Введение к работе
Актуальность темы. Снижение плодородия черноземов происходит в результате физических, биологических, физико-химических и минералогических процессов. Однако основной причиной является длительное применение вспашки, которая иссушает, усиливает процессы окисления и ускоряет темпы уменьшения содержания гумуса в почве.
Отечественный и мировой опыт (Картамышев Н.И., 1990, 2002, 2003; Каштанов А.Н., 1992, 1997; Кирюшин В.И., 1996, 2004, 2006; Макаров И.П., 1998; Денисов Е.П., 2004, 2008; Беляк В.Б., 2008; Дерпш Р., 2008) показывает, что снижение техногенных нагрузок на почву и усиление факторов биологизации не только стабилизируют эколого-мелиоративное состояние агроландшафтов, но и обеспечивают дальнейший прогресс земледелия. В связи с этим очевидна необходимость разработки системы мероприятий, позволяющих на фоне разумного сочетания биологических и техногенно-химических операций найти компромисс между экономикой и экологией.
В настоящее время весьма актуальными являются исследования приемов комплексной мелиорации, оптимизирующей почвенное плодородие за счет использования сидератов из многолетних бобовых трав, соломы зерновых злаков, эффективных биопрепаратов и рациональной обработки почвы. Из биопрепаратов определенный интерес вызывают ассоциативные комплексные бактерии, позволяющие уменьшить антропогенную нагрузку на почву за счет снижения потребности в химических средствах защиты растений и азотных удобрениях.
Степень разработанности темы. Важнейшими направлениями в биологизации земледелия являются: биомелиорация почвы соломой (Авров О.Е., 1979; Баздырев Г.И., 1985; Данилов А.Н., 2000) и сидератами (Возняковская Ю.М, 1988; Иванов П.К., 1974; Кормилицын В.Ф. и др., 1995,1999), фитомелиорация с помощью многолетних трав (Денисов Е.П., 2004, 2008; Панасов М.Н., 2000, 2004), минимализация обработки почвы (Картамышев Н.И., 2002, 2003; Макаров И.П., 1998; Мальцев Т.С., 1955; Овсинский И.Е., 1911; Шугуров А.И., 2003), активизация участия микрофлоры (Возняковская Ю.М., 1988; Завалин А.А., 2005; Мишустин Е.Н., 1975; Тихонович И.А., 2000) и зоофауны (Картамышев Н.И., 1990) в улучшении эколого-мелиоративного состояния почв и повышении продуктивности возделываемых культур. Комплексный подход при биологизации земледелия предлагают использовать В.Б. Беляк (2008) и В.И. Кирюшин (1996).
При разработке комплекса технологических приемов биологизации земледелия в Центрально-Черноземной зоне (ЦЧЗ) был учтен опыт и использованы наиболее эффективные разработки перечисленных ученых и практиков.
Цель исследований – разработать наиболее эффективный комплекс технологических приемов биологизации земледелия, снижающих антропогенное влияние на агроландшафт, улучшающих эколого-мелиоративное состояние черноземов и повышающих продуктивность зерновых агроценозов.
Задачи исследований:
оценить влияние звеньев севооборота с чистым и сидеральным паром (клевер красный) на поступление органического вещества в почву и баланс гумуса;
определить изменение агрофизических свойств чернозема под воздействием многолетних бобовых трав и способов заделки в почву соломы и сидератов;
изучить влияние приемов биологизации земледелия на водный режим почвы и мелиоративное состояние чернозема выщелоченного;
выявить динамику почвенной биоты в зависимости от количества и способов заделки в почву растительных остатков в звеньях севооборота с чистым и сидеральным паром;
оценить влияние звеньев севооборота с чистым и сидеральным паром, поверхностной (мульчирующей) и глубокой отвальной обработки почвы, соломы, биопрепарата Бисолби-Сан и азотных удобрений на изменение продуктивности яровой пшеницы;
провести экономический и биоэнергетический анализ эффективности приемов биологизации земледелия.
Научная новизна. Впервые в ЦЧЗ изучен комплекс технологических приемов биологизации земледелия (звенья севооборота с чистым и сидеральным паром, био- и фитомелиорация, азотные удобрения и ассоциативные бактерии, отвальная и поверхностная обработка почвы), направленный на снижение антропогенной нагрузки на агроландшафты, улучшение их эколого-мелиоративного состояния и повышение продуктивности зерновых агроценозов. Обосновано вариативное применение приемов биологизации земледелия на выпаханных и относительно благополучных полях. Определен количественный показатель снижения нормы азотных удобрений, соответствующий азотофиксирующим возможностям ассоциативных бактерий.
Практическая значимость и реализация результатов исследований. В ООО «Агрохимальянс» Кирсановского района Тамбовской области были внедрены в производство использование звена севооборота с сидеральным паром и мульчирующей обработкой почвы на площади 297 га с общим экономическим эффектом 401 тыс. руб. В результате снизилась антропогенная нагрузка на почву. Условный чистый доход при производстве зерновой продукции увеличился на 1,35 тыс. руб./га, а себестоимость 1 т зерна снизилось на 120 руб.
Методология и методы исследований. Теоретической и методологической основой в процессе работы над диссертацией служили научные труды отечественных и зарубежных ученых, а также разработки аграрных учреждений по исследуемой проблеме. К полевым опытам относились исследования приемов биологизации земледелия (солома + N30+30, солома + N30 + Бисолби-Сан, звенья севооборота с чистым и сидеральным паром, мульчирующая обработка почвы). К лабораторным опытам относились исследования взаимосвязи количества и способов заделки в почву измельченной соломы с изменением водно-физических свойств почвы.
Закладка опытов, исследования и анализы почвенных, растительных образцов, обработка полученных данных проводились в соответствии с методикой полевого опыта Доспехова Б.А. (1985), ГОСТами и методическим рекомендациям.
Основные положения, выносимые на защиту:
влияние звеньев севооборота с чистым и сидеральным паром на поступление органического вещества в почву и баланс гумуса;
динамика почвенной биоты, изменение водно-физических и агрохимических свойств чернозема выщелоченного в зависимости от количества и глубины заделки в почву растительных остатков;
влияние звеньев севооборота с чистым и сидеральным паром, поверхностной (мульчирующей) и глубокой отвальной обработки почвы, соломы, биопрепарата Бисолби-Сан и азотных удобрений на продуктивность яровой пшеницы;
оценка биоэнергетической и экономической эффективности применения комплекса технологических приемов биологизации земледелия.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены и обсуждены на международных научно-практических конференциях «Вавиловские чтения» (Саратов, 2007–2010), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» (Саратов, 2007–2011) и на региональных научно-практических конференциях в ГНУ «НИИСХ Юго-Востока» (Саратов, 2009, 2010).
Личный вклад автора в решение проблемы. Постановка проблемы и задач исследований, теоретический анализ и экспериментальная апробация, выводы и предложения производству осуществлены автором с вкладом личной доли 80 %.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 научных работ общим объемом 6,9 п. л., пять из которых – в изданиях, включенных в перечень ВАК. Лично соискателю принадлежит 2,5 п. л.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 226 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, заключения и предложений производству. Содержит 37 таблиц, 15 рисунков, 59 приложений. Список использованной литературы включает 325 источников, в том числе 4 – на иностранных языках.
