Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Природный потенциал и система севооборотов 11
Глава 2. Агротехническое обоснование формирования севооборотов биологического земледелия 28
Глава 3. Условия и методика проведения исследований 62
Глава 4. Использование целевых технологических приемов для получения экологически чистой продукции 64
4.1. Приемы мобилизации потенциальнных ресурсов растений для использования их в севооборотах 64
4.2. Агрономическое и технологическое обоснование предшественников 71
4.3. Агроэкологическое значение биологических препаратов 16
4.4. Энерго- и ресурсосберегающие факторы экологической и экономической устойчивости сельскохозяйственного производства 81
Глава 5. Биологическая значимость органического вещества растений в повышении урожайности сельскохозяйственных культур и плодородия почвы 91
5.1. Почвозащитная роль пожнивно-корневых остатков и их влияние на плодородие почвы и продуктивность агроценозов 91
5.2. Солома - важный фактор биологического земледелия 95
5.3. Эффективность выращивания промежуточных культур 100
5.3.1. Характеристика природных условий для промежуточных посевов 102
5.3.2 Агробиологическая характеристика культур промежуточных посевов 105
5.3.3 Промежуточные посевы в структуре севооборотов 107
5.3.4. Влияние зеленого удобрения на плодородие почвы 110
5.3.5. Экспериментальные и производственные результаты использования промежуточных посевов 115
5.4. Баланс гумуса, органического вещества и основных элементов питания растений 128
Глава 6. Биолого-экономическое и экологическое обоснование комплексного применения агрохимических средств в севооборотах биологического земледелия 143
6.1. Интегрированная система мер борьбы с вредными объектами в растениеводстве с минимальным применением пестицидов и максимальной биозащитой 143
6.2. Экологически безопасное применение удобрений в севообороте 152
6.3. Комплексное применение агрохимических средств в земледелии, обеспечивающее безопасность окружающей среды 166
Глава 7. Роль бобовых растений в стабилизации и повышении плодородия почвы и увеличении количества и качества продукции растениеводства 171
7.1. Биологическая фиксация азота бобовыми растениями: факторы эффективности 171
7.2. Агробиологическое значение однолетних бобовых культур 177
7.3. Агроэкологическое действие многолетних бобовых растений 192
Глава 8. Организация севооборотов биологического земледелия 205
Глава 9. Эколого-экономические основы севооборотов биологического земледелия 220
9.1. Влияние адаптивных технологий на агроэкосистему и агроландшафт 220
9.2. Комплексная оценка экологической эффективности культур в севообороте 226
9.3. Экономическое обоснование использования севооборотов биологического земледелия 232
Выводы 245
Предложения производству 248
Список использованной литературы 249
Приложения 290
- Приемы мобилизации потенциальнных ресурсов растений для использования их в севооборотах
- Характеристика природных условий для промежуточных посевов
- Комплексное применение агрохимических средств в земледелии, обеспечивающее безопасность окружающей среды
- Агроэкологическое действие многолетних бобовых растений
Введение к работе
Современные условия сельскохозяйственного производства (снижение в десятки раз вносимых органических, минеральных и микроудобрений; низкие закупочные цены на продукцию села и так далее) не позволяют в полной мере проводить весь комплекс приемов восстановления плодородия почвы.
Поэтому, являясь одним из главных звеньев в системе земледелия, биологизированные севообороты должны решать многие вопросы связанные с качеством почвы и продуктивностью культур. Агрономическая, экономическая и экологическая роль правильно сформированного севооборота подтверждается на каждом историческом этапе развития земледелия (711, 103, 124, 126, 643, 355).
Современные принципы формирования севооборотов строятся на агроэкологических требованиях, которые предусматривают одновременно с получением высокой продуктивности культур, воспроизводство почвенного плодородия, экологическую чистоту и экономическую эффективность производимой продукции. Освоение севооборотов, разработанных на основе биологизации продукционного и средоулучшающего процессов, позволяет реализовать систему мероприятий по эффективному использованию неравномерно распределенных во времени и пространстве природных ресурсов (влагообеспеченность, плодородие почвы, температурные и радиационные условия, рельеф местности и так далее).
Актуальность проблемы. Снижение применения органических, минеральных и микроудобрений сопровождается истощением почвы при отрицательном балансе питательных веществ практически по всем показателям. Сложившееся положение дел в земледелии вызывает настоятельную необходимость совершенствования севооборотов с учетом требований биологического земледелия.
Исследования по севооборотам, как на ранней стадии развития отечественного сельского хозяйства (21, 103, 412, 711, 125, 127), так и современные (203, 205, 237, 118, 342, 111, 72), показывают, что основным связующим звеном систем земледелия являются севообороты с оптимальными
предшественниками под основные (рыночные) культуры. Основными принципами совершенствования севооборотов, которые способны обеспечить высокий урожай и качество экологически чистой продукции, без нарушения экологического равновесия природы, являются: принцип многообразия и биологизации за счет использования однолетних и многолетних бобовых и других видов культур; введение промежуточных посевов; обеспечение благоприятной фитосанитарной ситуации в посевах за счет соблюдения интервала необходимой длительности возврата культур; максимального использования нетоварной части урожая (ботвы, соломы, пожнивно - корневых остатков и так далее) для возврата элементов питания и обеспечения жизни микроорганизмов; оптимального использования органических, минеральных и микроудобрений; применение минимума пестицидов - максимума биозащиты; энерго- и ресурсосбережение и так далее.
В соответствии с этим возникала необходимость обоснования совершенствования научных основ формирования севооборотов биологического земледелия, что явилось темой диссертационной работы.
В диссертационной работе обобщены результаты исследований, выполненные автором и под его научным руководством в 1978...2003 гг. в Кустанайском НИИСХ и Калужском НИШ И АПК в соответствии с планом НИР указанных научно-исследовательских учреждений в рамках программ ВО ВАСХНИЛ и РАСХН: по Государственному заданию О.Ц.041 «Разработать научные основы улучшения разных типов кормовых угодий», тема 03.04 «Разработать и внедрить в производство технологию ускоренного улучшения разных типов природных кормовых угодий», раздел «Эффективность кормовых севооборотов на землях коренного улучшения». Номер Государственной регистрации 81076226. Государственное задание Р.0.51.03.01., по теме РМСХ 0.12 «Разработать и внедрить рациональные приемы улучшения и использования естественных кормовых угодий», раздел 01 «На лиманах и пойменных землях». Номер Государственной регистрации 76055635. Задание P.O. 11.003 «Зерно», раздел 01.03 «Провести экологическое испытание гибридов и гибридных популяций кукурузы зернового и силосного направления на поливных и неполивных землях». Номер Государственной регистрации
81076222. Задание РАСХН 1.Р.01., тема 03.01, раздел 03.01.01. «Провести экологическое испытание нетрадиционных пряно-ароматических и лекарственных культур и разработать технологические приемы их возделывания на семена». Номер Государственной регистрации 01.9.80008223. Задание РАСХН 1.Р.01. Программа 03. «Совершенствовать научные основы и нормативную базу для разработки ресурсосберегающих технологий (севооборот, обработка почвы, удобрения, система машин) в адаптивно-ландшафтных системах земледелия основных природно-сельскохозяйственных зон России», тема 03.03.02, раздел 02.02 «Разработать схемы короткоротационных севооборотов, обеспечивающих максимально возможное получение продукции с единицы севооборотной площади, технологии возделывания сельскохозяйственных культур и нетрадиционных растений, направленных на стабилизацию и повышение почвенного плодородия». Номер Государственной регистрации 0.1.980008226. По договору №17.035.94 с МСХ «Разработать и внедрить технологию выращивания кукурузы на кормовые цели с использование углеаммонийных солей, обеспечивающую повышение сухих веществ на 10 и протеина на 12 процентов по сравнению с другими формами азотных удобрений». Задание Р.051.01. «Корма». Приоритетная тема: «Разработать и внедрить технологический процесс производства, приготовления и использования высококачественных сбалансированных кормов на основе возделывания кукурузы с початками восковой и полной спелости зерна и в смеси с другими кормовыми культурами в условиях Северного Казахстана».
Цель и задачи исследований. Целью исследований является теоретическое и экспериментальное обоснование и практическое совершенствование продукционного и средообразующего процессов биологизированных севооборотов адаптивно-ландшафтной системы земледелия.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи: -обосновать основные принципы подбора культур, сортов и гибридов при их экологическом испытании;
-определить влияние на продуктивность бобово-злаковой многолетней травосмеси в лугопастбищном севообороте:
предшественников,
покровной культуры,
полевого периода;
-дать оценку выращивания культур в прифермском севообороте;
-определить влияние долевого участия азотонакопителей на продуктивность культур севооборота и плодородие почвы;
-дать комплексную средообразующую оценку выращивания культур и севооборотов;
-изучить эффективность использования промежуточных посевов;
-провести оценку возделывания культур с использованием ядохимикатов, агротехнических и биологических приемов;
-изучить влияние биопрепаратов на продуктивность культур;
-определить эффективность различных способов применения удобрений;
-разработать энерго- и ресурсосберегающие факторы экологической и экономической устойчивости сельскохозяйственного производства;
-разработать принципы совершенствования севооборотов биологического земледелия;
-дать агротехническую, экономическую и биоэнергетическую оценку эффективности совершенствования севооборотов биологического земледелия.
Научная новизна результатов исследований. В результате анализа многолетних исследований, в том числе с участием автора, определены основные агрономические, технологические, экологические, энергетические и экономические параметры совершенствования севооборотов биологического земледелия. По результатам 169 полевых опытов в двух почвенно-климатических условиях впервые разработаны теоретические положения и экспериментально подтверждены приемы формирования биологизированных севооборотов. В работе изложены научно обоснованные агрономические, технологические, экологические и экономические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в достижения научно-технического прогресса.
Впервые доказана высокая эффективность углеаммонийных солей (положительное решение НДЦПЭ Украины на заявку № 95052569) (прил. 23).
Новизна научных исследований подтверждается положительным решением Ученого совета Кустанайского НИИСХ от 30 ноября 1988 года, протокол №10 об авторстве гибрида кукурузы Целинный 160 (прил. 50).
На защиту выносятся следующие основные положения:
1 .Агрономическая оценка природного потенциала на примере двух регионов.
2.Теоретическое и практическое обоснование подбора культур, сортов и гибридов в структуре севооборотов.
3.Использование целевых технологических приемов для получения экологически чистой продукции.
4.Агробиологическая характеристика севооборотов с различным уровнем долевого участия азотонакопителей.
5.Энерго-ресурсосберегающие основы биологизированных севооборотов.
б.Эффективность промежуточных посевов.
7.Новые научные решения по продукционной и средообразующей оценке культур и севооборотов.
8.Энерго-экономическая оценка севооборотов биологического земледелия.
9.Совершенствование севооборотов, как биологического фактора продукционного и средообразующего процессов земледелия.
Практическая ценность работы. Разработанные новые теоретические положения и экспериментально выявленные закономерности позволяют на научной основе совершенствовать (формировать) севообороты биологического земледелия.
На основании анализа результатов многолетних исследований установлены закономерности, апробированные производством, и рекомендуется для практического использования комплекс технологических и биологических приемов возделывания культур в севооборотах.
Совершенствование биологизированных севооборотов с оптимальными агробиологическими параметрами обеспечивает их продуктивность 30...40 ц/га зерновых единиц без применения агрохимикатов.
ВО ВАСХНИЛ в 1986 г. рекомендовано для внедрения в производство завершенных в XI пятилетке важнейших НИР под №149 «Эффективность кормовых севооборотов на малопродуктивных землях». Материалы, полученные в иссле-дованиях, легли в основу «Комплексной программы по укреплению кормовой базы животноводства и увеличения производства кормового белка на 1986...1990 гг.», и программы «Корма» на 1991...1995гт. и в рекомендации по законченным научно-исследовательским работам за XI пятилетку (Алма-Ата 1987). Результаты иссле-дований внедрены на площади свыше 200 тыс.га в каждом регионе (прил. 51.. .53).
Реализация результатов исследований. Основные научные положения, сформулированные автором, использованы при подготовке рекомендаций: «Рекомендации по использованию лиманного орошения в Кустанайской области» (1980); «Практическое руководство по освоению интенсивной (зерновой) технологии возделывания кукурузы на силос» (Кустанай 1988); «Особенности агротехники весеннего сева 1988г.» (Кустанай 1988); «Приемы возделывания кукурузы на фуражное зерно в Северном Казахстане» (1991); «Козлятник - ценная кормовая культура» (1991); «Памятка по возделыванию зерновых культур на продовольственные цели в условиях Калужской области» (1995); «Рекомендации по проведению весеннего сева и полевых работ» (1991); «Наука и передовой опыт - агропромышленному производству» (1997); «Резервы повышения эффективности полеводства и животноводства» (2000); «Технологии производства и использования сельскохозяйственной продукции в Юго-Западной части Центрального Нечерноземья России» (2000). Изданы книги: «Лекарственные растения, их значение и способы применения» (2003), «Сидеральные культуры как элемент биологизированной системы земледелия» (2004), «Система ведения агропромышленного производства Калужской области» (2003).Технико-пропагандистский фильм, 2 части по 20 минут каждая, цветной «Кукуруза на севере Казахстана» (Алма-Ата 1988).
Освоение указанных разработок, программ и рекомендаций позволяет эффективно использовать при совершенствовании (формировании) севооборотов продукционные и средообразующие возможности новых перспективных культур и сортов, малопродуктивные земли, безпестицидную технологию выращивания культур, агрохимикаты, бобовые культуры, промежуточные посевы, низкозатратные источники энергии в хозяйствах Центрального района Нечерноземной зоны России.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на Ученых советах Кустанайского НИИСХ, Северного НИИ животноводства (1978... 1992 гг.) и Калужского НИПТИ АПК (1993...2003 гг.). Республиканской научно-практической конференции «Итоги и перспективы выполнения научно-технических программ «Корма», «Сенокосы и пастбища»» (Алма-Ата 1990).
Региональной научно-практической конференции (НІЖ) (Целиноград 1986, 1990, Петропавловск 1986, 1987, Кустанай 1988, 1991, 1992, Алма-Ата 1988, 1992, Кинель 1996, Калуга 1999, 2000, 2001, 2002, 2003). Всесоюзном семинаре (Киев 1990), Всесоюзном совещании (Зерноград 1990), Российской конференции (Волгоград 1992), Международном симпозиуме (Пущино 1997, 1999), Всероссийской НПК (Калуга 2001), Областной НПК (Калуга 2002). Учебе специалистов главного и среднего звена Кустанайской (1983...1992 гг.), Калужской (1995...2003 гг.), Северо-Казахстанской (1991 г.) областей.
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 40 научных работах, в т.ч. 9 рекомендаций, 3 книги, 1 фильм. Общий объем публикаций - 45,4 п.л.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 357 страницах компьютерного текста, содержит 92 таблицы, 7 рисунков, 13 фотографий, 55 приложений.
Список использованной литературы включает 773 наименования, в том числе 59 иностранных авторов.
Автор выражает глубокую признательность и сердечно благодарит всех, кто принял участие в выполнении отдельных экспериментов, анализов, наблюдений, расчетов, обработке экспериментальных данных и печатании настоящей работы.
Приемы мобилизации потенциальнных ресурсов растений для использования их в севооборотах
Результатом масштабного вмешательства человека в жизнь природы, несоблюдение естественных процессов в биосфере является все возрастающая угроза глобального экологического кризиса. Этим проблемам были посвящены специальные сессии ООН в 1972 в Стокгольме и в 1992пв Рио-де-Жанейро (169).
Уровень потребления запасов природных ресурсов на душу населения в России ниже в шесть раз, чем в США и в 2 раза по отношению к Европейскому (238). Из биомассы пахотных земель, лугов, пастбищ (21 млрд тонн) Человечество использует чуть больше 3%, то есть незначительную часть от первичной продукции (202). Поэтому проблеме соотношения сельскохозяйственных угодий и естественной экологической инфраструктуры (лесные, луговые, кустарниково-степные, водоболотные и другие природные урочища и местности) уделено большое внимание со стороны ученых и практиков. Многие авторы предлагают провести дифференциацию земли: лучшие отводить под посевы основных культур, похуже качеством земли залужить многолетними травами и совсем худшие пустить под посадку ценных лесных пород (189,266,288,372,417,559,628,643,645,691,764). Переход к ландшафтному земледелию- это несомненно отход от «оборотов» чередований сельскохозяйственных культур на территории, который убедительно теоретически не обоснован, учитывая, что "территория весьма мозаична по плодородию и окультуренности" (643).
Занимая ежегодно одной культурой или видом культур, которые дают однородную продукцию только определенного назначения, можно в погодной цикличности попадать в благоприятные или неблагоприятные годы, что повлияет на экономику хозяйства в одном случае положительно, в другом негативно. Есть мнение, выделить микроландшафты и объединить их (даже различные между собой) в единое поле севооборот и доводить до определенного уровня продуктивности гектара (189,469,620). Некоторые ученые и практики предлагают ввести в каждом хозяйстве две системы земледелия: интенсивную, рассчитанную на внесение имеющегося объема органики и севооборота с многолетними травами, сидератами и экстенсивную, используя оставшуюся не удобренную площадь под травяно-зерновые севообороты (267,460,561). Этот путь предполагаетиспользование только сельскохозяйственных угодий без учета многих факторов и главного -природного. Учитывая, что в настоящее время практически повсеместно используют моно культуру (а уж повторные посевы тем более), особенно в хозяйствах с незначительными площадями, часть авторов предлагает использовать конвейерное земледелие. Суть которого заключается в том, что под пологом убираемых посевов должен формироваться травостой следующего урожая, то есть введение монокультурных кормовых севооборотов (3 Г8).
Есть предложение решить все проблемы за счет специализированных севооборотов не только для ведущих культур, но и второстепенных (128,308,314) и как вариант: освоить севообороты с соотношением 2:1, то есть две зерновые и одно поле улучшатель (бобовые однолетние и многолетние, пропашные, пар) (69,315,454,697).
Можно использовать экспликацию склонов, типы почв, класс их оценки для определения соотношения сельскохозяйственных угодий (115). Интересное предложение, своим решением проблемы соотношения, предлагают при разделении сельскохозяйственных угодий на склоны, которые определяют пригодность выращивания тех или иных культур (365), или на модули, зоны с выделением интенсивных, почвозащитных, травопольных, рекультивационных. Для каждой из этих групп разработать агротехнологический комплекс (77,112,234,313). Предлагаемое решение вопроса большей частью связано с сельхозугодиями и опять же не решается в комплексе с природными ресурсами, не учитывает сложившиеся столетиями элементы инфраструктуры (699). Поэтому, на наш взгляд, учитывая все, что связано с сельскохозяйственными угодиями, здесь отсутствует связь с экологическими требованиями. Исправить существующие ошибки в этом вопросе и привести географию сельского хозяйства в соответствии с требованиями почвенно-экологических условий и природных возможностей разных регионов. (152, 169, 189, 202, 210, 236, 355, 531, 574, 661). Следует создать эколого-хозяйственный баланс территории таким образом, чтобы обеспечить устойчивое соотношение лесов, полей и рек, позволяющее иметь стабильный ландшафт, воспроизводство природных ресурсов без экологических потрясений (373,692). При освоении земель под сельскохозяйственное производство или оптимизации давно функционирующих, следуя законам природы, нужно охранять и поддерживать на постоянном уровне и развивать сложившиеся столетиями естественные элементы пространственно - временной экологической инфраструктуры. Именно возможность агроландшафтов восстанавливать свои качественные показатели в существующих почвенно-климатических условиях позволяет производить экологически чистую, экономически оправданную продукцию и сохранить природу (371,655). Зарубежным хозяйствам в развитых странах рекомендуют какой процент должны занимать бобовые, зерновые, овощные и другие культуры на конкретных землях, с обязательным использованием промежуточных посевов (39).
Анализ предлагаемых вариантов соотношения сельскохозяйственных угодий и природного ландшафта на фоне экологических требований показал, что каждый из авторов соотносил предложенное, в большей степени к имеющемуся в конкретной местности, за исключением последних. Развитие сельскохозяйственного производства не может продвигаться вперед без соблюдения основных требований: экономические показатели должны согласовываться с экологическими требованиями конкретного региона; максимальное использование ресурсного потенциала, особенно незатратных и низкозатратных источников энергии.
Характеристика природных условий для промежуточных посевов
Урожайность биомассы сидеральных культур, при выращивании их в паровом поле под озимые зерновые, достигает 150...300 ц/га, а с учетом корней до 200...400 ц/га. Под чистыми парами в области занято 140...160 тыс. га, которые, при замене на сидеральные, обеспечивают ежегодное поступление 2800...3200 тыс. тонн зеленого удобрения (при средней урожайности биомассы в 200 ц/га), что эквивалентно 2000...2500 тыс. тонн подстилочного навоза (по органическому веществу). Если половину площади сидеральных паров занимать бобовыми культурами, то, за счет фиксации ими из воздуха, можно получить примерно 4,0 тыс. тонн биологического азота и заменить этим приемом внесение более 11 тыс. тонн аммиачной селитры.
Подсевные сидераты (многолетний люпин, донник, сераделла, озимая и яровая вика, клевер и другие) высевают рано весной или поздней осенью под покров озимых культур и однолетних трав. В рекомендуемых для области севооборотах подсевные сидераты можно использовать для удобрения озимых и яровых зерновых культур и картофеля на общей площади 25 тыс. га. При этом дополнительно можно получить до 200 тонн биологического азота и заменить внесение 600 тонн аммиачной селитры. При ежегодном использовании сидеральных культур в сидеральных парах, пожнивно, поукосно и при подсеве на общей площади около 200 тыс. га можно внести дополнительно на всю имеющуюся посевную площадь (400...500 тыс.га) по 5,5...6,5 тонн органики на гектар. Использование бобовых культур в виде сидератов позволяет в масштабах области заменить ежегодное внесение 13400 тонн аммиачной селитры.
В современных условиях, когда ресурсы органических удобрений покрывают потребность земледелия всего на 10%, необходимо шире использовать доступные и дешевые сидеральные культуры, особенно на удаленных участках. Эффективность сидеральных культур повышается при использовании многоукосных посевов однолетних и многолетних трав, когда второй (третий) урожай с отавы получаем без затрат семян на формирование биомассы с полным исключением предпосевной подготовки почвы. Запахивая отаву второго или третьего урожая биомассы однолетних или многолетних трав, мы повышаем плодородие почвы и продуктивность пашни, и полностью используем природные условия региона.
Экономическая оценка применяемых сидератов показала, что они способствуют наибольшему накоплению продукцией валовой энергии (при урожайности зерна пшеницы озимой 50...54 ц/га) и, соответственно, увеличению общей стоимости урожая, повышая на 14...20% суммарный выход валовой энергии и на 10% и выше доход с одного гектара (прил.49). Наиболее эффективное применение сидератов для стабилизации и повышения плодородия почвы, сдерживания фитопатогенной и энтомологической напряженности посевов обеспечивается при совместном использовании разновидовых растений, особенно бобовых с крестоцветными культурами.
Совершенствование системы основной обработки почвы с использованием минимализации способствует снижению затрат на производство продукции растениеводства. По данным Калужского НИПТИ АПК комбинированные системы основной обработки почвы, включающие ежегодное чередование вспашки, поверхностного дискования и безотвального рыхления не оказали существенного влияния на урожайность культур восьмипольного севооборота (горох +овес - пшеница озимая - ячмень с подсевом клевера - клевер - пшеница озимая - картофель - ячмень — овес). Урожайность этих культур была на уровне контроля (ежегодная вспашка на 20...23 см). В то же время эта система обеспечивала снижение затрат на основную обработку почвы на 10... 15%, экономию 6 л/га горючего и повышение производительности труда (556).
Расчет экономической эффективности фактического применения энергосберегающих приемов хозяйствами Калужской области в течение 1999г. показал, что по отношению к обычной технологии, экономия топлива и других составляющих затрат на обработку почвы и посевов составила 9,6 млн. руб. на 80 тыс. га. Внедрение автором с сотрудниками в условиях Калужской области ресурсоэнергосберегающей технологии выращивания культур позволило в 2000 г. на площади 50 тыс. га получить дополнительно с 1 га 120 руб. экономический эффект и сокращение времени на 0.58 чел. час/га при проведении основной обработки почвы (прил.15).
Комплексное использование незатратных и низкозатратных источников энергии для производства продукции растениеводства в пятипольном севообороте вика + овес (сидераты) - пшеница озимая (яровая) - люпин — картофель - просо (гречиха) позволило на седьмой год (вторая ротация) получить урожайность 53,8 ц/га озимой пшеницы без внесения органических, минеральных и микроудобрений и химической защиты растений (рис 4.2 ).
Проведенный анализ использования низкозатратных источников энергии для производства продукции растениеводства позволил сделать заключение о том, что подбор адаптивных культур, строгое соблюдение научно-обоснованных биологизированных севооборотов, введение в структуру посевов оптимального количества однолетних и многолетних бобовых растений, применение сидерации позволило повысить продуктивность пшеницы озимой до 53,8 ц/га без внесения в течение 7 лет минеральных и органических удобрений и химической защиты растений. Считаем, что оптимальное использование предлагаемых автором биологических приемов в земледелии позволит поднять продуктивность не только отдельных культур, но и севооборотов.
Комплексное применение агрохимических средств в земледелии, обеспечивающее безопасность окружающей среды
Ежегодные потери сельскохозяйственной продукции от болезней, вредителей и сорняков могут достигать 40 %, а в годы их массового развития до 90% выращиваемого урожая. Наносимые потери от сорняков превышают ущерб, который наносят вместе взятые насекомые, болезни и при градобитии. При слабой засоренности посевов кукурузы урожай снижается на 10... 15%, а при сильной - недобор урожая составляет 25...30 и более процентов (226, 494, 505).
Незначительное использование биопрепаратов для борьбы с вредителями объясняется тем, что на местах недостаточно квалифицированных специалистов; низкая их осведомленность; рынки сбыта заполнены химическими средствами защиты, особенно зарубежного производства и так далее (757). Систему защиты растений формируют на принципах биологического равновесия между вредителями растений и их врагами-энтомофагами, для поддержания численности которых создают энтомологические заказники и в биолаборатории хозяйства организуют их выращивание (413,426).
Проводимые учеты в течение 1988...1997 годов показали, что полезных насекомых в севооборотах с многолетними травами в 2,4...2,7 раза больше по отношению к севооборотам только с пропашными культурами. В севооборотах с пропашными культурами, при низком видовом разнообразии энтомокомплексов и неблагоприятном соотношении численности полезных и вредных видов, устанавливается неустойчивое сообщество и снижается до минимума возможность саморегулирования энтомофауны (650).
Систематическое внесение соломы сопровождается резким увеличением численности вредителей (1,5...3,0 раза) и затрат на защиту растений (322). Экономию затрат на химические средства зашиты растений можно получить при строгом соблюдении агротехнических приемов возделывания культур (111).
Работу специалистов по защите растений от вредителей и болезней необходимо направлять не только на их уничтожение, но и на регулирование, и прогнозирование их развития и распространения (345, 426).
Необходимо подбирать гербициды так, чтобы спектр их действия соответствовал большему видовому составу сорной флоры обрабатываемого участка и в рамках интегрированной системы защиты растений с хорошо продуманной системой чередования в севообороте гербицидов различных групп (171).
Целесообразность использования химических средств борьбы с сорняками определяется сопоставлением стоимости потерь питательных веществ от них с ценой минеральных удобрений, необходимых для восстановления этих потерь (337).
Формирование и соблюдение оптимального чередования культур в севообороте — главное условие достижения минимальной засоренности посевов сельскохозяйственных культур (33, 715, 730, 355, 364). Минимализация обработки почвы не всегда обеспечивает должного снижения засоренности посевов и может даже усиливать ее, что связано с применением гербицидов, а при внедрении "нулевой" обработки (прямого посева) оно становится важнейшей технологической необходимостью (36).
Учеными предложено из всей массы сорняков выделить 10 % массу доминирующих и 3...10 % субдоминирующих и после определения типа засоренности определить приемы их уничтожения (228). Существует более двух десятков методик картирования полей по засоренности, но наиболее практичной, по нашему мнению, является методика определения удельного веса сорняков в общей массе культурных и сорных растений, предложенная В.С.Зузой (табл.6.1).
Применение средств химической защиты посевов существенно повлияло на урожайность овса только во влажном 1993 году (из 1991...1995п;), когда при внесении Neo прибавка зерна при комплексной защите составила 3,5 ц/га. За четыре года на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах прибавка урожая от химической защиты не была получена при средней за 5 лет урожайности зерна овса без N удобрений 18,1...18,5 ц/га, на фоне N — 22,1...23,1, N90-27,3...37,4, N120-26,6...26,8 ц/га(187).
Экологическое хозяйство Германии ориентируется на предупредительные и биологические меры борьбы с вредными объектами обеспечивает функционирование регуляционных механизмов в аграрной экосистеме (39).
Удобрения, рострегуляторы и средства защиты растений в интенсивных технологиях зерновых культур не только обеспечивают планируемую урожайность, но и не оказывают отрицательное влияние на живые объекты, обитающие как на поверхности, так и в почве (428).
Пороги рентабельности химической защиты (ПРХЗ) разработаны с учетом урожайности культур, эффективности применяемой схемы защиты растений, устойчивости сорта и погодных условий.
Урожайность сельскохозяйственных культур и эффективная борьба с сорняками могут поддерживаться на высоком уровне без применения агрохимикатов при соблюдении трех агрономических правил: 1) включение бобовых и злаково-бобовых трав в полевые севообороты (1/5...1/3 полей) с использованием их не только на корм, но и на зеленое удобрение; 2) соблюдение рекомендованных сроков возвращения культур на прежнее место возделывания в севообороте; 3) оптимальное сочетание отраслей животноводства и растениеводства непосредственно в каждом хозяйстве (112).
Посевы культур в травопольных севооборотах меньше на 7...8% засорены по отношению к зернопропашным (68).
Интегрированная система защиты растений с использованием доступных и экологически безвредных средств позволяет оптимизировать и регулировать численность вредного сообщества в сельскохозяйственном производстве (82).
Исследования под руководством автора по изучению влияния гербицидов на засоренность и продуктивность гороха кормового Карабалыкский укосный проведены в 1990...1992 годах в условиях Северного Казахстана. Довсходовое применение гербицидов на посевах гороха кормового в среднем за три года снизило его засоренность соответственно на 47,4...59,6% и 36,2...46,8% (табл.6.2). Таблица 6.2. Действие гербицидов на засоренность и продуктивность посевов
Исследованиями автора с сотрудниками за 1987...1990 годы в условиях Северного Казахстана было определено, что из четырех приемов обработки почвы (ПН-4-35, КПГ-250, КОП-2,5, КФА-3,6) в среднем за 4 года лучшим была вспашка на глубину 20...25 см и обработка КОП-2,5, где получено соответственно по 314 и 318,9 ц/га зеленой массы, в которой сорняки составили 8% (табл. 6.3). Значительное преимущество вспашки и обработки КОП-2,5 отмечено в засушливые годы (1987, 1989), а в средний (1988) и влажный (1990) - незначительное.
Автором с сотрудниками в течение 1990 года проведены исследования по влиянию на урожайность кукурузы, сурепицы, рапса предпосевной обработки почвы с активными рабочими органами (КПЭ-3,8 + фреза КФА-3,6). Наблюдения и учеты в посевах кукурузы не выявили преимущества нового орудия по отношению к предпосевной обработке КПЭ-3,8 (контроль).
Агроэкологическое действие многолетних бобовых растений
Эффективность средств химизации резко возрастает со значительным снижением затрат при их системном, комплексном применении в технологическом процессе производства продукции растениеводства (337, 261, 587).
Вопросы экологической проблемы при комплексной химизации технологий необходимо решать в следующих взаимосвязях: комплексная химизация - почва - окружающая среда; комплексная химизация - растение -растениеводческая продукция. Необходимо дать экологическую и экономическую оценку внесения высоких доз (свыше 90...100 кг д.в.) минеральных удобрений и любой системы защиты (339).
Внесенные в оптимальных, научно обоснованных дозах фосфорные и калийные удобрения действуют эффективно в течении 12 и более лет, такие приемы повышения плодородия почв как фосфоритование и известкование -еще дольше. Замена одних форм удобрений на другие, отвечающие экономическим и экологическим требованиям, может более чем на 50% сократить расходы на их приобретение и применение (483).
Органические и минеральные удобрения вносят при соотношении C:N:P:K, которое является характерным для почв с естественным растительным сообществом в данном регионе (455).
Одностороннее доминирование одного из элементов питания благоприятствует большему развитию и накоплению в сообществе тех видов сорняков, которые свойственны данному фону. Избыток азотного элемента вызывает рост и развитие редьки дикой, мари белой; при фосфорном и калийном питании преобладали виды устойчивые к 2,4-Д - трехреберник непахучий, виды горцов, торица полевая и так далее Поэтому строгое соблюдение необходимого соотношения элементов питания под каждую культуру и на каждом поле обеспечивает не только планируемую урожайность, но и снижение засоренности посевов (139).
Д.Н. Прянишников указывал, что для поддержания оптимального плодородия почв и наращивания урожаев необходимо ежегодно возвращать почвам не менее 90% потребленного урожаями азота, 100 — фосфора, 70...80% калия в виде органических и минеральных удобрений. За последние 10...12 лет возвращаем не более 10...20% потребляемых питательных веществ, то есть, идет интенсивное истощение почвы (270, 483).
Насыщение севооборота пропашными культурами должно сопровождаться повышением норм внесения органики. Для зерновых культур приоритет следует отдавать минеральным удобрениям. Введение в севооборот оптимального количества многолетних бобовых трав и травосмесей сопровождается снижением потребности органо-минеральных удобрений (315, 473).
Эффективность удобрений в севообороте значительно снижается (48...259%) по отношению к их применению в бессменных посевах или в узкоспециализированных севооборотах. Коэффициент энергетической эффективности возделывания культур в севообороте в 2,5...6,4 раза выше относительно их бессменного выращивания с удобрениями и гербицидами (72).
При локальном внесении коэффициент использования азотных удобрений, внесенных в форме сульфата аммония под кукурузу и ячмень, был выше на 19...35% относительно их разбросного применения (131, 18).
Сбор протеина под влиянием возрастающих доз азота повышался, но лучшие показатели урожая и его качества (урожайность зерна — 40,9 ц/га, сбор кормовых единиц - 72 ц/га) получены при внесении Ы3оРбоКбо на фоне последействия навоза (27).
Научно-исследовательский институт земледелия в Швейцарии определил, что компост формирует микробную активность почвы в 2,5 раза сильнее, чем первоначально взятая масса свежего навоза (346). Применение комплексных удобрений NP, NPK и другие, произведенные на основе ортофосфорной кислоты, исключает поступление в почву серы, натрия, кремния и микроэлементов. Недостаток калия сопровождается повышением содержания в растениях кальция, натрия и магния, а его избыток в почве тормозит поступление вышеуказанных элементов в растения. Наибольший урожай зерна пшеницы яровой в условиях Брянской области получен при обработке ее семян винцитом, борной кислотой и иммуноцитофитом, а наименьшую прибавку к контролю (обработка водой) обеспечил фундазол. Эффективность инкрустации семян с совместным использованием протравителей и микроэлементов в значительной степени зависит от сортовых особенностей культур (113).
При совпадении сроков применения пестицидов различного фитосанитарного назначения с удобрениями и росторегуляторами растений необходимо их использовать в баковых смесях: инсектицидно-фунгицидных; гербицидно-фунгицидных; пестицидов с удобрениями; пестицидов с росторегуляторами и так далее Это позволяет сократить затраты на их применение и химическую нагрузку в технологиях (398).
В севообороте (пар-пшеница озимая-пшеница яровая) с донником в занятом и сидеральном пару один раз за ротацию под пшеницу озимую вносили только Рбо и Кэд при средних показателях содержания этих элементов в почве (534).
Применение баковых смесей аммиачной селитры с одним из гербицидов в фазе кущения зерновых культур позволяет очистить посевы от двудольных сорняков на 84,2...90,2% и подавлять хлебную пьявицу и хлебные блошки соответственно на 89,9...90,5 и 84,4...87%. Исследованиями установлено, что инсектициды и фунгициды в баковой смеси с селитрой высокоэффективны против мучнистой росы (86,4... 89,9%), бурой ржавчины (84,8... 87,8%), септориоза (85,3... 87,2%), хлебных жуков (81,8.. .91,2%) (485).
