Содержание к диссертации
Введение
1 Научно-практические аспекты формирования агроэкосистем 12
1.1 Концептуальные аспекты развития южного садоводства 12
1.2 Природные экосистемы 15
1.3 Формирование и функционирование агроэкосистем 20
1.4 Особенности формирования садовых экосистем 31
2 Методология, объекты, методика и условия проведения исследований
2.1 Методология исследований процессов в экосистеме сада 40
2.2 Почвенно-климатические условия региона 46
2.3 Место и объекты исследований 53
2.4 Методы исследований 59
3 Влияние монокультуры сада на плодородие и экологическое состояние почв 65
3.1 Методические подходы к оценке состояния плодородия садовых экосистем 65
3.2 Состояние плодородия почв в садах при традиционных технологиях их возделывания 72
3.3 Влияние длительного применения удобрений в саду на плодородие и экологическое состояние почвы 82
3.4 Методические особенности агрохимических исследований в садах (на примере обыкновенных черноземов ) 88
3.5 Водопотребление в плодовых садах 111
4 Формирование растительности нижних ярусов садовых биоценозов
4.1 Место и роль сорных растений в садовом биоценозе 114
4.2 Особенности формирования структуры сорных растений и их вредоносность в плодовых садах 116
4.3 Приемы контролирования сорных растений приствольных полос садов 128
4.4. Биоценотические методы подавления развития сегетальных растений в междурядьях садов 132
5 Агрохимические, агрофизические свойства и микроклимат почв экосистемы сада 142
5.1 Гумус и его лабильные формы 142
5.2 Содержание элементов питания 147
5.3 Температурный режим почвы 150
5.4 Физические свойства почв 153
5.5 Влажность почвы 158
6 Биологическая активность почв садовых агроценозов 165
6.1 Состояние изученности вопроса 165
6.2 Почвенные ферменты и ферментативная активность почв 171
6.3 Микробоценоз почв в садовых экосистемах 194
6.4 Общая биологическая активность почв 212
6.5 Биологические показатели почв как индикаторы состояния плодородия садовых агроценозов 217
7 Влияние структуры садового биоценоза на развитие напочвенной и почвенной мезофауны 223
7.1 Роль почвенных и напочвенных беспозвоночных в стабилизации агроэкосистем 223
7.2 Роль дождевых червей в улучшении пищевого режима почв садовой экосистемы 225
7.3 Структура и динамическая плотность жужелиц и стафилинид в садовых биоценозах и прилегающих биотопах 229
8 Продуктивность и состояние плодовых растений садовых экосистем 239
8.1 Влияние растений нижнего яруса садовых биоценозов на ростовые процессы деревьев яблони 239
8.2 Обеспеченность плодовых растений элементами питания 248
8.3 Физиологические особенности растений яблони в садовых биоценозах различной структуры 253
8.4 Урожай и качество плодов деревьев яблони в различных типах садовых агроценозов 258
9 Энергетическая и экономическая оценка технологических приемов формирования экосистемы сада 268
9.1 Экономическая эффективность технологии формирования продуктивного садового биоценоза 268
9.2 Энергетическая оценка технологии формирования продуктивного садового биоценоза 270
9.3 Внедрение технологии и технологических приемов в производство и производственные испытания 277
10 Агроэкологические принципы формирования продуктивных садовых экосистем 279
Выводы 282
Рекомендации по использованию результатов 285
Исследований литература 287
Приложения 333
- Формирование и функционирование агроэкосистем
- Почвенно-климатические условия региона
- Состояние плодородия почв в садах при традиционных технологиях их возделывания
- Приемы контролирования сорных растений приствольных полос садов
Введение к работе
Актуальность проблемы. В современных условиях для ведения экономически выгодных и экологически безопасных плодовых насаждений необходима принципиально новая стратегия земле- и природопользования. В плодовом саду длительная монокультура сочетается с многолетней «типовой» агротехникой, особенно при уходе за почвой. Непрерывное содержание почвы под черным паром, с использованием только минеральных удобрений или вообще без таковых, изменяет и ухудшает агрофизические и агрохимические свойства почвы, обедняет почвенную фауну. Уничтожение же естественно растущих трав, так называемых сорняков, лишает многие организмы среды обитания, что еще больше нарушает сложившиеся отношения в биоценозе сада [61,62, 86,88,89,253, 274]. Для устранения негативных тенденций необходим перевод садоводства на биоценологическую основу, т.е. создание садов с оптимальной структурно - временной организацией, многовидовым набором организмов и минимальной агротехникой. Согласно теории А.А. Жученко [117,119,122,125], за счет замены техногенных факторов интенсификации функционально адекватными биологическими, сохраняется единство технологического процесса при переходе к низкозатратным технологиям.
Усиление средообразующей роли растений в садовой экосистеме за счет введения трав сеяных или сегетальных (естественно растущих) является основным биологическим фактором воспроизводства почвенного плодородия, увеличения разнообразия почвенной биоты, улучшения доступности элементов питания, общей экологической стабильности. Наряду с получением стабильных урожаев плодов высоких товарных качеств должна улучшаться почвенная, фи-томелиоративная, фитосанитарная, микроклиматообразующая и другие составляющие садовых экосистем. Уход от системы черного пара в садовых агроце-нозах юга России предпринимался А.К. Приймак [313], О.А. Черепахиной и А.П. Луговским [415], Г.Н. Теренько [374], А.В. Бузоверовым [40] и другими. Ими были исследованы отдельные элементы биологизации садовых агроцено-
6 зов. Разработка теоретических принципов создания продуктивных садовых биоценозов с максимальным использованием биологических свойств их компонентов и технологических приемов для практического применения ресурсосберегающих технологий началась сравнительно недавно. Это и определило цель и задачи наших исследований.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлось теоретическое и экспериментальное обоснование принципов формирования садовых экосистем на основе эффективной реализации внутренних ресурсов и изучения путей экологической и ценотической оптимизации функций садовых биоценозов.
В связи с поставленной целью были определены задачи исследований:
Изучить влияние монокультуры сада на плодородие и экологическое состояние почв.
Определить особенности формирования структуры сегетальных растений и их роль в садовых биоценозах.
Разработать приемы контролирования сорных растений приствольных полос садов.
Разработать способы формирования растительности нижних ярусов садовых агрофитоценозов за счет использования естественно растущих и сеяных трав.
Выявить закономерности изменений показателей почвенно-биологичес-кого комплекса, определяющих пути формирования садовых биоценозов различной структуры. Определить количественный и качественный состав почвенной биоты в садовом биоценозе, общую биологическую и ферментативную активность почв. Разработать методы оценки экологического состояния почв и их плодородия по этим параметрам.
Выявить особенности формирования почвенной мезофауны в садовых биоценозах различной структуры с учетом сопряженных биотопов.
7. Изучить состояние, физиологические особенности и продуктивность
плодовых растений в садовых биоценозах различной структуры.
Провести оценку взаимосвязей компонентов садовой экосистемы и разработать агроэкологические приемы их формирования на биоценотической основе.
Создать ресурсосберегающую технологию ухода за почвой в садовых агроценозах различной структуры и дать ей экономическую и энергетическую оценку.
Основные положения, выносимые на защиту
Снижение эффективного и потенциального плодородия почв плодовых насаждений обусловлено длительной монокультурой и применением традиционных технологий ухода за почвой.
Системный подход к исследованиям дает возможность провести комплексную оценку влияния биотических компонентов садовой экосистемы на продуктивность плодовых растений.
Закономерности изменения основных факторов жизнедеятельности плодовых растений в различные возрастные периоды садовых агроценозов, определяющие пути их формирования.
Роль сегетальных и сеяных трав в садовой экосистеме неоднозначна: наряду с конкурентными отношениями с плодовыми растениями за элементы питания и влагу, они усиливают средообразующую роль растительности, являются источниками свежего органического вещества для биотических компонентов почвенной экосистемы, средой обитания напочвенной и почвенной мезофауны.
Влияние продолжительности задернения почвы травами в яблоневых садах и смежных биотопов в агроландшафте на формирование фауны почвенных и напочвенных беспозвоночных и напочвенных жесткокрылых.
Введение трав в нижний ярус садового фитоценоза и использование разработанных приемов контроля над их ростом и развитием способствует восстановлению почвенного плодородия, активизации микробоценоза и фермента-
тивных процессов в почвах, оптимизации питательного режима растений яблони, их устойчивого роста и плодоношения.
Научная новизна работы
Впервые исследованы в комплексе экологические и ценотические основы формирования садовых агроценозов в регионе с позиций оптимального использования потенциала биопродуктивности многокомпонентного садового сообщества.
С использованием системного подхода изучены функции биотических компонентов садовых экосистем, вещественные и энергетические процессы экосистемы сада в динамике.
Установлены закономерности изменения факторов жизнедеятельности плодовых культур (агрофизические и агрохимические свойства почвы, биохимические свойства, биота почвы) в садовых биоценозах различной структуры и возраста.
Разработан способ создания мульчирующего слоя почвы с целью направленного формирования видового состава естественно растущих трав.
Изучен комплекс показателей биологической активности почв, выявлены характер и уровни изменений при различных способах содержания почвы в садовых биоценозах. Установлены закономерные связи между основными показателями плодородия почв и их биологической активностью.
Впервые установлена динамика структуры напочвенных жесткокрылых в яблоневых садах с различной продолжительностью задернения почвы междурядий травами. Выявлены виды-индикаторы, характеризующие экологическое состояние садового биоценоза. Установлено влияние окружающих элементов агроландшафта на формирование численности и динамической плотности напочвенных жесткокрылых в садах.
7. Впервые для отрасли плодоводства теоретически обоснованы, разработаны и внедрены агроэкологические приемы формирования продуктивных садовых экосистем, необходимые для перевода садоводства на биоценологиче-
скую основу. Создание экосистемы сада с многовидовым набором компонентов способствует сокращению агротехнических приемов ухода за почвой, сохранению окружающей среды, в том числе почвенного плодородия, снижению затрат невозобновимой энергии, получению плодов высоких товарных качеств. Практическая ценность и реализация результатов исследований
Дана оценка состояния плодородия черноземов ( выщелоченных и обыкновенных) при традиционных технологиях ухода за почвой в садах.
Разработаны, прошли производственное испытание и внедрены в производство ресурсосберегающие технологии ухода за почвой в плодовых насаждениях юга России различных типов и конструкций, базирующиеся на реализации и воспроизводстве внутренних ресурсов экосистемы сада.
Разработаны способы мульчирования почвы в приствольных полосах садов и регламенты применения гербицидов.
Создана система мониторинга оценки почвенного плодородия в садах по общей биологической и ферментативной активности почв. Разработана шкала обогащенности садовых почв почвенными ферментами.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены на Всесоюзной научно-практической конференции по проблемам внедрения малой механизации в плодоводстве, виноградарстве и возделывании субтропических культур, г. Краснодар, 1982 г.; Всесоюзном координационном совете по проблемам борьбы с сорными растениями при возделывании сельскохозяйственных культур, Москва, 1988г.; Научно-практической конференции «Проблемы черноземов Северного Кавказа», Краснодар, 1993 г.; НТС «Плодоводство и виноградарство» департамента сельского хозяйства Краснодарского края (1996, 1998 гг.); секции агрохимии Россельхозакадемии, г. Краснодар (1991 г.), Всероссийском научно-производственном совещании «Актуальные вопросы теории и практики защиты плодовых и ягодных культур в условиях многоукладно-сти сельского хозяйства», Москва, Бирюлево-Загорье, 1998 г.; научной конференции ученых и специалистов Северного Кавказа «Ресурсосбережение и эко-
логия в адаптивной системе садоводства и виноградарства», 1999 г., НТС департамента растениеводства Министерства сельского хозяйства РФ, Москва, 2000 г; международной научно-практической конференции «Садоводство и виноградарство XXI века», Краснодар, 1999 г.; краевых совещаниях-семинарах с участием специалистов комитета «Кубаньплодопром» и плодовых хозяйств (1986, 1988,1991,1993, 1996, 1999,2000,2001гг.); Всероссийских конференциях грантодержателей Российского фонда фундаментальных исследований конкурса «р2000юг», 2000-2002 гг.; ежегодных отчетно-плановых сессиях ученого совета СКЗНИИСиВ (1980-2002 гг.).
«Технология восстановления почвенного плодородия в садах Краснодарского края» была представлена на конкурс и удостоена премии Министерства сельского хозяйства и продовольствия России, 1996 г.; элементы технологии формирования садовых биоценозов вошли в разработку «Низкозатратная технология возделывания яблоневых садов короткого цикла», удостоенной премии администрации Краснодарского края в 1999 г. и премии РАСХН за лучшую законченную НИР в 1999 г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 120 печатных работах, в том числе 17 в центральных рецензируемых изданиях, 9 рекомендациях производству, получено 1 авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 350 страницах, состоит из введения, 9 глав, выводов и рекомендаций производству, приложений, включает 83 таблицы и 45 рисунков. Список использованной литературы содержит 490 литературных источников.
Место проведения работы. В работе обобщены результаты исследований, проведенных в 1979-2002 гг. Работа выполнена в Северо-Кавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства (СКЗНИИСиВ) в соответствии с тематическим планом НИР, номер гос. регист-
11 рации 01.91.0047614 и 01.960.007134, при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 00-04-96036 в 2000-2002 гг.
Автор выражает глубокую благодарность за помощь в работе сотрудникам лаборатории плодородия почв СКЗНИИСиВ: старшему научному сотруднику Н.Г. Пестовой, ведущему научному сотруднику Н.Н. Сергеевой, лаборанту Т.Н. Дубининой, аспирантам А.А. Ворожбет и В.Г. Кныш. Отдельная благодарность за сотрудничество доценту КГАУ Л.А. Коростелевой.
Формирование и функционирование агроэкосистем
Современное сельскохозяйственное производство - сложная многофункциональная система, состоящая из многих компонентов. Осознание угрозы экологической катастрофы заставляет человечество все глубже осмысливать изменения в природе и обществе и искать пути гармонизации отношений между ними. Почему природные экосистемы достаточно стабильны, саморазвиваются и саморегулируются, в то время как агросистема для поддержания определенной стабильности и продуктивности требует несоизмеримо больших и всевозрастающих затрат человеческого труда и энергии? Утрата системообразующих начал в земледелии повлекла уход от лучших традиций классической агрономии, ее корифеев, утверждающих вслед за К.А. Тимирязевым приоритет растения в земледелии.
В начале XXI века перед земледельческой наукой России поставлены большие и сложные задачи, которые предстоит решить уже в ближайшие годы нового столетия. Как отмечает А.Н. Каштанов [151], необходимо разработать стратегию развития отечественного земледелия на перспективу и она должна учитывать накопленные научные знания и опыт, результаты исторического процесса формирования систем земледелия. «Учитывая всю остроту возникших экономических (продовольственных) и экологических проблем, определить вклад природных (биологических) и техногенных факторов в решении этих проблем. Необходимо исходить из приоритета первых (т.е. природных) факторов, обладающих возобновляемыми и практически неисчерпаемыми ресурсами энергии Солнца, Растений, Микроорганизмов и Атмосферы». Авторы работы [234] заявляют, что настала пора смены парадигм (системы представлений) в земледелии от технократизма к агроэкологии. Агроэкологическая парадигма ориентирует на длительное сохранение и воспроизводство ресурсов. А.А. Жу-ченко [117,118,119,121,122,123,124,125] среди многих программных вопросов стратегии адаптивного подхода к интенсификации растениеводства указывает на один из главных: конструирование адаптивных агробиогеоценозов и агро-ландшафтов. Он отмечает, что переход в системам земледелия XXI века будет базироваться на все более эффективном и следовательно, комплексном использовании сил природы в том числе неисчерпаемых и/или воспроизводимых природных ресурсов. Основными факторами этого направления автор называет: биологизация и экологизация интенсификационных процессов в растениеводстве на основе адекватной замены техногенных факторов биологическими процессами и структурами, повышения продукционных и среообразую-щих функций агроэкосистем и агроландшафтов, технологизации фундаментальных и прикладных знаний; выработка агрономических приемов и технологий, приспособленных к местным условиям; конструирование высокопродуктивных, экологически устойчивых и эстетически полноценных агроэкосистем и агроландшафтов на основе увеличения видового и генетического разнообразия культивируемых видов растений; асинхронности сезонных циклов фотосинтетической и общебиологической активности, сохранения и создания новых механизмов и структур биоцено-тической саморегуляции, усиления замкнутости биогеохимических циклов; существенное повышение как продукционной так и средообразующей роли культивируемых видов и сортов растений, агроэкосистем и агроладшафтов.
Таким образом, стратегия интенсификации растениеводства, направленная на увеличение чистой продукции агроэкосистем и накопления органического вещества почвы и стратегия развития природы (повышение валовой первичной продукции) не только не расходятся, а напротив, совпадают. Основное принципиальное отличие агроэкосистемы от природной экосистемы заключается в наличии антропогенных воздействий на почву, растения (организмы) и атмосферу, именуемых системой земледелия (Рис.1.2)[429]. Приведенная схема отражает сложную взаимосвязь элементов экосистемы и системы земледелия. Сложившиеся в природных экосистемах режимы функционирования обеспечивают определенный уровень продуктивности экосистемы. Воздействие человека на элементы экосистемы и перевод ее в новое функциональное состояние (агроэкосистема) направлены на повышение ее производительности и устойчивости. Основные теоретические работы, посвященные характеристике агроэкосистем, были опубликованы в 80-х годах 20 века. Наиболее основательным изда ниєм является монография "Сельскохозяйственные экосистемы" [348]. Суть современных представлений об отличиях агроэкосистем от естественных экосистем сводится к следующим положениям: Если понятие естественной экосистемы не имеет территориального ранга, то агроэкосистема прежде всего хозяйственная единица. Элементы агроэкосистемы объединены не столько потоками энергии, сколько планом использования территории; В отличие от естественных экосистем, обладающих свойством самоорганизации, агроэкосистемами управляет человек, который заинтересован в получении биологической продукции, а конкретно, в получении урожая. Ю.Одум [269] подчеркивает, что человек стремится спрямить пищевые цепи, чтобы получить как можно больше интересующей его биологической продукции. Он затрачивает на решение этих задач значительную энергию (на обработку почвы, производство и внесение удобрений и пестицидов, на сельскохозяйственную технику и т.д.).Доля антропогенной энергии в общем балансе энергии агроэкосистемы невелика и составляет не более 1 %. Агроэкосистемы несравненно более открыты, чем естественные экосистемы, так как из них постоянно происходит как "плановый" отток элементов минерального питания с урожаем, так и неплановый отток веществ с пахотных угодий в результате вымывания элементов питания и эрозии.
Почвенно-климатические условия региона
Климат региона умеренно-континентальный, со значительной амплитудой температур между холодными и теплыми периодами года. Континенталь-ность климата возрастает с запада на восток, что объясняется смягчающим влиянием Черного и Азовского морей. В пределах региона имеется большое разнообразие микроклиматических зон со значительными колебаниями характеристик климата.
Для продуктивного плодоводства климатические условия зоны в целом благоприятны [107,388,422]. В формировании климата важную роль играют горы Большого Кавказа, препятствующие продвижению на юг холодных воздушных масс с севера. При вхождении влажных масс воздуха усиливается выпадение осадков. Преобладают восточные и северо-восточные ветры, холодные зимой, жаркие и сухие весной и летом.
Годовое количество осадков составляет от 400 мм в северо-восточной части до 650 мм в юго-западной, что достаточно для плодовых деревьев.
Распространение их по временам года и районам не равномерно [2]. Поэтому даже во влажных районах отмечаются засухи продолжительностью 40 дней и более. Температура воздуха имеет резко выраженный ход. Абсолютная годовая амплитуда температуры воздуха составляет 72-77 градусов Цельсия. Зима умеренно мягкая и неустойчивая с частыми оттепелями. При вторжении холодных масс минимальная температура воздуха в некоторых пунктах может достигать минус 39 градусов. Однако вероятность повторения таких зим не превышает 5% лет. Средняя температура января от -3 до -5 градусов Цельсия , июля от +22 до +24, при среднегодовой температуре от 8,3 до 10,8 градусов. Длительность безморозного периода составляет 180-210 дней. Сумма активных температур за вегетационный период 3200-3600 градусов. Коэффициент увлажнения от 0,25 до 0,40. Повреждения корневой системы плодовых культур отрицательными температурами крайне редки.
Продолжительность солнечного сияния 2200-2400 ч в год, суммарная радиация за год от 115 до 128 ккал/кв. см в юго-восточной части, что составляет количества солнечной энергии тропической зоны. При общем благоприятном сочетании климатических факторов довольно часты отрицательные погодные явления - засухи и суховеи, пыльные бури, ливни с градом, поздние и ранние заморозки, бесснежные зимние морозы, вызывающие повреждения плодовых культур. Гидротермический режим зоны, влияющий на скорость разложения и выщелачивания органических остатков, скорость распада минералов и направление передвижения в почвенной толще, обусловил формирование здесь мощных и сверхмощных черноземов, относящихся к одним из лучших почв России [4Д75]. На климат региона значительное влияние оказывают Черное, Азовское и Каспийское моря, которые являются дополнительными аккумуляторами тепла и источником влаги. Важную роль в формировании климата играют горные хребты Большого Кавказа, которые направлены с юго-востока на северо-запад, а господствующие здесь атмосферные течения имеют направления прямо перпендикулярное к общему расположению гор. Лето, как правило, жаркое с максимальными температурами до 40С. Неблагоприятным явлением для плодовых растений являются часто повторяющиеся засухи, причиной которых являются восточные ветры - суховеи. Средняя месячная температура июля, самого теплого месяца года, составляет 23-24С. Сумма активных температур за вегетационный период_весьма значительная- 3200-3600. Количество осадков, выпадающее на всей территории зоны, достаточно для роста плодовых культур, так как в среднем по всей территории приходится 500 мм в год. Но распространение их по отдельным районам и временам года крайне неравномерно. Вследствие этого даже во влажных районах отмечаются продолжительные засухи в 40 и более дней. Северную зону края относят к зоне недостаточного увлажнения, она характеризуется довольно частыми засухами, коэффициент увлажнения составляет 0,25. За год выпадает 450-550 мм осадков. Сумма осадков за вегетационный период составляет по среднемноголетним данным 225-275 мм. Лето жаркое и сухое. Средняя месячная температура июля 23-24 , максимальная может достигать 38-40. Средняя месячная температура января колеблется в пределах - 4, -5, но минимальные температуры могут опускаться до -32, -36. [2]. За годы наших исследований сумма осадков по годам 1993-2000 гг. ежегодно превышала среднемноголетние данные и в среднем за 8 лет составила 678 мм (Рис. 2.2). К неблагоприятным проявлениям погоды следует отнести низкие температуры в зимние месяцы годов 1993-1994, 1997-1998, которые были причиной подмерзания древесины деревьев и возвратные морозы 1998 года, которые повреждали цветковые почки. Результатом этого, являлось отсутствие урожая в эти годы или его снижение. Центральная зона более благоприятна для выращивания плодовых культур. Климатические условия в этой зоне за время исследований представлены в табл. 2.1. Среднегодовая температура воздуха в большее число лет исследований незначительно превышала среднемноголетние данные. Только в течение пяти лет (1982, 1985, 1987, 1993, 1994) среднегодовая температура была несколько ниже нормы. Большие различия по годам отмечались по условиям увлажнения. Наиболее засушливые вегетационные периоды отмечались в 1976 и 1994 годах, когда осадков выпало на 106-150 мм меньше среднемноголетних данных. Влажными были вегетационные периоды 1987, 1988, 1991 и 1992 годов. Из неблагоприятных метеорологических явлений для плодовых растений следует отметить низкие температуры воздуха в зимние месяцы 1984-1985 гг., 1885-1986 гг., 1993-1994 гг., 1997-1998гг., 2000-2001 гг., 2001-2002 гг., весенние заморозки 1998 и 1990 гг.
Состояние плодородия почв в садах при традиционных технологиях их возделывания
В результате проведенных исследований установлен процесс уплотнения почвы в садах, особенно заметный в верхнем 20 см слое почвы [412]. В садах на выщелоченных черноземах за 23 года объемная масса почвы увеличилась в среднем на 0,13 г/см и составила 1,42 г/см в междурядье и 1,6 г/см в колее междурядий, подвергающейся непосредственному воздействию сельскохозяйственной техники (табл. 3.1).
В связи с особенностями пространственно-временной структуры садовых агроценозов неравномерно проявление различных свойств почвы в приствольных полосах и междурядьях. Это касается и такого показателя как объемная масса. Если в междурядьях происходит уплотнение почвы, то в приствольных полосах, напротив, до 60 см отличается рыхлостью по классификации С.Ф. Неговело-ва [263]. В метровом слое почвы объемная масса не превышала критический уровень (1,53 г/см3) для корневой системы плодовых деревьев.
В плодовых садах в настоящее время используемые технологии ухода за почвой недостаточно учитывают те изменения, которые происходят в экосистеме сада на протяжении жизненного цикла плодовых растений. В вопросах питания остаются необоснованными дозы вносимых минеральных удобрений для насаждений разного возраста. Изученные в молодых плодовых насаждениях дозы минеральных удобрений зачастую рекомендуют для садов всех возрастов. Неизменная в течение жизни сада паровая обработка почвы приводит к тому, что минерализация гумуса превышает его синтез.
В результате проведенных исследований выявили особенности изменений параметров почвенного плодородия в течение жизненного цикла и в пространстве ( ряд - междурядье) в разновозрастных плодовых насаждениях [41]. Изменение содержания органического вещества в почве предварительно выявлено по материалам агрохимического обследования плодовых насаждений. Для этого кварталы плодовых культур были сгруппированы в три возрастные группы (по П.Г.Шитту): 1-я группа - конец «периода роста» - начало периода «роста и плодоношения» (6-8 лет); 2-я группа - период «плодоношения и роста» (9-12 лет); 3-я группа - период « плодоношения - усыхания»(22-26 лет). Более обстоятельные исследования изменений содержания органического вещества, его качества и питательного режима почв проведены на опытных участках в период вступления плодовых деревьев в плодоношение и в период « плодоношения - усыха-ния». Поскольку на участках со вступающими в плодоношение насаждениями были известны исходные агрохимические параметры почвы при посадке сада, мы имели возможность проследить их трансформацию за этот период при существующей технологии ухода за почвой (черный пар). Определение агрохимических параметров и содержание органического вещества почвы в садах в конце жизненного цикла позволили выявить роль плодовых растений в изменении плодородия почв. Способ содержания почвы в исследуемых кварталах - черный пар, внесение удобрений по зональным рекомендациям [409]. Схема посадки деревьев оптимально-уплотненная 7-8 х 4-5 м.
Группировка данных агрохимического обследования по возрастным периодам позволила установить факт изменения содержания общего гумуса в почве в течение жизни сада. Содержание гумуса и питательный режим почвы в первый год после посадки деревьев значительно различаются по кварталам садов, поскольку эти показатели зависят от целого ряда факторов: предшествующей культуры, доз предпосадочных органических и минеральных удобрений.
Установлено значительное ухудшение показателей почвенного плодородия от посадки сада до вступления в плодоношение деревьев. Плодовые растения в этот период не осваивают отведенной им площади питания, органических остатков, поступающих в почву (опад), в этот период крайне мало, влияние корневых систем плодовых растений на почву незначительно. Систематическое рыхление почвы приводит к минерализации органического вещества. В результате, в этот период жизни сада отмечено меньшее количество гумуса в почве, чем в другие периоды (табл. 3.2).
В садах, вступивших в плодоношение, гумус в слое почвы 0-20 см повышался до 3,40%. В этот период жизни сада возрастает количество опада, корневая система полностью осваивает отведенную ей площадь, поэтому наступает стабилизация содержания органического вещества. В возрастной период « плодоношения - усыхания» содержание гумуса в почве составляет 3,79%.
Аналогичная картина прослеживается и по питательному режиму при группировке данных агрохимического обследования. Среднее содержание гумуса в метровом слое почвы вступающих в плодоношение насаждений составило 3,01%, при содержании его в пахотном слое 3,47 % (табл. 3.3). Профильное распределение гумуса для чернозема выщелоченного - постепенно убывающее. С содержанием гумуса согласуются его запасы в почве. В слое почвы 0-20 см запасы гумуса характеризуются как низкие, в слое 0-100 см как средние. Сравнительно низким было содержание органического углерода, извлекаемого нейтральной пиро-фосфатной и щелочной вытяжками.
Приемы контролирования сорных растений приствольных полос садов
Конструктивные особенности плодовых садов таковы, что они требуют различного подхода к разработке и применению способов подавления роста сорных растений в междурядьях и приствольных полосах садов. Особую сложность представляет борьба с сорняками в приствольных полосах, где располагается основная масса корней плодовых растений, особенно в молодом возрасте. Почва здесь должна быть свободной от сорных растений. В приствольных полосах интенсивных садов обработка почвы осложняется из-за плотного размещения деревьев, в садах на слаборослых подвоях корневая система расположена в поверхностных слоях почвы и обработки почвообрабатывающими орудиями недопустимы. Вместе с тем освещенность почвы в молодых садах обычно максимальна и это приводит к интенсивному росту сорняков.
Подавление роста сорных растений можно подразделить на агротехнические, химические и биологические. При некоторых условиях одного метода может быть достаточно, но в большинстве случаев следует применять несколько методов.
Агротехнические методы, способствующие подавлению сорняков в плодовых садах прежде всего предопределяются зональными особенностями возделывания плодовых культур. Поэтому меры борьбы с сорными растениями не могут быть одинаковыми в различных регионах, отличающимися по экологическим условиям и видовому составу и биологическим особенностям сорных растений.
Из агротехнических методов наиболее эффективным было мульчирование приствольных полос черной полиэтиленовой пленкой [289]. Практически, в течение трех лет под пленкой не было сорняков, за исключение этиолированных растений вьюнка полевого и бодяка полевого. Летом, когда температура пленки достигала 50-60 С, они при соприкосновении с пленкой погибали. Механическая обработка приствольных полос была менее эффективной. Даже при четы-рехразовом рыхлении почвы в течение вегетационного периода не удавалось полностью подавить рост сорняков. Высокая стоимость и нехватка рабочей силы не позволяют широко использовать ручные прополки в приствольных полосах садов. В связи с этим, большое значение имеют разработки приемов подавления сорняков другими способами, в частности химическими.
Использование химического метода в отечественной и зарубежной литературе обсуждается с различных позиций. Применение гербицидов позволяет сократить или временно исключить механическую обработку и, благодаря этому, значительно снизить затраты на уход за почвой. Заслуживает внимание экологическая оценка гербицидов с точки зрения загрязнения окружающей среды [77]. В плодоводстве острота этой проблемы несколько меньшая, чем при выращивании остальных культур, поскольку гербициды вносят только в приствольную полосу на 1/5 общей площади сада [434]. В последние два десятилетия применение гербицидов в садах происходило нарастающими темпами с постоянной сменой применяемых препаратов. В начале применялись почвенные гербициды: симазин, атразин, монурон, далапон, трихлорацетат натрия, действие которых было направлено на определенную группу сорняков. Затем появились, были рекомендованы и включены в « Список разрешенных препаратов ...» гербициды, обладающие широким спектром действия: гоал, терба-цил, префикс. Следующее поколение гербицидов, рекомендуемых для применения в плодовых садах: раундап (или его аналоги), реглон, баста отличаются широким спектром действия и способностью быстро разлагаться под воздействием света, климатических условий, почвенных микроорганизмов. Многочисленные исследования отечественных и зарубежных ученых показали, что успех химического метода борьбы с сорняками зависит от целого комплекса условий, установление которых и является основной задачей при разработке технологий ухода за почвой в саду.
При разработке химического метода борьбы с сорняками в плодовых садах нами с 1976 по 2000 годы было проведено три вида опытов: предварительные, полевые и производственные. В основных сельскохозяйственных зонах края в садах яблони, сливы, черешни нами было изучено 12 видов гербицидов и около 20 их сочетаний [283,296,297,298,317]. Изучение видов, сочетаний и смесей гербицидов, кратность их применения проводили согласно "Методическим указаниям по полевому испытанию гербицидов в растениеводстве"[223]. Специфика подбора сочетаний гербицидов состоит в том, что в плодовых садах встречается в основном сложный тип засорения (многолетние и однолетние, однодольные и двудольные сорняки). При недостаточно тщательной подготовке почвы под закладку сада, уже в первые годы после посадки деревьев произрастают устойчивые сорняки: вьюнок полевой, осоты, свинорой, канатник Тео-фраста, мелколепестник канадский и даже ежевика сизая. Исследования по разработке системы применения гербицидов в плодовых садах нами проводились в течение продолжительного времени и соответственно, по причинам о которых было сказано выше, ассортимент препаратов менялся. Изучение их проводилось в сравнении с агротехническими приемами подавления сорняков, в том числе и синтетическими пленками (табл. 4.7). Как видно из таблицы, мульчирование черной полиэтиленовой пленкой и применение сочетаний гербицидов оказывало положительное влияние на урожайность яблок и их биохимический состав. На современном этапе возделывания садов из многочисленных гербицидов отечественного и зарубежного производства высокую эффективность в садах показывают гербициды баста и раундап или его аналоги ( нитосорг, утал, фосулен, глиалка). В садах на слаборослых подвоях с плотной схемой посадки система применения этих гербицидов является наиболее приемлемой для эффективного подавления сорняков, поскольку корневая система таких деревьев расположена в верхних слоях почвы и подвержена отрицательному воздействию как почвообрабатывающих орудий, так и почвенных гербицидов длительного действия. Установлено, что наиболее оптимальные сроки применения этих препаратов в условиях Краснодарского края-2-3 декада мая, когда основные виды сорных растений в садах достигают высоты 15-20 см. Наиболее эффективным является однократное внесение басты в дозе 5-7,5 кг/га по препарату или (при преобладании конеотпрысковых и корневищных сорняков) раундапа в дозе 5-7 кг/га. Добавление в рабочий раствор аммиачной селитры или сульфата аммония (3-5%) усиливает эффективность гербицидов, особенно при засоренности вьюнком полевым или ежевикой. При указанных условиях применения гербицидов снижение засоренности составляет 90-98%. Продолжительность действия препарата наблюдается в течение 3-х месяцев, при обильных летних осадках возможна повторная обработка этими препаратами с более низкой дозой (2-4 кг/га). В начале осени отрастающие сорняки в основном относятся к яровым и зимующим видам: костер кровельный, мятлик, однолетний, щирица, пастушья сумка. К моменту уборки яблок зимнего срока созревания сорные растения достигают высоты 10-15 см, образуют травяной покров, препятствующий повреждению опадающих плодов.
