических обработок в 5-6 раз. В 2003-2004 гг. их применяли на площади 80-110 тыс. га. При этом расход химических препаратов сократился в 7-8 раз (рис. 5). Если в 1981-1986 гг. расход гербицидов составлял 430 т и более, то в последние годы он уменьшился до 40-50 т. Значительно сократилось использование фунгицидов и инсектицидов (с 390 до 2-3 т). При этом основным защитным мероприятием против болезней растений стало протравливание семенного материала, хотя расход протравителей также уменьшился с 190 до 25 т.
Энергетическая оценка применения биопрепаратов
В условиях современных рыночных отношений появились сложности в экономической оценке производства, так как нет реальной стабильности в ценовой политике государства, как на произведенную сельскохозяйственную продукцию, так и на средства производства. Поэтому оценка технологий только стоимостными показателями не обеспечивается необходимым уровнем объективности. Более реальные результаты может дать использование энергетических показателей.
Энергия, накапливаемая растениями в сельскохозяйственных экосистемах, образуется в процессе фотосинтетической деятельности, на активность накопления которой существенное влияние оказывает энергия, введенная в систему человеком (Марьин Г. С, Алметов Н. С, Свинина О. Г., 1999).
В связи с отсутствием непрерывности многих агроэкосистем в пространстве и времени и поддержания оптимальных условий для их развития, в том числе и фитосанитарных (Берестецкий О. А., 1978), требуется значительная величина начальных затрат для создания структуры продуктивной системы и последующего ее поддержания. В современном сельском хозяйстве требуются различные затраты энергии (необходимая техника, минеральные удобрения, средства защиты рас тений, ручной труд и т. д.). В процессе исследования агроэкосистем установлено, что эффективность ведения сельского хозяйства измеряется количеством энергии биомассы, аккумулированной в результате регулирования растительных, земельных и водных ресурсов и энергетических затрат антропогенного характера.
Распределение энергии агроэкосистемами в интенсивном земледелии изменяется в широких пределах. Так как ежегодные затраты энергии колеблются от 20-30 до 200-300 МДж/м2, а удельная первичная продукция - от 300 до 1000 МДж/м , значит существует возможность в значительной степени изменять характер распределения энергии в системах. Затраты в агроэкосистемах разделены на следующие категории (Марьин Г. С, 1999): 1. Затраты, необходимые для возмещения в систему запаса питательных веществ и органического вещества, вынесенного с урожаем. 2. Затраты, необходимые для сохранения важнейших физических характеристик агроэкосистемы (структурность пахотного слоя и его рыхлость, кислотность и т.д.), которые, в противном случае, в результате более низкой способности экосистемы восстановить свою продуктивность, могут привести к ее деградации. 3. Затраты, необходимые для защиты природных комплексов агроэкосистемы от потерь при возделывании полевой культуры.
Чтобы объективно судить о целостности внедрения и применения в практику того или иного агроприема или метода с энергетических позиций, необходимо установить количественную оценку их биоэнергетической эффективности. Коэффициент биоэнергетической эффективности показывает окупаемость затраченной энергии на производство сельскохозяйственной продукции энергетической ценностью получаемого урожая.
Биоэнергетический потенциал агроэкосистемы, предложенный профессором Г. С. Марьиным, рассчитывали по формуле: УПП+ВБЭ+ХЦП БЭП= (ЗКЭ+Р) (ОЗЭ+Р) где: БЭП - биоэнергетический потенциал агроэкосистемы; УГШ - удельная первичная биоэнергия в агроэкосистеме, МДж; ВБЭ - возвращенная или вновь введенная в систему биоэнергия в виде растительных остатков и органических удобрений, МДж.
Энергия, оставшаяся в системе (в почве или на почве) с растительными остатками (корни, стебли, опавшие листья и т. д.), определяется перерасчетом количества растительных остатков, рассчитанных на основании уравнений выведенных А. М. Лыковым. Уравнение линейной регрессии для яровой пшеницы имеет следующий вид У=0,41Х+10,11, где: X - урожайность, кг/га; ХЦП - хозяйственно-ценная продукция, МДж; ЗКЭ - затраты концентрированной энергии, вносимой в систему в виде пестицидов, минеральных удобрений, топлива и т. д., МДж; ОЗЭ - общие затраты энергии, введенные в систему при возделывании культуры, МДж; Р - потенциальная энергетическая разница между УПП естественной экосистемы зоны, которая равна 205 ГДж/га и УПП искомой агроэкосистемы, МДж.
Анализ энергетических показателей полевого опыта показал (табл. 28), что количество энергии, накопленной в хозяйственно-ценной части урожая во всех вариантах, зависело от урожайности, и было выше совокупной энергии, израсходованной на возделывание и уборку пшеницы. Затраты совокупной энергии, необходимой на выращивание яровой пшеницы, в зависимости от вариантов и фонов составили 15,4-20,7 ГДж/га.
Коэффициент энергетической эффективности при внесении удобрений и обработке семян колебался в пределах от 1,14 до 1,32, тогда как на контроле он составил 1,03 ед. Наиболее эффективным в энергетическом отношении было применение бактофосфина (1,2-1,3), тогда как энергетический эффект от применения минеральных удобрений составил 1,04-1,18. Энергетический КПД при обработке семян средствами защиты изменялся в пределах 1,14-1,28, и больший эффект проявлялся при обработке псевдобактерином-2 -1,28. При совместном применении удобрений и средств защиты наибольший энергетический коэффициент получен в варианте с обработкой семян фено-рамом при внесении азотовита (1,32).
Биоэнергетический потенциал агроэкосистемы колебался от 0,17 до 0,26. Это свидетельствует о том, что БЭП изучаемой агроэкосистемы в энергетическом отношении является неустойчивой системой, чувствительной к возможным экстремальным условиям климата и антропогенеза.
