Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ХАРАКТЕРИСТИКА СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ СЕЛЬ СКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНА НЕЧЕРНОЗЁМНОЙ ЗОНЫ И ПРИЧИНЫ ЕГО БИОЛОГИЗАЦИИ 12
1.1. Характеристика сельскохозяйственного производства Центрального Нечерноземья в переходный период 12
1.2. Теоретическое обоснование необходимости биологизации системы земледелия Центрального Нечерноземья 16
1.3. Биологическое земледелие - составная часть адаптивноландшафтного земледелия
1.4. К вопросу устойчивого функционирования агрофитоценозов 27
2. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ И КРИТЕРИИ УСТОЙЧИВОСТИ АГ РОФИТОЦЕНОЗОВ ПРИ БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ 31
2.1. Сорняки - конкуренты культур агрофитоценоза 31
2.1.1. Вред, причиняемый сорными растениями сельскохозяйственным культурам 31
2.1.2. Фазы наибольшей чувствительности культурных растений к сорному компоненту агрофитоценоза 38
2.1.3. Критические уровни вредоносности сорняков в посевах полевых культур 43
2.1.4. Количественная характеристика взаимоотношений культурных и сорных растений в посевах 48
2.1.5. Влияние фона минерального питания на обилие сорных растений в посевах и урожайность полевых культур
2.1.6. Влияние структуры посевных площадей, видов севооборотов и удобрений на видовой состав и обилие сорных растений в посевах полевых культур 57
2.2. Агротехническая и энергетическая оценка фитоценотических особенностей полевых культур 63
2.2.1. Роль фитоценотических источников органического вещества в севооборотах 63
2.2.2. Количественная оценка органического вещества и зольных элементов питания растений, поступающих в почву в составе фитоценотических источников 68
2.2.3. Влияние растительных остатков на динамику органического вещества почвы 71
2.2.4. Использование элементов минерального питания растениями из пожнивно-корневых остатков 72
2.2.5. Фосфор и калий в биологизированном земледелии 76
2.2.6. Севообороты и устойчивость агроэкосистем 80
2.2.7. Агроэнергетическая функция системы земледелия 83
3. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 88
3.1. Цель и задачи исследований. 88
3.2. Условия проведения исследований 89
3.3. Программа и методика проведения исследований 98
3.4. Природная характеристика Центрального района Нечернозёмной зоны 102
3.5. Метеорологические показатели за период исследований 104
4. ОРГАНИЗАЦИОННО-ФИТОЦЕНОТИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП ФОРМИРОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ АГРОФИТОЦЕНОЗА 109
4.1. Влияние севооборотов различной структуры и фона питания на формирование агрофитоценозов 109
4.1.1. Влияние предшественников и фона питания на засорённость яч меня и картофеля 109
Засорённость многолетних трав различного года пользования 119
Критические фазы чувствительности полевых культур к сорным растениям 124
Количественная характеристика взаимоотношений культурных и сорных растений в агрофитоценозах 131
Гербициды в организации агрофитоценоза 153
ПОЗИЦИОННАЯ ДОСТУПНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ КАК ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП ФОРМИРОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ 156
Зависимость засоренности посевов ячменя от позиционного раз мещения удобрений по пахотному горизонту почвы 156
Влияние позиционного размещения минеральных удобрений на рост и развитие растений ячменя 162
Зависимость засоренности посевов кукурузы от позиционного размещения удобрений по пахотному горизонту почвы 167
Влияние позиционного размещения минеральных удобрений на продуктивность посевов кукурузы 171
Влияние способов заделки минеральных удобрений на распреде ление фосфора и калия по пахотному горизонту почвы в звене севооборота 174
Засоренность посевов культур звена севооборота в зависимости от способов заделки минеральных удобрений 175
Урожайность полевых культур и продуктивность звена севообо рота в зависимости от способов заделки минеральных удобрений 177
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ МНОГОЛЕТНИХ БОБОВЫХ И БОБОВО-ЗЛАКОВЫХ ТРАВ В РЕАЛИЗАЦИИ БИОЛОГИ ЧЕСКОГО ПРРШЦИПА ФОРМИРОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ АГРОФИТОЦЕНОЗА
Количественная зависимость органического вещества и элементов питания растений, поступающих в почву, от разных видов севооборотов 183
Влияние различных видов севооборотов и фона минерального питания на содержание органического вещества в почве 187
Баланс подвижного фосфора в почве в севооборотах разной структуры посевных площадей в зависимости от фона минераль ного питания 200
Баланс доступного калия в почве в разных севооборотах в зави симости от фона минерального питания 206
Агрофизические свойства почвы и особенности обработки почвы при биологизации земледелия 210
Урожайность полевых культур в севооборотах разной структуры посевных площадей на различных фонах минерального питания 214
Влияние климатических условий на формирование агрофитоценозов 230
СТРУКТУРА ПОСЕВНЫХ ПЛОЩАДЕЙ И ВИДЫ СЕВООБО РОТОВ КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП ФОРМИРОВА НИЯ УСТОЙЧИВОСТИ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ 245
Организация агрофитоценозов в зависимости от севооборотов разной структуры посевных площадей и фона питания 245
Продуктивность севооборотов разной структуры посевных площадей на различных фонах минерального питания 251
АГРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП ФОРМИРОВАНИЯ УС ТОЙЧИВОСТИ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ 261
Влияние севооборотов и технологических приёмов на энергети ческие потоки возделывания культур в севообороте 261
8.2. Агроэкономическое обоснование севооборотов с использованием многолетних трав одного и двух лет в зернотравяных севооборотах - .
8.3. Агроэкологические принципы формирования устойчивости агро-фитоценозов ВЫВОДЫ 276
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 283
ЛИТЕРАТУРА 285
ПРИЛОЖЕНИЯ 326
Введение к работе
Природно-климатические условия и рельеф почвенного покрова Центрального района Нечерноземной зоны, который представлен Брянской, Владимирской, Ивановской, Калужской, Костромской, Московской, Смоленской, Тверской и Ярославской областями, чрезвычайно разнообразны. Его отличает вариабельность погодных факторов, высокая пестрота почвенного покрова, низкое естественное плодородие и переувлажнённость почв, мелко-контурность полей севооборотов и т. д. Поэтому сельскохозяйственное производство региона относится к зоне рискованного земледелия. За последние годы значительно сократилось производство продукции сельскохозяйственного производства. Сложившаяся ситуация в сельскохозяйственном секторе экономики заставила переосмыслить некоторые научные и практические основы системы земледелия. Прежде всего, это относится к почве, как основному средству производства. В основном воспроизводство плодородия почв осуществлялось за счёт техногенного фактора. В настоящее время экономическое состояние хозяйств не позволяет применять приёмы и способы расширенного воспроизводства плодородия почвы.
Экономическое положение современного сельскохозяйственного производства вынуждает искать и исследовать альтернативные пути и методы ведения хозяйственной деятельности, при которых на основе поддержания плодородие почвы и защиты растений от болезней, вредителей и сорняков стало бы возможным стабилизировать продуктивность пашни.
Многочисленные научные работы последнего десятилетия позволяют констатировать, что одним из благоприятствующих этому путей является разработка оптимальной структуры посевных площадей и конструирование на её основе севооборотов, которые позволят использовать фитоценотиче-ские особенности культур и биологические возможности почвы для стабильного функционирования сельскохозяйственных предприятий в условиях переходного периода. Поскольку сельскохозяйственное производство пред ставляет собой специфическую агроэкосистему открытого типа с обязательным пополнением энергетических источников извне, то прекращение воспроизводства плодородия почв за счет техногенного фактора сбалансированности энергии в настоящее время нарушило её гомеостатическое функционирование.
Для решения вопросов биологизации земледелия и стабильного её функционирования необходимо применять системный подход, рассматривать сельскохозяйственное производство как полуавтономную саморегулирующую систему. Исходя из всеобщего закона сохранения веществ и энергии, одним из основных факторов стабильности системы земледелия следует признать связывание кинетической энергии солнца в потенциальную энергию органического вещества, дальнейшее поступление её в почву с последующей трансформацией в результате процессов почвообразования. В системе земледелия, которое ведётся на биологической основе, поступление органического вещества в почву в основном осуществляется за счёт пожнивно-корневых или растительных остатков, особенно многолетних бобово-злаковых трав, промежуточных культур на корм или зелёное удобрение, сидеральных паров, соломы злаковых и зернобобовых культур, органических удобрений. С развитием химической промышленности в начале прошлого века и увеличением поголовья скота фитоценотические факторы сохранения и воспроизводства плодородия почв отходят на второй план, и предпочтение отдаётся техногенным химическим приёмам повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
В последнее десятилетие биологическому направлению воспроизводства почв уделяется особое внимание по двум причинам. Во-первых, экономический кризис сельскохозяйственного производства привёл к недоступности для многих хозяйств использования химических средств защиты растений и повышения плодородия почв за счёт техногенных факторов. Снижение поголовья скота резко сократило возможность применения органических удобре ний.
Во-вторых, техногенная, особенно химическая, нагрузка на пашню может привести к экологическому кризису, поскольку регион имеет уникальное географическое положение, являясь водоразделом крупнейших рек. Рядом учёных отмечается тупиковая ситуация при применении химических продуктов в сельскохозяйственном производстве, когда увеличение средств на их применение сопровождается непропорциональным получением дополнительной прибыли.
Эффективность биологических источников воспроизводства плодородия почвы связана с их количественными и качественными показателями. Количество поступающего в почву органического вещества определяется рядом факторов: ботаническим составом фитомассы, свойствами почвы, погодными условиями и т.д. Качественные параметры определяют скорость разложения и доступность элементов питания, количество поступающих элементов, качество обработки почвы. Для устойчивой работы агрофитоценоза как агро-экосистемы особое значение имеют многолетние бобовые и бобово-злаковые травы, которые в земледелии имеют многоплановый характер воздействия.
Многочисленные отечественные и зарубежные исследования свидетельствуют об устойчивом повышении продуктивности, как отдельных культур, так и в целом севооборотов при введении многолетних трав в структуру посевных площадей. При этом установлено, что многолетние бобово-злаковые травы оставляют в почве от 100 до 300 % сухих пожнивных и корневых остатков от массы сена. Однако установившаяся к настоящему времени доля многолетних трав в структуре посевных площадей, продолжительность их использования не отвечают условиям воспроизводства плодородия почв в системе земледелия на биологической основе. Недостаточно исследовано влияние севооборотов с различной насыщенностью многолетними травами на изменение фитоценотических особенностей культур в восстановлении плодородия почвы, фитосанитарного состояния посевов, формирование устойчивости агрофитоценозов. Эти вопросы в настоящее время требуют ответа и остаются открытыми для изучения в современных условиях.
В течение всей истории развития земледелия и по настоящее время сорные растения являются одним из основных факторов потери урожайности сельскохозяйственных культур. Эволюционные природные процессы были направлены на создание многоходовых защитных систем, роль которых выполняли полиморфные растительные сообщества. Появление в сельскохозяйственном производстве одновидовых агрофитоценозов сдвинуло процессы эволюции в сторону изобретения приспособлений для выживания видов сорных растений в природе. В конечном итоге человечество получило устойчивые к неблагоприятным условиям виды растений, способные выживать в экстремальных условиях.
В этой связи, стратегия борьбы с сорняками должна иметь два направления. Первое направление связано с повышением конкурентной способности культурных растений и созданием для них приоритетных экологических условий роста и развития. Наряду с традиционными агротехническими приёмами борьбы с сорняками данное направление наиболее полно может быть реализовано при биологизации земледелия и получит распространение в различных, в том числе альтернативных, органических и т.д., типах земледелия.
Второе направление в своей основе имеет химические средства защиты растений и совместно с традиционными методами агротехнического характера получит распространение в интенсивных системах земледелия. Формулирование названных направлений вызвано интенсивно развивающейся в последнее десятилетие биологизацией земледелия и необходимостью снижения химической нагрузки на почву.
Особенность взаимоотношений культурных и сорных растений в агро-фитоценозе такова, что его нельзя в полной мере считать фактором устойчивости агроэкосистемы, особенно в биологической системе земледелия. С одной стороны, известно отрицательное влияние сорняков на урожайность сельскохозяйственных культур. С другой стороны, устойчивость работы аг-роэкосистемы зависит от разнообразия видов, составляющих данную систему. Исходя из этого, в одновидовых, чистых от сорняков посевах сельскохозяйственных культур должна быть более высокая внутривидовая напряжённость, чем в посевах, структура которых имеет несколько видов. Для разработки эффективной системы борьбы с сорняками необходимо знать фазы наибольшей чувствительности культур по отношению к сорнякам, при которых сорняки не оказывают существенного влияния на урожайность культур, количественные взаимоотношения компонентов агрофитоценоза, влияние структуры посевных площадей, севооборотов, размещения удобрений по пахотному горизонту на формирование устойчивости агрофитоценозов.
Автор выражает глубокую благодарность профессору Александру Михайловичу Туликову за неоценимую помощь в написании данной работы.
