Содержание к диссертации
Введение
1. Распространение и генезис почв низменно- западинных агроландшафтов и изменение их плодородия в агроценозе (обзор литературы)
1.1. Распространение и генезис почв низменно-западинных агроландшафтов
1.2. Изменение плодородия почв низменно-западинных агроландшафтов при их сельскохозяйственном использовании
1.3. Мониторинг распределения тяжелых металлов в почвах 26
Западного Предкавказья
2. Объекты и методика исследований
3. Условия почвообразования района исследований
3.1. Географическое положение, геоморфология и гидрология 39
3.2. Климат и агроклиматические условия в годы проведения исследований
3.3. Растительность 46
3.4. Почвообразующие породы 47
4. Агроэкологическая опенка плодородия почв низменно-западинного агроландшафта в зависимости от технологий возделывания сельскохозяйственных культур и продуктивность агроценоза (результаты исследований)
4.1. Характеристика и оценка плодородия почв агроэкологического мониторинга низменно-западинного агроландшафта
4.1.1. Чернозем выщелоченный 51
4.1.2. Лугово-черноземная выщелоченная уплотненная почва 61
4.2. Изменение агрофизических свойства почв низменно-западинного агроландшафта
4.2.1. Изменение агрофизических свойств лугово-черноземной выщелоченной уплотненной почвы
4.2.2. Изменение агрофизических свойств чернозема выщелоченного 73
4.3. Изменение гумусного состояния почв низменно-западинного агроландшафта
4.3.1. Изменение содержания и запасов гумуса в лугово- черноземной выщелоченной уплотненной почве
4.3.2. Изменение содержания и запасов гумуса в черноземе выщелоченном
4.3.3. Баланс гумуса в почвах агроценоза 94
4.4. Содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов в 97
почвах низменно-западинного агроландшафта
4.5. Влияние плодородия почв низменно-западинного агроландшафта 102
на продуктивность агроценоза
5. Эффективность технологий возделывания сельскохозяйственных культур на почвах низменно-западинного агроландшафта агроэкологического мониторинга
5.1. Биоэнергетическая оценка агротехнологий 108
5.2. Экономическая эффективность агротехнологий
Выводы
Предложения производству
Литература
Приложения
- Изменение плодородия почв низменно-западинных агроландшафтов при их сельскохозяйственном использовании
- Климат и агроклиматические условия в годы проведения исследований
- Изменение агрофизических свойства почв низменно-западинного агроландшафта
- Экономическая эффективность агротехнологий
Введение к работе
Актуальность темы. Равнинная часть Краснодарского края расположена в Западном Предкавказье. В почвенного покрове региона преобладают высокоплодородные кубанские черноземы, являющиеся центральным звеном в степном и лугово-степном агроландшафтах. Однако, под влиянием природных факторов и антропогенной деятельности наблюдается деградация современных агроландшафтов и, особенно, почвенного покрова.
Примером деградации почвенного покрова является появление гидроморфных лугово-черноземных и луговых уплотненных и слитых почв среди автоморфных почв - черноземов. В Краснодарском крае за период с 1961 по 2011 гг. площадь гидрометаморфизованных почв увеличилась более чем на 50 тыс. га. В настоящее время она составляет 135 тыс. га или 14-17 % площади сельскохозяйственных угодий (В.Ф. Вальков и др., 1996; А.Я. Ачканов, С.А. Николаев, 1999; В.П. Власенко, 2005). Развитие гидрометаморфизма в изначально автоморфных почвах, особенно, а почвах низменно-западинных агроландшафтов региона, является следствием комплекса природных и антропогенных факторов, что привело к изменению свойств этих почв, ухудшению их технологических свойств и снижению их производственной ценности и продуктивности агроценозов.
Проблема рационального использования почв этих агроландшафтов заключается в улучшении мониторинговых исследований, разработке и внедрении технологий, адаптивных к природным условиям, обеспечивающих сохранение и воспроизводство их плодородия в регионе. Адаптивный подход направлен на приостановление неэффективного использования территории. В этом и состоит актуальность настоящей работы.
Научные исследования проводились в соответствии с планом комплексной научно-исследовательской работы по агроэкологическому мониторингу ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» (номер государственной регистрации 01201153620).
Цель и задачи исследований. Целью исследований является мониторинг агроэкологического состояния плодородия почв низменно - западинного агроландшафта в агроценозе Западного Предкавказья для разработки наиболее эффективных приемов воспроизводства их плодородия и повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Дать оценку агроэкологического состояния плодородия почв низменно - западинного агроландшафта в агроценозе Западного Предкавказья.
-
Изучить влияние различных агротехнологий возделывания полевых культур звена севооборота «кукуруза - озимая пшеница» на агрофизические свойства, гумусное состояние, содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов исследуемых почв.
-
Исследовать влияние плодородия почв низменно-западинного агроландшафта на продуктивность агроценоза.
4. Определить экономическую и биоэнергетическую эффективность технологий агроценоза с учетом воспроизводства плодородия почв низменно-западинного агроландшафта в регионе.
Научная новизна результатов исследований. Проведен комплексный мониторинг агроэкологического состояния плодородия почв низменно- западинного агроландшафта Западного Предкавказья в агроценозе кукурузы и озимой пшеницы и даны рекомендации по воспроизводству их плодородия и повышению продуктивности сельскохозяйственных угодий.
Практическая ценность. Сельскохозяйственным предприятиям центральной зоны Краснодарского края даны научно-обоснованные рекомендации по сохранению и воспроизводству плодородия почв низменно- западинного агроландшафта при возделывании на них различными технологиями кукурузы и озимой пшеницы с экономически оправданным уровнем урожайности.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
-
Агроэкологическое состояние плодородия почв низменно-западинного агроландшафта региона заметно изменяется в агроценозе. В зависимости от технологий возделывания кукурузы и озимой пшеницы изменяются их агрофизические свойства, гумусное состояние и устойчивость к загрязнению тяжелыми металлами.
-
При возделывании кукурузы различными агротехнологиями в исследуемых почвах сложился устойчивый отрицательный баланс гумуса. Наибольший дефицит гумуса наблюдается при использовании отвальной системы основной обработки почвы и минеральной системы удобрений, составляющий в лугово-черноземной выщелоченной уплотненной почве 0,75 т/га, в черноземе выщелоченном - 0,55 т/га.
-
Бездефицитный баланс гумуса в обеих почвах отмечен при возделывании озимой пшеницей с использованием органической системы удобрений независимо от системы основной обработки почвы.
4. Применение органических и минеральных удобрений в сочетании с различными системами основной обработки почвы в условиях агроценоза незначительно влияет на изменение содержания валовых и подвижных форм тяжелых металлов в пахотном слое почв агроландшафта. Однако, устойчивость к загрязнению тяжелыми металлами у чернозема выщелоченного выше, чем у лугово-черноземной выщелоченной уплотненной почвы.
Апробация работы. Материалы исследований были доложены на ежегодных научных конференциях Кубанского государственного аграрного университета (2009-2012 гг.); Всероссийской конференции, посвященной 45- летию факультета агрохимии и почвоведения Кубанского ГАУ, 2009 г.; III-V Всероссийской научно-практической конференциях молодых ученых «Научное обеспечение АПК» (2009-2011 гг., г. Краснодар).
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано пять научных работ общим объемом более 1,0 печатных листа, в том числе одна статья в журнале, рекомендованном ВАК.
Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений производству, списка литературы из 246 наименований авторов разных стран, в том числе, 234 источника российских авторов и изложена на 153 страницах компьютерного текста. Работа включает 43 таблицы, 5 рисунков и 3 приложения.
Личный вклад автора. Автору принадлежит 85% выполненной работы. Соискателем, под руководством научного руководителя, выполнены следующие виды работ: разработана программа и методика исследований; обоснованы теоретические положения диссертационной работы, проведены полевые исследования почв, выполнен большой запланированный объем аналитических работ; проанализирован и статистически обработан экспериментальный материал; сделаны выводы и предложения производству.
Автор выражает искреннюю признательность за содействие и помощь в выполнении работы профессорско-преподавательскому составу, сотрудникам и аспирантам кафедр почвоведения, общего и орошаемого земледелия Кубанского государственного аграрного университета.
Изменение плодородия почв низменно-западинных агроландшафтов при их сельскохозяйственном использовании
Существенной особенностью почвообразования в условиях низменно-западинных агроландшафтов степной зоны Краснодарского края является кратковременное, длительное или постоянное переувлажнение почв поверхностными и (или) грунтовыми водами.
В почвах низменно-западинных ландшафтов получают широкое распространение глееобразование, и, как следствие, слитизация, оглинение, лессиваж, а также засоление, осолонцевание, сульфатредуктация, загипсовывание и окарбоначивание почв [44,45,47, 92, 97, 183].
Согласно фундаментальным исследованиям Р.Ф. Зайдельмана [90] сущностью глееобразования является переход окисных соединений железа в закисные и обезжелезнение почв, его несбалансированный вынос. Процессы глееобразования активизируются в условиях постоянного или периодического переувлажнения отдельных горизонтов почвы или всего профиля; наличия органического вещества, способного к сбраживанию, участия гетеротрофной микрофлоры. Во вторично-гидроморфных черноземных почвах имеются все условия для развития данного процесса. Поэтому с полным основанием можно считать, что глееобразование в почвах западин в периоды затопления их является ведущим, и именно этот процесс определяет те глубокие, кардинальные изменения черноземных почв, которые наблюдаются при их систематическом переувлажнении [87,89, 91]. О ведущей роли процесса глеобразования при образовании уплотненных и слитых почв свидетельствуют работы А.Я. Ачканова [24], Т.Л. Быстрицкой [41], Н.Б. Хитрова [211, 213] и др. [21, 22, 30, 32, 33, 35, 80, 81, 93, 94, 107 ].
При глееобразовании, как правило, появляются такие изменения твердой фазы почв, которые в конечном счете приводят к увеличению ее гигроскопичности и поверхностной энергии. Эти параметры, по мнению П.Н. Березина и др. [33], являются определяющими критериями слитости почв. Процесс слитизации большинством исследователей неразрывно связывается с перестройкой минеральной основы почвы, приуроченной к тяжелому гранулометрическому составу. Характерно образование высокодисперсных набухающих минералов, особенно минералов группы монтмориллонита.
При утяжеление гранулометрического состава происходит увеличение общего поверхностного заряда твердой фазы почвы, зависящей от удельной поверхности и плотности. Величина последней определяется качеством поверхности, то есть минералогическим составом почвы, особенно е тонкодисперсных глинистых компонентов. Поэтому вполне объяснима приуроченность слитости к тяжелому гранулометрическому и смектитовому минералогическому составу[81, 114, 125, 128, 129, 193].
При формировании слитого горизонта часто происходит исключительно вследствие разрушения на месте первичных минералов. В слитом горизонте появляется вторичный глинистый минерал нонтронит, который не служит причиной слитости, а лишь выступает индикатором развития этого явления. В.Ф. Вальков [42] и Н.В. Елисеева [81] также пришли к выводу, что слитогенез неразрывно связан с образованием глинистых минералов группы монтмориллонита. Авторы утверждают, что для развития этих процессов необходим глинистый гранулометрический состав с содержанием физической глины не менее 63%. Надо сказать, что многие исследователи отмечали развитие слитизации и с гораздо меньшим содержанием глины [146, 160, 167, 182, 211].
В образовании слитых почв определенную роль играют подвижные кремниевые соединения. Некоторые исследователи [94, 213] считают, что изменение состояния кремния может служить важным индикатором переувлажнения почв, так как поликремниевые кислоты обладают цементирующим действием, способны связывать между собой почвенные частицы, прочно сорбируясь на них, образуя силиконовые мостики, и вызывают слитость почвы.
В последние годы накоплено достаточное количество материала по уплотненным и слитым почвам, вовлеченным в сельскохозяйственное производство. Но довольно скудным представляется материал по трансформации зональных почв, и тем более черноземов Предкавказья, в их полугидроморфные аналоги.
Согласно, имеющимся данным по современным слитым и палеопочвам, многие ученые приходят к выводу, что непременными условиями образования этих почв является длительное затопление [49, 220], а также частая перемена аэробных и анаэробных условий почвообразования, связанных с чередованием периодов переувлажнения и иссушения почвенной толщи [30, 47, 128]. Большую роль в процессе переувлажнения в настоящий момент играет дополнительный источник поступления воды (подтопление в результате орошения, поверхностный и внутрипочвенный сток и д.р..
Одним из важнейших факторов повышения урожайности сельскохозяйственных культур является орошение, что является дополнением к естественным осадкам и должно корректировать водный режим почвы в неблагоприятные годы. Однако при интенсивном орошении не вся поливная вода расходуется на увеличение водопотребления растений. Часть ее идет на увеличение влагозапасов в почве в конце вегетации. Это увеличение составляет до 45-55 мм в метровом слое, то есть примерно равно норме одного полива [21, 146, 183]. Кроме того, часть поливной воды идет на сток в более глубокие горизонты, что создает предпосылку для нарушения естественного, исторически сложившегося водного режима черноземов, увеличения их промываемости, подъема грунтовых вод.
Климат и агроклиматические условия в годы проведения исследований
В настоящее время в Российской Федерации выделены значительные площади земель, загрязненных химическими токсикантами, в том числе, тяжелыми металлами (ТМ). Площадь загрязнения почв сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами в нашей стране составляет 3,6 млн га. Из них более 3,3 млн га загрязнено особо токсичными и токсичными элементами, относящимися к I и II классам опасности [18, 54, 103, 141, 151].
Значительная часть ТМ, поступивших на поверхность почв, закрепляется в верхних гумусовых горизонтах. ТМ сорбируются на поверхности почвенных частиц, связываются с органическим веществом почвы, в частности в виде элементно-органических соединений, аккумулируются в гидроксидах железа, входят в состав кристаллических решеток глинистых минералов, дают собственные минералы в результате изоморфного замещения, находятся в растворимом состоянии в почвенной влаге, и газообразном состоянии в почвенном воздухе, являются составной частью почвенной биоты [17, 52, 53, 55,151].
С твердой фазой почвы ТМ связаны как прочными хемосорбционными связями, так и связями, допускающими катионный обмен. Обменные формы металлов составляют незначительную часть общей массы металлов, находящихся в почве. Основным процессом, контролирующим уровень концентрации ТМ в почвенных растворах, является не осаждение труднорастворимых соединений, а их адсорбция [103]. Со временем в почвах происходит уменьшение содержания водорастворимой, обменной и непрочносвязанной форм соединений ТМ вне зависимости от того, поступили ТМ в почву в виде оксида или растворимой в воде соли [17, 240].
Длительность пребывания загрязняющих компонентов в почве значительно дольше, чем в других частях биосферы, и загрязнение почвы, особенно ТМ, практически вечно. Металлы, накапливающиеся в почве, медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции [62, 103]. Период полуудаления (или удаления половины от начальной концентрации) ТМ сильно варьирует для различных элементов, но составляет достаточно продолжительные периоды времени: для Zn - от 70 до 510 лет; для Cd - от 13 до 110 лет; для Си- от 310 до 1500 лет и для РЬ - от 740 до 5900 лет [209].
Тяжелые металлы являются опасными загрязнителями пахотных почв, понижающими их биологическую активность, снижающими продуктивность и ухудшающими качество сельскохозяйственной продукции. Большинство тяжелых металлов являются необходимыми для нормального роста организмов микроэлементами и в малых дозах они нужны для работы многих ферментов [200]. Однако сверхвысокие концентрации этих веществ, а также тяжелых металлов, не являющихся микроэлементами, приводят к негативным последствиям [85, 103, 113].
Результаты исследований многих ученых свидетельствует о том, что небольшие концентрации тяжелых металлов могут стимулировать развитие тех или иных микроорганизмов. Такое действие меди, цинка и некоторых других металлов, являющихся для микроорганизмов необходимыми микроэлементами, вполне закономерно. В то же время иногда наблюдается стимуляция развития микроорганизмов небольшими концентрациями свинца, кадмия и иных металлов, значение которых для живых организмов к настоящему времени не установлено. Это явление объясняют так называемым эффектом Арнд-Щульца, который заключается в том, что аккумуляция токсических соединений в нелетальных концентрациях на поверхности клетки изменяет проницаемость мембраны, нарушает её барьерные функции, что определяет свободное поступление пищи в клетку и соответственно усиление метаболизма [18, 103].
С увеличением концентрации тяжелых металлов начинается проявляться их токсический эффект. Установлено, что токсическое действие тяжелых металлов на микроорганизмы, как и на растения и животные, выражается в ингибировании их метаболизма, а также в изменениях кинетики роста и морфологии тяжелые металлы влияют на прорастание спор, рост и толщину мицелия, рост колоний, накопление биомассы микроорганизмов в целом, их размножение и т.д. [41, 43, 52, 53, 103, 118, 141]. Токсическое действие тяжёлых металлов на биологические системы обусловлено тем, что они легко связываются с сульфгидрильными группами белков, подавляя их синтез и, тем самым нарушая обмен веществ в организме.
При изучении воздействия ТМ на микроорганизмы в почве установлено, что они оказывают значительное влияние на общую численность, видовой состав и активность почвенной микробиоты, активность биохимических процессов в почве [55, 103] .Чувствительность к ТМ различается у разных групп почвенных микроорганизмов. Наиболее чувствительными к загрязнению почв тяжёлыми металлами являются аммонифицирующие, олигонитрофильные, актиномицеты. В большей степени устойчивы к загрязнению целлюлозолитические бактерии (табл. 3).
Изменение агрофизических свойства почв низменно-западинного агроландшафта
Полевое название исследуемой почвы - лугово-черноземная выщелоченная уплотненная сверхмощная глинистая на лессовидных тяжелых суглинках.
Необходимо отметить большую мощность лугово-черноземной почвы по сравнению с черноземом выщелоченным, хотя обе почвы относятся к сверхмощным видам. Это связано с тем, что в условиях переувлажнения процессы гумусообразования и гумусонакопления идут более интенсивно. Кроме того, лугово-черноземные почвы отличаются значительно большей уплотненностью по всему почвенному профилю. Высокая уплотненность лугово-черноземных почв также является следствием их периодического переувлажнения [45].
По гранулометрическому составу лугово-черноземная выщелоченная уплотненная почва, как и чернозем выщелоченный, является легкоглинистой иловато-пылеватой (табл. 18). Содержание физической глины в пахотном слое составляет 60,2%, пылеватой фракции (0,05-0,01 мм) - 55,5%) и ила ( 0,001 мм) - 35,9%. Распределение фракций по профилю также равномерное.
Структурное состояние почвы определяет ее тепловые, воздушные и водные свойства. Агрономически ценная структура создает условия для нормального прорастания семян, развития всходов и корневой системы. Поэтому структурный состав почвы - один из важнейших показателей. В таблице 18 также представлен структурный состав лугово-черноземной почвы. Необходимо также отметить высокую глыбистость рассматриваемой почвы. В подпахотном горизонте лугово-черноземной почвы глыбистость достигала значения 50,4%. Содержание наиболее ценных агрегатов размером 1-3 мм значительно ниже по сравнению с выщелоченным черноземом, что отмечается и другими авторами [19, 44, 93]. Количество агрономически ценных агрегатов размером 10-0,25 мм от 72 до 84,4%. Коэффициент структурности в пределах гумусового горизонта невысокий (1,0-3,8).
Исследуемая почва имеет несколько меньшую водопрочность агрегатов по сравнению с черноземом выщелоченным. Сумма водопрочных агрегатов размером 3-0,25 мм в пахотном слое составляет 55,3-59,9%), в нижележащих горизонтах количество водопрочных агрегатов несколько возрастает до 76,2-78,3%).
Профиль лугово-черноземной почвы опытных участков характеризуется более плотным сложением, чем профиль чернозема выщелоченного. Плотность сложения уже в подпахотном горизонте составляет 1,38 г/см , в горизонте АВ2 достигает значения 1,51 г/см , в материнской породе - 1,56 г/см . Плотность твердой фазы варьирует в пределах 2,60-2,73 г/см . Вследствие высокой плотности сложения общая пористость имеет невысокие показатели (44,3-51,2%» в пределах гумусового горизонта). Максимальная гигроскопичность довольно высокая (10,5-10,7 % в пахотном и подпахотном горизонтах). Соответственно, высокие показатели имеет и влажность завядания (14,8-16,5%) в гумусовом горизонте). Величина наименьшей влагоемкости составляет 30,9-31,1 % в верхнем горизонте и снижается вниз по профилю из-за уменьшения содержания гумуса и физической глины (частиц менее 0,01 мм). Таблица 18- Гранулометрический, структурный составы и водно-физические свойства лугово-черноземной выщелоченной уплотненной почвы низменно-западинного агроландшафта
нXосоКОн о 2 о«яКк ю Содержание механических фракций, % Содержание агрегатов,% Плотность,г/см3 VOол н ооaсо ООнОС Максимальная гигроскопичность Влажность завядания Полная влагоемкость 2 inо" 2 2f-Hо оо"in оо" 2 2о оо" V сумма 0,01 мм агрономически ценных 10-0,25 водопрочных 0,25 0?Кк оо о 33ОпОна Ян % к 0-22 8,6 55,5 35,9 60,2 79,3 59,9 1,27 2,60 51,2 10,5 16,2 40,3 А 22-58 7,7 51,9 40,4 62,3 72,7 64,9 1,38 2,67 48,3 10,7 16,5 35,0 АВ, 58-115 7,6 53,2 39,2 60,3 72,0 76,1 1,45 2,70 46,3 10,1 15,6 31,9 АВ2 115-151 7Д 51,2 41,7 60,0 73,3 78,3 1,51 2,71 44,3 9,6 14,8 29,3 В 151-180 7,7 53,4 38,9 60,7 79,9 - 1,55 2,72 43,0 9,2 14,2 27,7 С 180 9,3 53,5 37,2 56,4 84,4 - 1,56 2,72 42,6 9,0 13,9 27,3 Диапазон доступной для растений влаги по сравнению с черноземом выщелоченным значительно ниже, что связано с высокими показателями плотности сложения и влажности завядания лугово-черноземной почвы.
Лугово-черноземная почва обладает достаточно высокой поглотительной способностью. Сумма поглощенных катионов в гумусовом горизонте составляет 30,9-33,4 мг-экв. на 100 г почвы, то есть по сравнению с выщелоченным черноземом отличия незначительные (табл. 19). Однако, в пределах гумусового горизонта наблюдается заметное увеличение гидролитической кислотности. По сравнению с черноземом выщелоченным величина гидролитической кислотности больше, причем наблюдается она в пределах всего гумусового горизонта (от 0,5 в горизонте АВ2 до 4,1 мг-экв. на 100 г почвы в пахотном горизонте), в то время как на черноземе выщелоченном гидролитическая кислотность присутствует лишь в пахотном и подпахотном горизонтах.
Наличие гидролитической кислотности и выщелоченности углекальциевых солей обусловливает слабокислую и нейтральную (рНн2о 6,2-6,9) реакцию среды лугово-черноземной почвы в пределах гумусового горизонта, в материнской породе она переходит в слабощелочную. Лугово-черноземная выщелоченная уплотненная почва относится к слабогумусному виду, так как содержание гумуса в пахотном слое составляет 3,6% (табл. 20). Характерно постепенное уменьшение гумуса с глубиной и аккумуляция его в глубоких горизонтах почвы. Следует отметить, что лугово-черноземная почва опытного участка по сравнению с черноземом выщелоченным имеет большее содержание гумуса в пахотном слое, что, учитывая значительную мощность лугово-черноземной почвы, обеспечивает и большие запасы гумуса в гумусовом горизонте (табл.20). Это объясняется тем, что лугово-черноземная почва находится в условиях периодического переувлажнения и процессы разложении органического вещества идут более интенсивно, что отмечается многими исследователями [29, 159, 193].
Экономическая эффективность агротехнологий
В настоящее время большое внимание уделяется рациональному использованию энергии в сельскохозяйственном производстве. Это связано с увеличивающимися объемами энергозатрат на единицу производимой продукции по мере интенсификации технологий и значительного роста цен на источники энергии на внутреннем и мировом рынках.
В последние годы, наряду с традиционными методами оценки эффективности производства сельскохозяйственной продукции посредством экономических показателей, все большее значение приобретает метод энергетической оценки, учитывающий количество энергии, затраченной на производство сельскохозяйственной продукции и аккумулированной в ней.
Энергетическая оценка различных технологий возделывания сельскохозяйственных культур с точки зрения расхода энергетических ресурсов позволяет определить структуру потоков энергии в агроценозах и выявить резервы экономии технической энергии в земледелии.
Основными компонентами энергетических расходов в земледелии, определяющими величину совокупного расхода энергии, являются расходы на сельскохозяйственные машины и оборудование, горюче-смазочные материалы, удобрения, пестициды, семена и трудовые ресурсы. Затраты совокупной энергии определялись на основе технологических карт возделывания сельскохозяйственных культур с помощью энергетических эквивалентов используемых ресурсов. При расчете валовой энергии, накопленной в урожае, использовали данные по содержанию энергии в основной и побочной продукции.
Расчеты показали, что озимая пшеница оказалась биоэнергетически эффективной культурой оказалась озимая пшеница (табл. 42). Высокий выход энергии с основной и побочной продукцией обеспечивал наибольшее соотношение между полученной и затраченной энергией, особенно при ее возделывании мелиоративной технологией (23).
Минимальные затраты совокупной энергии на 1 га посевов озимой пшеницы на не удобренных вариантах позволили получить высокие коэффициенты чистой эффективности. Применение минеральной и органической системы удобрений приводило к росту энергозатрат на 25,1-29,1% по сравнению с не удобренным фоном, однако на фоне органической системы удобрения после кукурузы прослеживалось последействие от внесения пожнивных остатков.
Максимальный коэффициент чистой эффективности - 10,92 - был получен на отвальной обработке с применением органической системы удобрений. Близкий результат обеспечила мелиоративная технология (23) -10,17. Наименьшим данный показатель был на базовой технологии (11) - 8,98. Однако выход основной продукции в расчете на 1 ГДж затраченной энергии на этих вариантах был практически одинаков.
В условиях рыночной экономики одна из первоочередных задач, стоящих пред аграрной наукой - разработка энергосберегающих технологий выращивания сельскохозяйственных культур, внедрение которых обеспечит получение конкурентоспособной продукции.
Как показали результаты исследований, энергоресурсосберегающая (31) возделывания озимой пшеницы заметно уступала по основным экономическим показателям как базовой (11), так и мелиоративная технология (23). Однако эта технология может служить временной мерой для хозяйств с тяжелым экономическим положением.
Базовая технология возделывания озимой пшеницы оказалась оптимальной, уровень рентабельности в этом случае достиг значения 129,8%. Созданный при мелиоративной технологии (23) высокий уровень почвенного плодородия позволил получать стабильно высокие экономические показатели при возделывании озимой пшеницы, уровень рентабельности достиг в этом случае 116,3 %.
Таким образом, результаты исследований показали высокую эффективность мелиоративной (23) и энергоресурсосберегающей (31) технологий в отношении воспроизводства плодородия почв низменно-западинного агроландшафта и в отношении урожайности зерна кукурузы и озимой пшеницы - мелиоративной (23) и базовой (11) технологий, что дает возможность рекомендовать производству дифференцированный подход к выбору технологий возделывания полевых культур, обеспечивающих максимальную экономическую эффективность. ПО
Похожие диссертации на Агроэкологическая оценка состояния плодородия почв низменно-западинного агроландшафта в агроценозе Западного Предкавказья
-
