Введение к работе
Актуальность работы. В структуре посевных площадей Хабаровского края зерновые культуры и соя занимают около 27% посевной площади, из них 15,5% – зерновые культуры. В зерновом клине 60% засевается овсом, 21% – яровой пшеницей, 14% – ячменем и 5% – кукурузой. Несмотря на то, что зерно-соевые севообороты являются ведущим звеном в агроландшафтах региона, будучи производителем ценной продукции и обеспечивая функцию сохранения среды в агроценозе, урожайность культивируемых в них растений остается довольно низкой. На протяжении всех лет наблюдений (с 1960 г.) урожайность зерновых не превысила в среднем по краю 14,8 ц/га, а сои даже в благоприятные годы для ее роста и развития – 10,2 ц/га. В таких условиях потребовалась разработка качественно новых подходов и технологий возделывания изучаемых культур на основе принципов адаптивности, основные теоретические положения которых изложены в трудах А.А. Жученко (1988, 1990, 1993, 1994, 2004, 2009) и в работах В.И. Кирюшина(1993, 1995, 1996). Суть их заключается в том, что для каждой сельскохозяйственной культуры характерен свой «агроэкологический оптимум», т.е. довольно четкая приуроченность величины и качества урожая к пространственному и временному градиенту температур, влажности, освещения, содержанию элементов минерального питания и их сочетанию. Поэтому, особенности почвы, рельефа, климата, погоды и ряда других факторов должны оцениваться на основе учета особенностей адаптивных реакций на них каждого культивируемого вида и даже сорта растений. Роль адаптивности в реализации потенциальной урожайности каждого культивируемого вида растений усиливается в регионах с неблагоприятными почвенно-климатическими и погодными условиями. К таким территориям относится весь Дальневосточный регион и Среднее Приамурье в частности. Все это требует системного анализа современного состояния АПК региона и его природных ресурсов. Этим определяется актуальность темы исследований и ее цель.
Цель работы. Разработать агроэкологические основы и практические приемы, обеспечивающие рост величины и качества урожая зерновых культур и сои на основе рационального использования природных и техногенных ресурсов и их адаптивного размещения во времени и пространстве с учетом адаптивного потенциала.
Для выполнения намеченной цели были определены задачи:
- провести системный анализ современного состояния АПК Хабаровского края и установить причины, негативно влияющие на эффективность сельскохозяйственного производства;
- определить динамику и направление изменений почвенных, климатических и погодных условий Среднего Приамурья;
- установить зависимость формирования урожайности зерновых культур и сои от природных ресурсов Среднего Приамурья;
- определить оптимальные агроэкологические параметры внешних условий, способствующих реализации потенциальной урожайности зерновых культур и сои;
- определить величину адаптивного потенциала изучаемых культур и сортов в Среднем Приамурье и его структурных элементов: потенциальной продуктивности и экологической устойчивости;
- подобрать наиболее адаптированные к местным условиям сорта зерновых культур и сои и разработать приемы повышения их урожайности на тяжелосуглинистых почвах на основе рационального применения различных техногенных средств;
- установить влияние севооборотов на урожайность культур и их средоулучшающие функции;
- разработать принципы адаптивно-ландшафтной системы земледелия для условий Среднего Приамурья и оптимизировать агроэкологическое размещение посевных площадей зерновых культур и сои;
- определить энергетическую эффективность отдельных приемов повышения урожайности зерновых культур и сои.
Научная новизна. Впервые осуществлено комплексное изучение природных ресурсов Среднего Приамурья и соответствие их агроэкологическим требованиям изучаемых культур. Установлены диапазон и направление изменений основных факторов, влияющих на рост и развитие зерновых культур и сои в Среднем Приамурье. Установлены корреляционные зависимости формирования урожайности зерновых культур и сои от климатических и погодных факторов и уровня плодородия тяжелосуглинистых почв. Определен адаптивный потенциал возделываемых в регионе культур и сортов и величина его структурных компонентов: потенциальной урожайности, экологической устойчивости. Установлена зональная изменчивость адаптивного потенциала культивируемых видов и сортов растений, разработана формула расчета адаптивного потенциала сортов по урожайности и стабильности в изменяющихся условиях окружающей среды. Разработаны приемы повышения урожайности зерновых культур и сои на основе рационального использования различных техногенных средств. Изучено формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от типа севооборота и средоулучшающие функции растений в них. Установлены корреляционные зависимости урожайности полевых культур в различных севооборотах от агрохимических показателей почвы и уровень взаимосвязи параметров между собой. Разработаны принципы адаптивно-ландшафтной системы земледелия для условий Среднего Приамурья и разработаны схемы севооборотов для агроэкологически однотипных территорий.
Научная и практическая значимость. К новым результатам можно отнести: установленные диапазон и направление изменения климатических, погодных и почвенных условий в Среднем Приамурье за период с 1960 по 2008 гг.; установленные корреляционные зависимости формирования урожайности зерновых культур и сои от климатических и погодных факторов и уровня плодородия тяжелосуглинистых почв; полученные зависимости формирования урожая от плодородия тяжелосуглинистых почв Среднего Приамурья в полевых и специализированных зерно-соевых севооборотах. Предложен также метод расчета относительного адаптивного потенциала различных сортов культивируемых видов растений. Основные научные разработки и предложения, вытекающие из результатов исследований, обеспечивают возможность формирования структуры посевных площадей и севооборотов с привлечением культур и сортов, максимально адаптированных к почвенно-климатическим условиям каждой зоны возделывания. За счет предложенных приемов обеспечивается большая реализация потенциальной урожайности возделываемых сортов. Научно разработанная структура посевов и рекомендуемых севооборотов позволит приостановить деградацию пахотных почв, улучшить их физические, физико-химические свойства и обеспечить сохранение и воспроизводство гумуса. Результаты исследований были использованы при разработке: «Программы повышения плодородия почв Хабаровского края до 2010 г.»; способа раскисления почвы (патент РФ № 2346973), разработки органоминерального удобрения на основе торфа (патент РФ № 2346917); вошли в «Зональную систему технологий и машин», стали составной частью «Стратегии повышения устойчивого социально-экономического развития г. Вяземский», используются при чтении лекций в школе повышения квалификации работников агропромышленного комплекса. Результаты исследований широко внедряются в хозяйствах края.
Положения, выносимые на защиту:
1. Региональные изменения почвенно-климатических и погодных условий, происшедшие с 1960 по 2008 г. в Среднем Приамурье, и формирование урожайности зерновых культур и сои в зависимости от природных ресурсов региона.
2. Модели оптимальных параметров почвенного плодородия тяжелосуглинистых почв и гидротермических условий для реализации урожайности зерновых культур и сои.
3. Корреляционные зависимости формирования урожая зерновых культур и сои от параметров почвенного плодородия тяжелосуглинистых почв в полевых и специализированных зерно-соевых севооборотах и гидротермических условий периода вегетации культур.
4. Подбор культур и сортов для возделывания в различных агроэкологических условиях по показателям адаптивного потенциала и эффективность различных техногенных средств для повышения его основных структурных элементов – потенциальной урожайности и экологической устойчивости.
5.Средоулучшающие функции полевых и специализированных зерно-соевых севооборотов в Среднем Приамурье.
Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались на международной конференции «Проблемы антропогенного почвообразования» (Москва, 1997); на международных научно-практических конференциях: «Модели и технологии оптимизации земледелия» (ВНИИЗ и ЗПЭ, Курск, 2003), «Ресурсосберегающие технологии земледелия» (ВНИИЗ и ЗПЭ, Курск, 2005), «Агрохимические приемы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии» (ВНИИА, Москва, 2006); Всероссийском координационном совещании Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами (Москва, 2001, 2008); Общих годичных собраниях ДВНМЦ РАСХН (п. Тимирязевский, 1998, 2008, 2009); научно-практических конференциях: «Роль науки в повышении эффективности производственной деятельности сельскохозяйственных предприятий в новых экономических условиях» (Хабаровск, 2000), «Инновационно-технологические основы развития земледелия» (Курск, ВНИИЗ и ЗПЭ, 2006); научных сессиях: «Энергосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Дальнего Востока» (Хабаровск, 2005), «Результаты совместных исследований ДВНМЦ РАСХН и Дальневосточного отделения РАН по проблемам биологии в сельском хозяйстве Дальнего Востока» (п. Тимирязевский, 2007); IV и V Казьминских чтениях (Хабаровск, 2005, 2006); координационном совещании зоны Дальнего Востока и Сибири по программе «Соя» (Благовещенск, 2009).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 51 научной работе, из которых 9 – в изданиях перечня ВАК, описаниях к 2-м патентам на изобретения и авторскому свидетельству на сорт ярового овса Премьер.
Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом обобщения и анализа многолетних исследований автора, которые проводились с 1990 по 2008 гг.
Выбор направления научного поиска, методологические оценки влияния изучаемых факторов на рост, развитие и формирование урожая культивируемых видов и сортов растений, сбор и обобщение климатических и погодных данных за 48-летний период времени, математические зависимости и их анализ, производственное внедрение, выводы и предложения производству в диссертационной работе выполнялись лично автором.
В проведении ряда полевых исследований участвовали сотрудники отделов земледелия, биотехнологии и защиты растений, лаборатории биохимии, которым автор выражает искреннюю благодарность.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству, библиографического списка из 492 источников отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 324 страницах компьютерного текста, содержит 61 таблицу, 15 рисунков и 36 приложений.
Выражаю искреннюю благодарность и признательность за предложения и замечания по улучшению работы академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору А.К. Чайке, особую благодарность за методические консультации в процессе завершения работы приношу члену-корреспонденту РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.Т. Синеговской, академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Е.П. Киселеву. Автор благодарен сотрудникам института: кандидатам сельскохозяйственных наук Г.С. Карачевой и Е.В. Золотаревой, кандидату технических наук С.А. Шукюрову и сотрудникам отдела земледелия за ценные советы и содействие в проведении исследований и обобщении результатов исследований.
Похожие диссертации на Агроэкологические основы формирования урожайности зерновых культур и сои в адаптивно-ландшафтном земледелии Среднего Приамурья
