Введение к работе
Актуальность темы. В экономике сельскохозяйственных предприятий ведущая роль принадлежит производству зерна. Большая изменчивость гидротермических условий произрастания зерновых культур, которая является экологической особенностью функционирования агроэкосистем в черноземной степи, а также неосвоенность научно обоснованных систем земледелия приводят к значительным колебаниям урожайности.
Низкая урожайность зерновых культур и большая амплитуда ее колебаний свидетельствуют о высокой зависимости производства зерна от погодных условий. Так, в Саратовской области средняя урожайность зерновых культур за период с 1990 г. по 2005 г. изменялась от 3,9 ц/га в 1998 г. до 18,5 ц/га - в 1997 г., а валовой сбор зерна - от 1,2 до 5,7 млн.т.
Одним из приемов улучшения использования биоклиматического потенциала и повышения продуктивности пашни является возделывание в агроэкосистемах взаимодополняющих видов культур. На это в своих работах обращали внимание Н.М. Тулайков, Р.Э. Давид, П.Г. Кабанов и другие. В этой связи возникает необходимость экологического обоснования и выяснения эффективности производства зерна при совместном использовании в агроэкосистемах культур разных биологических групп - озимых, ранних и поздних яровых.
Исследования по теме диссертации являются частью темы 03.01.01 «Провести исследования по конструированию высокопродуктивных и устойчивых агроландшафтов, совершенствованию севооборотов и ресурсосберегающих почвоохранных технологий для условий Поволжья», выполненной отделом земледелия и агротехнологий ГНУ НИИСХ Юго-Востока РАСХН в 2001-2005 гг.
Цель и задачи исследований - разработать агротехнические приемы улучшения использования биоклиматического потенциала и повышения продуктивности пашни в засушливой черноземной степи Саратовского Правобережья.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:
установить зависимости урожайности озимой и яровой пшеницы, проса от гидротермических условий, складывающихся в межфазные периоды онтогенеза;
изучить влияние изменений климата на сроки посева озимой пшеницы, яровой пшеницы и проса;
выяснить продуктивность агроэкосистем в зависимости от удельного веса в них культур разных биологических групп;
выяснить эффективность использования пашни при возделывании в севообороте культур с асинхронным прохождением этапов органогенеза;
дать биоэнергетическую, экологическую и экономическую оценку агроэкосистемам при возделывании в них культур с асинхронным прохождением этапов органогенеза.
Материалом для исследований послужили результаты длительных стационарных полевых опытов отдела земледелия ГНУ НИИСХ Ю.-В., гидрометеорологическая информация по метеостанции Саратов ЮВ, информация климатических справочников и литературные источники по исследуемой теме.
Научная новизна. Впервые в зоне засушливой черноземной степи Саратовского Правобережья на основе длительных стационарных опытов исследованы корреляционноые зависимости урожайности озимой пшеницы, яровой пшеницы и проса с агрометеорологическими факторами. Выявлены биологические особенности произрастания данных культур. Определены оптимальные агрометеорологические условия по межфазным периодам вегетации. Установлены основные закономерности продукционного процесса в осенний и весенне-летний периоды вегетации. Выяснены эффективность использования биоклиматического потенциала культурами со смещенным прохождением этапов органогенеза и продуктивность пашни при их совместном возделывании в агроэкосистемах. С учетом изменений климата обоснованы сроки посева озимой, яровой пшеницы и проса. Доказана высокая биоэнергетическая эффективность возделывания в агроэкосистемах культур, относящихся к различным биологическим группам.
На защиту выносятся следующие положения:
взаимосвязи урожайности озимой и яровой пшеницы, проса с основными агрометеорологическими факторами в черноземной степи Саратовского Правобережья;
фитоценотическая совместимость культур разных биологических групп;
обоснование возможности повышения устойчивости и увеличения производства зерна путем возделывания культур с асинхронным прохождением этапов органогенеза;
биоэнергетическая, экологическая и экономическая оценка продуктивности зерновых культур в разных агроэкосистемах.
Практическая значимость и реализация результатов исследований.
В зоне черноземной степи Саратовского Правобережья обоснована целесообразность возделывания в агроэкосистемах экологических групп культур с различными требованиями к внешним условиям среды. Использование принципа компенсационности при построении агроэкосистем позволит увеличить производство зерна и повысить его устойчивость.
Установленные зависимости урожайности зерновых культур от агрометеорологических условий на разных этапах органогенеза дают возможность осуществлять биологический контроль за их ростом и развитием по показателям складывающихся гидротермических условий в период вегетации.
Результаты исследований прошли производственную проверку в ООО «Славное» Калининского района Саратовской области и внедрены на площади 800 га. Они подтвердили, что возделывание в севообороте озимых, ранних и поздних яровых культур повышает устойчивость производства и выход зерна с единицы севооборотной площади на 0,36 - 0,59 т.
Полученные данные могут быть использованы в учебном процессе вузов и колледжей в курсах общей биологии, экологии, агрометеорологии, а также включены в учебные пособия для студентов.
Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались на научных форумах различного уровня: Всероссийской научно-практической конференции «Экологические проблемы промышленных городов» (Саратов, СГТУ, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Адаптивные технологии производства качественного зерна в засушливом Поволжье» (Саратов, НИИСХ Юго-Востока, 2003); Всероссийской научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения С.П. Хромова (Москва, 2004); Всероссийской конференции, посвященной 200-летию Казанского университета (Казань, 2004); Международной научно-практической конференции «Агроэкологическое состояние АПК: опыт, поиск, решения» (Саратов, СРИППКРКС АПК, 2005); на XII съезде Русского географического общества (С.-Петербург, 2005); основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на итоговых научных конференциях географического факультета СГУ (Саратов, 2005, 2006 гг.)
По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ.
Декларация личного участия в выполнении работы. Автор с 2003 г. по 2006 г. принимал участие в наблюдениях и исследовательских работах на опытных полях отдела земледелия и агротехнологий ГНУ НИИСХ Юго-Востока. Им были обобщены литературные источники по теме диссертации, составлена методика исследований, обоснованы теоретические положения, проведены обработка и анализ многолетнего материала стационарных опытов отдела земледелия и агротехнологий ГНУ НИИСХ Юго-Востока, сделаны выводы и подготовлены рекомендации производству.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, рекомендаций производству, библиографического списка из 161 наименования, в том числе 6 на иностранных языках и 17 табличных приложений. Общий объем диссертации составляет 196 страниц компьютерного текста с 64 таблицами и 16 рисунками.
