WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Агроэкологическая оценка и воспроизводство плодородия черноземов республики башкортостан

На правах рукописи

Сергеев Владислав Сергеевич

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
И ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ
ЧЕРНОЗЕМОВ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Специальность 03.02.13 – почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Уфа – 2010

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Хабиров Ильгиз Кавиевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Багаутдинов Фатих Ягудович доктор биологических наук, профессор Русанов Александр Михайлович доктор биологических наук Чурагулова Зиля Султановна

Ведущая организация: ИИИИИИИИНИРИГР Институт степи УрО РАН (г.Оренбург)

Защита состоится 22 декабря 2010 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 220.003.01 при ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Адрес: 450001, г. Уфа, ул. 50-летия Октября, 34, ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Автореферат разослан 19 ноября 2010 г. и размещен в сети Интернет на сайте ВАК www.vak.ed.gov.ru

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Гайфуллин Р.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В почвенном покрове Башкортостана черноземы имеют наибольшее распространение. На территории республики встречаются все основные подтипы черноземов: лесостепные (оподзоленные, выщелоченные и типичные) и степные (обыкновенные и южные). Среди пахотных земель преобладающими являются черноземы выщелоченные, которые занимают 28% от общей площади пашни.

В последние годы вследствие интенсивного земледельческого использования черноземов республики произошло заметное снижение уровня их эффективного плодородия. Сельскохозяйственное использование этих почв за последние двадцать лет привело к потере четверти гумусовых запасов и до
5 т/га запасов азота в пахотном горизонте. Произошло также и ухудшение экологической обстановки в агроэкосистемах (Хабиров, 1993; Почвы Башкортостана, 1997; Кираев, 2003; Мукатанов и др., 2008).

По мнению ряда ученых (Кирюшин, 1996; Миркин и др., 2000; Добровольский и др., 2002; Хазиев, 2008), это вызвано, прежде всего, нарушением равновесия в системе «почва – растение – человек». Несоблюдение научно-обоснованного плодосмена, ежегодная интенсивная обработка почвы, недостаточное внесение удобрений, особенно органических, а также усиление эрозионных процессов привели к уменьшению содержания гумуса и элементов минерального питания, увеличению кислотности, ослаблению биологической активности черноземов и понижению продуктивности пашни.

Природно-территориальный комплекс республики с большим разнообразием климатических условий и рельефа требует дифференцированного подхода к воспроизводству почвенного плодородия. Поэтому разработка стратегии и тактики воспроизводства почвенного плодородия с учетом комплексной агроэкологической оценки почв является важнейшей задачей повышения устойчивости сельского хозяйства и обеспечения продовольственной безопасности.

Цель и задачи исследования. Целью исследований является агроэкологическая оценка состояния и разработка путей воспроизводства плодородия черноземов для усовершенствования систем земледелия лесостепной зоны республики.

Для реализации указанной цели исследований были поставлены следующие задачи:

– провести анализ агроресурсного потенциала агропромышленного комплекса Республики Башкортостан;

– оценить устойчивость черноземных почв по гумусному и азотному состоянию;

– дать агроэкологическую оценку плодородия пашни лесостепных черноземов Башкортостана;

– разработать оптимальные направления совершенствования структуры сельскохозяйственных угодий;

– выявить особенности влияния элементов системы земледелия на показатели плодородия черноземов лесостепи;

– дать экономическую оценку эффективности элементов систем земледелия.

Научная новизна. Предложен агроэкологический подход к управлению плодородием почв. Дана агроэкологическая оценка лесостепных черноземов республики. Обоснованы пути оптимизации сельскохозяйственных угодий и структуры агроландшафтов. Установлена эффективность проведения в республике работ по залужению и выводу из оборота деградированной и низкопродуктивной пашни. Установлены качественные и количественные параметры изменения лесостепных черноземов под действием систем обработки почвы и удобрений в различных севооборотах. Обоснована роль отдельных элементов системы земледелия в воспроизводстве плодородия лесостепных черноземов.

Практическая значимость. Предложенные экологически обоснованные параметры функционирования агроценозов служат основой для разработки регионального землепользования в условиях лесостепной зоны республики. Материалы работы включены в следующие практические рекомендации: «Совершенствование полевых севооборотов в лесостепных и степных агроландшафтах Башкортостана, 2007» и «Системы обработки почвы в севооборотах степных и лесостепных агроландшафтов Башкортостана, 2009», а также использованы при разработке «Республиканской программы сохранения и повышения плодородия почв на 2001-2005 годы», программы «Сохранение и восстановление плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения и агроландшафтов как национального достояния Республики Башкортостан на 2006-2010 годы», «Программы устойчивого функционирования и развития агропромышленного комплекса Республики Башкортостан до 2010 года», «Республиканской программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы».

Научные разработки внедрены в СПК «Дружба» Аургазинского района и в СПК «Базы» Чекмагушевского района, а также используются в других хозяйствах республики для повышения плодородия почв.

Теоретические положения и практические результаты исследований используются при чтении лекций на агрономическом факультете Башкирского ГАУ.

Положения, выносимые на защиту:

1. Эффективное управление плодородием почв возможно только в рамках экологически ориентированного подхода к землепользованию при оптимизации соотношения всех компонентов агроэкосистемы.

2. Устойчивость почв по гумусному и азотному состоянию связана с изменениями количественных и качественных характеристик гумуса и азота, показателей состава гумусовых веществ и азоторганических соединений, характера их изменений под влиянием технологических решений в земледелии.

3. Теоретическое и практическое обоснование воспроизводства и регулирования показателей плодородия черноземов является концептуальным подходом для решения проблем взаимосвязей в системе почва – растение – окружающая среда.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Международных, Всероссийских, межрегиональных и республиканских научно-практических конференциях (1996-2010), в том числе на Международных конференциях «Проблемы антропогенного почвообразования» (Москва, 1997), «Агрохимия и экология: история и современность» (Нижний Новгород, 2008), «Гумусное состояние почв» (Санкт-Петербург, 2008), «Агроэкологическая роль плодородия почв и современные агротехнологии» (Уфа, 2008), на V съезде Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008), на Всероссийских научных конференциях «Почва. Жизнь. Благосостояние» (Пенза, 2000), «Проблемы и перспективы обеспечения продовольственной безопасности регионов России» (Уфа, 2003), «Повышение эффективности и устойчивости развития агропромышленного комплекса» (Уфа, 2005), «Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта развития АПК» (Уфа, 2006), «Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном комплексе» (Уфа, 2007), «Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути их решения» (Уфа, 2008), «Роль почвы в сохранении устойчивости агроландшафтов» (Уфа, 2008), «Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК» (Уфа, 2009), «Проблемы экологии Южного Урала» (Оренбург, 2009), «Научное обеспечение инновационного развития АПК» (Уфа, 2010), на межрегиональных и республиканских научно-практических конференциях «Проблемы антропогенной эволюции почв Башкортостана» (Уфа, 1996), «Качество продукции растениеводства и приемы его повышения» (Уфа, 1997), «Проблемы агропромышленного комплекса на Южном Урале и Поволжье» (Уфа, 1997), «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 1997), «Проблемы агропромышленного комплекса на Южном Урале и Поволжье», (Уфа, 1998), «Создание высокопродуктивных агроэкосистем на основе новой парадигмы природопользования» (Уфа, 2001), «Достижения аграрной науки – производству» (Уфа, 2004), «Почвы Южного Урала и Среднего Поволжья: экология и плодородия» (Уфа, 2006).

Публикация результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 38 печатных работах, в том числе 9 в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа написана на 309 страницах машинописного текста, состоит из 6 глав, выводов и предложений производству, включает 66 таблиц, 27 рисунков и 21 таблицу в приложении. Список литературы включает 430 источников, в том числе 43 – иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИ ОРИЕНТИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ СТРУКТУРОЙ АГРОЭКОСИСТЕМ КАК ФАКТОР

ВОСПРОИЗВОДСТВА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ

Воспроизводство плодородия почв предусматривает необходимость системного подхода к решению этой проблемы. Согласно агроэкологической концепции воспроизводства плодородия (Хазиев, 2008), во-первых, невозможно решать его изолированно для какой-то части агроландшафта, одного севооборота. Стабильное и устойчивое плодородие может быть достигнуто, если его воспроизводство осуществляется в масштабе всего агроландшафта. Во-вторых, система воспроизводства плодородия почв должна базироваться на соблюдении принципов агроэкологического императива в земледелии. В-третьих, агротехнологии регулирования почвенного плодородия эффективно и стабильно могут проявлять свое положительное действие в полной мере лишь на оптимизированных по структуре и свойствам агроландшафтах и агроэкосистемах. При этом должны соблюдаться плотность поголовья скота на уровне, адекватном трофическим возможностям кормовых угодий с целью недопущения пастбищной дигрессии почв, а также оптимальная структура посевных площадей и севооборотов и оптимальные параметры почвенного плодородия. В-четвертых, эффективное регулирование почвенного плодородия достигается при комплексной агротехнологии, включающей систему органоминеральных удобрений и разноглубинную обработку почв в зонально-адаптированных севооборотах.

Таким образом, рассмотрение вопросов воспроизводства и управления плодородием почв невозможно в отрыве от управления всей агроэкосистемы – ее структурой и функцией и управления агроценозами как компонентами агроэкосистемы.

2. АНАЛИЗ АГРОРЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА АПК

РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Главными показателями, ограничивающими функционирование агроэкосистемы, являются ресурсные: климат, рельеф и особенности почв. По этим агроэкологическим показателям Республику Башкортостан делят на шесть природно-сельскохозяйственных зон: Северную лесостепную, Северо-восточную лесостепную, Южную лесостепную, Предуральскую степную, Зауральскую степную и Горно-лесную.

Среднегодовое количество осадков по республике колеблется от 294 (Акъяр) до 640 мм (Улу-Теляк). Сумма активных температур (сумма t >10°C) колеблется от 1500 до 2300° и выше, гидротермический коэффициент – от 0,6 до 1,8, т.е. охватывает все градации от засушливости до переувлажнения. Необходимо отметить, что по территории колебания климата неодинаковы. Наибольшей засушливостью отличается юг Зауралья, переувлажненностью – северная часть Южного Урала. Некоторые климатические характеристики по природно-сельскохозяйственным зонам и агропочвенным районам республики приводятся в таблице 1.

В природе существует закономерная связь типов почвы с климатическими условиями, которую отметил В.В. Докучаев (1952) метким выражением: «Почва – зеркало климата». Этого же положения придерживаются авторы двухтомной монографии «Почвы Башкортостана» (1995, 1997): «...Каждая зона республики характеризуется свойственными только ей особенностями условий почвообразования и формированием характерных почв и структуры почвенного покрова». В то же время они указывают, что разделение территории республики на природно-сельскохозяйственные зоны является несколько условным и поэтому в Северную лесостепную зону вклиниваются южно-таежные ландшафты с дерново-подзолистыми почвами, а в юго-западной части Предуральской степи выделяются Белебеевская возвышенность и отроги Общего Сырта с типичными лесными почвами. Несмотря на такие несоответствия, распределение типов, родов, видов и разновидностей почв имеет определенные закономерности по зонам республики.

На севере Башкортостана почвы дерново-подзолистые на элювиальных и делювиальных суглинках и глинах, на террасах рек Белой и Камы – на аллювиальных песках, на Уфимском плато щебенчатые. Степень оподзоленности возрастает с запада на восток. На западе почвы слабооподзоленные, а на востоке средне- и сильнооподзоленные светло-серые, серые, темно-серые лесные почвы и небольшие площади других почв.

В Северо-восточной лесостепной зоне почвенный покров в основном представлен светло-серыми, серыми, темно-серыми лесными почвами, черноземами оподзоленными и выщелоченными с небольшими массивами дерново-подзолистых, дерново-карбонатных почв.

В Южной лесостепной зоне почвенный покров очень разнообразен, здесь имеются темно-серые, серые и светло-серые лесные почвы, выщелоченные и оподзоленные черноземы, мелкими контурами встречаются типичные и типичные карбонатные черноземы и другие почвы.

В Предуральской степной зоне преобладающими почвами являются черноземы (выщелоченные, типичные, типичные карбонатные). Другие почвы занимают небольшую площадь.

В Зауральской степной зоне почвенный покров обусловлен неоднородностью и сложностью: в ее северной части распространены черноземы выщелоченные и серые лесные почвы, в южной части – обыкновенные и южные черноземы, часто в комплексе с солонцеватыми видами.

В Горно-лесной зоне почвенный покров пестрый. На склонах и вершинах гряд преобладают маломощные грубоскелетные почвы, на пологих склонах и широких вершинах – серые, темно-серые лесные, в нижней части пологих склонов и надпойменных террасах долин – выщелоченные и оподзоленные черноземы.

К настоящему времени накоплен обширный материал для характеристики свойств почв основных генетических типов, представляющих почвенный покров Башкортостана (Хабиров, 1993; Хазиев и др., 1997). Их краткая характеристика приведена в таблице 2.

Таблица 1. Среднемноголетние климатические характеристики по зонам и агропочвенным районам

Республики Башкортостан

Природно-сельскохозяйственная зона Агропочвенные районы Количество
осадков, мм
Средне-суточная темп-ра воздуха, °С Сумма
актив-х темп-р, °С
Прод. безмор-го периода, сутки ГТК
за год за период выше 10°С
Северная лесостепь Буйско-Таныпское мелкоувалистое междуречье 488 245 1,7 1900 1,2 100
Уфимское плато и северное
приуфимье
608 238 1,2 1946 1,3 100
Увалистое междуречье Белая-Уфа 515 191 2,6 2250 1,1 120
Присимский увалисто-предгорный 628 234 2,2 2050 1,1 115
Северо-восточная лесостепь Айский равнинный 642 248 0,8 1750 1,3 100
Юрюзано-Заайский
увалисто-предгорный
488 252 0,5 1776 1,6 90
Южная
лесостепь
Приикский увалистый 426 183 2,5 2100 1,1 110
Левобережный прибельский 447 181 2,3 2203 1,1 120
Правобережный предгорный 517 225 2,3 2150 0,9 115
Предуральская степь Чермасано-ашкадарский
равнинный
413 183 2,6 2250 1,0 125
Белебеевская возвышенность
и Общий Сырт
455 183 2,3 2100 1,1 125
Предуральский низкогорный 460 194 2,3 2200 1,1 120
Зауральская степь Зауральский низкогорный 379 150 1,4 1950 1,0 115
Зауральский равнинный 308 144 1,8 2250 0,8 115

Таблица 2. Агрохимические свойства основных типов почв

равнинных территорий Республики Башкортостан (Ап)

Гумус, % Азот общий, % Фосфор валовой, % рНKCl Нг Са++
+Мg++
Степень
насыщенности основаниями, %
Содержание фракций
< 0,01, %
мг-экв. на 100 г почвы
Дерново-подзолистая. Дюртюлинский район
1,91 0,16 0,15 4,2 9,2 21,0 69 54,4
Светло-серая лесная. Янаульский район
2,46 0,15 0,14 4,5 8,7 28,2 75 39,9

Серая лесная. Бирский район

3,48 0,25 0,16 4,8 6,4 30,0 82 48,1

Темно-серая лесная. Кигинский район

7,8 0,45 0,20 5,3 5,8 34,3 86 45,3

Чернозем оподзоленный. Балтачевский район

9,60 0,52 0,25 5,5 7,6 48,9 87 54,3

Чернозем выщелоченный. Бижбулякский район

10,8 0,62 0,28 5,5 7,5 46,9 86 54,4

Чернозем типичный. Чекмагушевский район

7,9 0,43 0,36 6,8 0,7 49,3 98 59,4

Чернозем типичный карбонатный. Туймазинский район

7,9 0,41 0,22 6,9 43,7 100 43,8

Чернозем обыкновенный. Мелеузовский район

8,1 0,45 0,19 7,1 40,0 100 69,8

Чернозем южный. Хайбуллинский район

4,8 0,25 0,16 7,1 35,4 100 69,3

В земельном фонде республики сельскохозяйственные угодья занимают на 1.01.2007 г. 7342,9 тыс. га или 51,4% территории. В структуре сельскохозяйственных угодий на долю пашни приходится 50,1% или 3678,8 тыс. га. Природные кормовые угодья (сенокосы и пастбища) занимают 3620,8 тыс. га или 49,3%, многолетние плодовые насаждения – 43,3 тыс. га (0,6%).

Их почвенный покров характеризуется также чрезвычайной пестротой. Он представлен сложными сочетаниями и мозаиками различных типов, подтипов, видов и разновидностей почв.

По исследованиям почвоведов НИИ «Волгогипрозем», в Башкортостане насчитывается около 3000 разновидностей почв. У каждой из них свои свойства, степень плодородия, специфические особенности в обеспеченности их питательными элементами.

В результате проведенного анализа агроресурсного потенциала Республики Башкортостан установлено следующее:

– почвы пашни республики представлены в основном черноземами, которые имеют высокий потенциал плодородия, однако высокая антропогенная нагрузка на почвы и недостаточное поступление органических веществ не обеспечивают сбалансированных процессов минерализации и восстановления гумуса. По этой причине потенциал черноземов недоиспользуется;

– агроэкологическое состояние почв не соответствует требованиям сестайнинга, происходит разрушение и истощение агроресурсного потенциала территории. Получение урожаев сельскохозяйственных культур и продукции животноводства на основе сбережения ресурсов увязано с экологией и экономикой;

– низкие дозы удобрений обусловили дефицит элементов минерального питания растений, особенно подвижных соединений азота и фосфора – основных питательных веществ, лимитирующих плодородие почв в регионе;

– поголовье скота не соответствует экологическим нормативам, установление оптимальной структуры его количества и природного потенциала каждого хозяйства, поголовье личного скота не квотируется в соответствии с емкостью пастбищ;

– высокие антропогенные нагрузки на агроэкосистемы привели к нарушению экологических нормативов основных их элементов, что делает сельское хозяйство неэффективным, энергозатратным и неконкурентоспособным в условиях рыночной экономики;

– для адаптации систем земледелия проводится инвентаризация земельных ресурсов, обоснованно выводятся из пашни деградированные и низкопродуктивные земли. Этот процесс сопровождается созданием сенокосов и пастбищ, залежей и агрономических перелогов путем залужения;

– структура посевных площадей приводится в соответствие с природным потенциалом сельскохозяйственных зон, рыночные отношения определили более жесткую специализацию и адаптивный подбор культур и сортов по ее территории;

– устойчивое развитие сельского хозяйства и решение проблемы продовольственной безопасности связаны с плодородием почв. Оценке его показателей и путей регулирования почвенных режимов в двух системах земледелия посвящена наша работа.

3. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные исследования проводились в учхозе Башкирского государственного аграрного университета (БГАУ) и в сельскохозяйственном производственном кооперативе (СПК) «Дружба» Аургазинского района (Южная лесостепная зона).

Объектами исследований также явились пахотные и целинные земли Балтачевского (Северная лесостепная зона), Чекмагушевского (Южная лесостепная зона) и Абзелиловского районов (Зауральская степная зона) республики.

При закладке полевых опытов использованы методы, приводимые
Б.А. Доспеховым (1985).

Полевой опыт № 1 «Разработка научных основ биологической системы земледелия»; заложен в 1992 году на опытном поле Башкирского ГАУ. В опыте изучались два севооборота: плодосменный (клевер красный – озимая рожь – кукуруза – яровая пшеница) и сидеральный (пар сидеральный – озимая рожь – кукуруза – яровая пшеница + донник). Севообороты развернуты во времени и в пространстве, площадь поля – 0,35 га. С начала закладки опыта на половине полей севооборотов удобрения не вносили, а другую половину удобряли следующим образом: в плодосменном севообороте вносили N60P80K70 + 10 т навоза на 1 га севооборотной площади, рассчитанное на получение планируемого урожая яровой пшеницы, в сидеральном – донник на зеленое удобрение и ежегодно 10 т навоза + сидерат.

В плодосменном севообороте под все культуры применяли вспашку, а в сидеральном – комбинированную (вспашку под кукурузу, поверхностную – под яровую пшеницу).

Почва опытного участка – чернозем выщелоченный тяжелосуглинистого гранулометрического состава с мощностью гумусового горизонта 50-55 см.
Агрохимические показатели пахотного слоя: содержание гумуса – 10,37, валового азота – 0,54; фосфора – 0,21, калия – 2%; сумма поглощенных оснований – 38,8 мг-экв. на 100 г почвы; рНKCl – 5,2.

Полевой опыт № 2 «Экологически сбалансированные агроландшафты, ресурсосберегающие системы земледелия и агротехнологии, адаптированные сорта и гибриды, техногенные и биологические средства в растениеводстве»; заложен в 2001 году на опытном поле Башкирского ГАУ. Исследования проводились в полевом сидеральном севообороте (пар сидеральный – озимая пшеница – горох – яровая пшеница – ячмень + донник). Опыты закладывались в трехкратной повторности. Общая площадь делянок составляла 2040 м2, учетной – 50 м2, размещение вариантов осуществлялось методом расщепленных делянок в три яруса. Схема опыта включала следующие варианты: ежегодная отвальная обработка (ПН-4-35 на глубину 20-22 см); поверхностная обработка (БДТ-6 на глубину 10-12 см); плоскорезная обработка (ПГ-2С на глубину 20-22 см); минимальная обработка (БИГ-3 на глубину 3-4 см).

Почва опытного участка – чернозем выщелоченный тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание гумуса 8,4%, реакция почвенной среды слабокислая. Обеспеченность подвижными соединениями фосфора – средняя, обменного калия – повышенная.

В условиях СПК «Дружба» Аургазинского района РБ проводились полевые опыты по изучению влияния различного уровня азотного питания на азотный режим почв, урожай гречихи и ячменя на черноземах выщелоченных различного уровня плодородия. Опытные культуры – гречиха и ячмень. Площадь делянок – 50 м2, повторность опытов – трехкратная, размещение делянок – рендомизированное. Схема опытов включала варианты: 1) контроль (без удобрений); 2) Nm30; 3) Nm60; 4) Nm90; 5) Nm120; 6) Nm150; 7) Nса30; 8) Nса60; 9) Nса90; 10) Nса120; 11) Nса150. Азотные удобрения (m – мочевина, са – сульфат аммония) вносили перед посевом культур по фону – Р60.

Исследования проводились на черноземах выщелоченных среднесуглинистых с содержанием гумуса – 6,3-7,8%, общего азота – 0,35-0,40%, валового фосфора – 0,20-0,25%, сумма поглощенных оснований – 40,2-44,5 мг-экв. на 100 г почвы, рН KCl – 5,1-5,4, подвижного Р2О5 – 58-162 мг/кг почвы, обменного К2О – 122-204 мг/кг почвы.

В качестве информационной базы были использованы данные Госкомстата РБ, Управления землепользования МСХ РБ, фондовые материалы института ВолгоНИИгипрозем, ФГУ ЦАС «Башкирский», ФГУ САС «Ишимбайская», ГУП «Башземоценка».

Экспериментальная работа выполнялась маршрутно-полевым, стационарно-полевым и лабораторно-аналитическими методами.

Лабораторно-аналитические исследования проводились в соответствии с общепринятыми в агрономии методами (Аринушкина, 1970; Агрохимические …, 1975; Теории и методы физики почв, 2007).

Содержание гумуса определяли по ГОСТ 26213-91, содержание общего азота – по Къельдалю, фракционный состав азота изучался методом двухступенчатого кислотного гидролиза по Э.И. Шконде и И.Е. Королевой в модификации Е.А. Андреевой (1973), потенциально минерализуемый азот по Стэнфорду (Stanford et al., 1972, 1974) в модификации И.К. Хабирова и др. (1988), кинетические параметры – по И.К. Хабирову и Ю.Г. Куватову (1990), фракционно-групповой состав гумуса – по Кононова-Бельчиковой, водорастворимый гумус – по Тюрину, подвижный гумус – по Егорову, ферментативная активность (дегидрогеназа, уреаза) – по Галстяну, целлюлозоразлагающая способность – по Мишустину, Востровой и Петровой, нитрификационная способность – по Кравкову, интенсивность выделения СО2 из почвы – по Оганову, аммиачного и нитратного азота – по А.Н. Бочкареву и В.Н. Кудеярову (1982), щелочногидролизуемый азот – по методу Корнфильда с использованием чашек Конвея, подвижного фосфора и обменного калия – по методу Чирикова ГОСТ 26204-91, сумму поглощенных оснований – с трилоном Б, обменную кислотность определяли в 1,0 н KCl вытяжке потенциометрически ГОСТ 26483-85, содержание подвижной серы по ГОСТ 26490-85, содержание тяжелых металлов – на атомно-абсорбционном спектрофотометре, водопрочность макроструктуры – по Саввинову, плотность сложения почвы – методом режущего цилиндра по Качинскому, качество зерна – по общепринятым методам, учет количества корневых остатков – по Качинскому в модификации Станкова. Учет урожая сельскохозяйственных культур – сплошным поделяночным.

Для статистической оценки данных использовали методы дисперсионного и регрессионного анализа (Statistica 5.0 for Windows).

4. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ЧЕРНОЗЕМОВ ПО ГУМУСНОМУ И АЗОТНОМУ СОСТОЯНИЮ

Устойчивость почв – это, в первую очередь, сохранение гумуса, азоторганических и фосфороорганических соединений, структуры, биоразнообразия и,
в конечном счете, их типовой принадлежности.

Гумусное состояние почв. В целом гумусовые вещества почв Башкортостана в пределах относительно равнинной части (Южная лесостепь, Предуральская и Зауральская степь) – черноземов выщелоченных, типичных, типичных карбонатных и южных – характеризуются по сравнению с гумусом аналогичных почв ЦЧО большей устойчивостью к гидролизу.

Сравнение содержания гумуса в черноземах в различных природно-климатических зонах республики показало, что по сравнению с целинными участками пахотные почвы потеряли от 30 до 40% гумуса. Запасы гумуса на всю площадь республики составляют 4,6·109 т в слое 0-100 см. На распаханную территорию приходится 1,7·109 т гумуса (таблица 3). В гумусе аккумулировано соответственно 106·1021 и 39·1021 кДж энергии.

Таблица 3. Баланс гумуса и количество аккумулированной в его составе

энергии по зонам Республики Башкортостан

Запасы гумуса, 109 т/га Энергия гумуса, 1021 кДж Ежегодная минерализация
гумуса
Восстановлено гумуса из растительных остатков Баланс гумуса Потребность в органических удобрениях
на всю площадь на площадь пашни на всю площадь на площадь пашни
в слое 0-100 см т/га
Северная лесостепь
0,59 0,20 14 4,5 0,97 0,32 –0,65 7
Северо-восточная лесостепь
0,29 0,01 6 2,3 0,94 0,32 –0,62 6
Южная лесостепь
0,69 0,29 16 6,7 1,32 0,29 –1,03 10
Предуральская степь
1,90 0,88 44 20 1,24 0,29 –0,95 10
Зауральская степь
0,84 0,21 19 4,8 1,26 0,29 –0,97 10
Горно-лесная зона
0,32 0,07 7 0,2 0,96 0,31 –0,65 7
По республике
4,6 1,7 106 39 1,17 0,29 –0,88 9

В пахотных почвах ежегодно по республике теряется до 0,9 т/га гумуса. Основная часть потерь связана с эрозионными процессами. В результате эрозии ежегодно безвозвратно уносится с полей 0,57 т/га гумуса. Подсчеты показывают: если допустить, что минерализация гумуса и развитие эрозионных процессов носят линейный характер, то запасов гумуса хватило бы на 410 лет. При предотвращении эрозионных потерь гумуса хватило бы на 1164 года. Однако процессы минерализации и гумусообразования – в основном процессы нелинейные и подвержены постоянным динамическим флуктуациям даже в течение вегетационного периода. Со временем до определенного момента устойчивость системы возрастает, т.к. в первую очередь минерализуются подвижные неустойчивые компоненты гумуса. Устойчивость гумусовых веществ динамична не только во времени, но и в пространстве.

Для наглядного представления масштабов дегумификации пахотных земель относительно целинных приводится карта-схема темпов потерь гумуса в пахотном слое почв Республики Башкортостан (рисунок 1), составленного А.Х. Мукатановым. При составлении карты-схемы были использованы материалы почвенного мониторинга по содержанию гумуса в почвах Госсортучастков и смежных полей сельскохозяйственных предприятий, проведенные с интервалами в 15-20 лет, исследования гумусного состояния почв республики, проведенные лабораторией почвоведения Института биологии УНЦ РАН в последние 20-25 лет, а также результаты исследований кафедры земледелия и почвоведения Башкирского ГАУ.

 Карта-схема потерь гумуса в пахотных почвах Республики-0

 Карта-схема потерь гумуса в пахотных почвах Республики-1

Рисунок 1. Карта-схема потерь гумуса в пахотных почвах

Республики Башкортостан по сравнению с целинными (I – Северная лесостепь, II – Северо-восточная лесостепь, III – Южная лесостепь, IV – Предуральская степь, V – Зауральская степь, VI – Горно-лесная зона)

Таким образом, установившийся отрицательный баланс и тенденция дегумификации являются существенной угрозой плодородию почв в республике. Устранение дисбаланса гумуса в почвах является главной задачей в решении проблемы сохранения и воспроизводства плодородия почв и достижения устойчивости агроландшафтов.

Азотное состояние почв. Сельскохозяйственное использование почв привело к изменению одного из важнейших циклов биосферы – естественного биохимического цикла азота. В настоящее время баланс азота в пахотных почвах отрицательный, и возникающий в почве дефицит азота требует применения азотных удобрений (Хабиров, 1993; Середа и др., 1999).

Для объективной оценки устойчивости азотного состояния почв в зависимости от экологической ситуации необходимо иметь представление об общем уровне круговорота азота в агроэкосистемах и их составляющих, что приводится в таблице 3.

Таблица 3. Оценка азотного состояния черноземов Башкортостана

Признак Чоп Чв Чт Чтк Чоб Чю
Содержание гумуса, % 10,7 8,9 7,9 6,5 7,3 4,8
Содержание общего азота, % 0,56 0,46 0,44 0,41 0,37 0,25
Запасы N (т/га) в слое: 0-20 см 12,3 10,1 9,6 9,0 8,1 5,5
0-100 см 35,0 30,1 32,0 30,4 27,5 20,9
Обогащенность гумуса азотом, С:N 11 11 10 9 11 11
Степень гидролизуемости Nорг., % 53 58 56 59 57 65
Содержание потенциально минерализуемого N, мг/кг 121 270 258 277 255 134
Фактор интенсивности миграции NO3, мг/(кг·м) – 10 – 7 – 9 – 7 – 5 – 5
Фактор экстенсивности или глубина промывания NO3, м 2,0 2,2 2,4 2,8 3,2 3,0
Активность протеазы, мг тирозина/г почвы 0,34 0,54 0,38 0,36 0,25 0,20
Активность уреазы, мг NН3/г почвы 0,59 0,65 1,19 0,89 0,55 0,40
Активность нитрогеназы, мкг N2/(кг·ч) 650 750 1050 730 700 430
Потенциальная азотфиксирующая активность, кг N2 (га·год) 39 63 45 44 42 26
Константа скорости минерализации, нед–1 0,13 0,16 0,15 0,10 0,11 0,10
Азотминерализующая способность, мг/кг 84 159 103 104 107 60
Количество реально минерализуемого N, кг/га 137 269 264 167 196 156
Эмиссия N-(NO+NO2), мг/кг 9,0 6,0 1,0 1,0 0,7 0,4
Эмиссия C-CO2, мг/кг 80 50 45 30 25 23
Относительная доступность азота, Сэ:Nэ 99 145 278 440 390 658
Содержание минерального N, мг/кг 27 34 321 26 18 17

Приведенный набор показателей предлагается как вероятный и для конкретных ситуаций он может быть дифференцирован. Эти показатели могут быть использованы как для оценки азотного состояния почв различных агроценозов, так и их изменения под влиянием окультуривания и других антропогенных факторов.

В 2003-2005 годах нами была проведена агроэкологическая оценка азотного состояния черноземов выщелоченных и предложены пути оптимизации азотного питания гречихи и ячменя в условиях СПК «Дружба» Аургазинского района Республики Башкортостан.

Черноземы выщелоченные хозяйства характеризуются высоким потенциальным плодородием. Тем не менее, как показывают результаты сравнительного изучения динамики изменения параметров плодородия, некоторые показатели в течение небольшого промежутка времени по сравнению с целинными почвами претерпели значительные изменения.

По результатам агрохимических анализов, проведенных в 1984 и 2001 годах в Ишимбайской зональной агрохимической лаборатории, содержание гумуса снизилось на 0,4-2,0%, кислотность повысилась на 0,1-0,5 рН, содержание фосфора заметно возросло, что связано с повышением кислотности.

Мощность гумусового горизонта (А1 + АВ) целинной необработанной почвы составляет 65 см, распаханной – 55 см. В результате сельскохозяйственного использования пахотная почва потеряла 10 см гумусового слоя. Гумусовый горизонт целинной почвы обладает мелкозернистой структурой, в пахотном аналоге она трансформируется в пылевато-комковато-глыбистую.

Количество структурных агрегатов размером более 10 мм в пахотной почве составляет 19,3%, в целинной – не превышает 4%. На агрономически ценные агрегаты размером 10-0,25 мм в верхнем горизонте целинных почв приходится 94%, пахотных – 63,6%. Количество агрегатов менее 0,25 мм в верхнем слое пахотной почвы в 8 раз больше, чем в таком же слое целинной почвы. Сельскохозяйственное использование почв привело также к снижению водопрочности структурных агрегатов. Если количество водопрочных агрегатов в целинной почве составило 75%, то в пахотной – 56,5%.

Изменение агрофизических параметров отразилось и в ухудшении физико-химических свойств изучаемых почв.

Азотное состояние черноземов выщелоченных нами было оценено по шкале, предложенной И.К. Хабировым и Ф.Х. Хазиевым (1992). В целинной почве в горизонте А1 в слое 0-20 см содержится 0,48% общего азота. Из общих запасов азота (4819 мг/кг почвы) на минеральный азот приходится лишь 0,2% (11 мг/кг почвы). К низу почвенного профиля содержание общего азота постепенно снижается. Так, в горизонте А1 в слое 30-40 см содержание азота уменьшается до 0,35% и в горизонте АВ – до 0,19%.

В пахотной почве в верхнем слое содержится 0,35% азота. Его содержание также постепенно снижается к нижележащим горизонтам. Содержание азота в пахотной почве на 27% меньше, чем в целинной, причем снижение происходит за счет всех фракций азота. Эта закономерность характерна и для подпахотных горизонтов.

Изученные почвы обладают высокой азотминерализующей способностью: количество минерализуемого азота составляет 12% от общего азота и определяется биоклиматическим потенциалом, физико-химическими свойствами почв, ферментативной активностью и дозами азотных удобрений. Почвы агроценозов, по сравнению с целинными, обладают большей азотминерализующей способностью. По нашим данным, азотминерализующая способность распаханных черноземов выщелоченных СПК «Дружба» Аургазинского района, судя по константе скорости минерализации, довольно высокая: k = 0,160 нед–1. В аналогичных почвах в целине k = 0,077 нед–1. Это говорит о том, что в пахотных почвах органические соединения азота разлагаются со скоростью, в два раза большей, чем в целинных. Поэтому содержание потенциально-минерализуемых соединений азота в этих почвах отличается: если в целинной почве количество способного к быстрому и легкому разложению органического азота (N0 – потенциально-минерализуемый азот) составляет 336 мг/кг почвы, то в пахотном варианте – 170 мг/кг. Следовательно, в целинной почве имеет место аккумуляционный тип круговорота веществ, в распаханной – затратный, расточительный, т.е. минерализационный тип.

Для стабилизации и улучшения гумусного и азотного состояния в пахотных черноземных почвах необходимо внесение органических удобрений, использование сидератов из бобовых культур, внесение части соломы, увеличение посевов однолетних зернобобовых культур и многолетних бобовых трав. При внесении минеральных азотных удобрений следует учитывать текущую минерализацию азота самой почвы, внесенных органических удобрений и запасов минерального азота в почве. Это возможно в сочетании с ресурсосберегающими системами обработки почвы в севооборотах, адаптированных к конкретным системам земледелия. В наших условиях – это 4-5-польные короткоротационные сидеральные и плодосменные севообороты.

5. ОПТИМИЗАЦИЯ АГРОЭКОСИСТЕМ КАК ОСНОВЫ

ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ

В СИСТЕМАХ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

В соответствии с требованиями экологического императива в землепользовании агроэкологическая концепция воспроизводства плодородия почв направлена на экологическую оптимизацию функционирования агроэкосистемы, что достигается на основе оптимизации ее структуры. В настоящее время создание экологически устойчивой структуры агроландшафтов является главной задачей в решении проблем повышения их устойчивости, уменьшения эрозии почв, воспроизводства их плодородия, оптимизации продуктивности сельскохозяйственных угодий и улучшения окружающей среды. Оптимизация сельско­хозяйственного землепользования должна основываться на установлении такого соотношения между ее компонентами и пространственной структурой их размещения, при котором будет достигнуто приближение к устойчивой самопроизводящей и регулирующей агроэкосистеме – сестайнингу. Доля пашни в агроэкосистемах (экологический норматив) в среднем по республике не должна превышать 60% (Миркин и др., 1999).

Известно, что основными причинами деградации земель в Республике Башкортостан являются высокая антропогенная нагрузка на пашню, разбалансированность агроландшафтов, эрозионные процессы, недостаточное внесение удобрений и известковых мелиорантов. Значительные площади сельскохозяйственных угодий, начиная с периода освоения целинных земель в 1955-1960 гг., в том числе низкопродуктивные сенокосы и пастбища, были необоснованно
с агроэкологической точки зрения вовлечены в пахотный оборот. Доля пашни в структуре сельскохозяйственных угодий за 45 лет (1950-1995 гг.) увеличилась на 30%. Только в 1954 году было освоено 392,4 тыс. га земли. Вся посевная площадь с 1950 по 1995 годы увеличилась на 900 тыс. га.

Анализ качественного состояния сельскохозяйственных угодий за период 1997-2007 гг. показывает, что из общей площади сельскохозяйственных угодий республики по состоянию на 01.01.1997 г. (7375,2 тыс. га или 100%) 67% являются эрозионно и дефляционно опасными, в том числе 50% эрозионно опасны и 16% дефляционно опасны, из них 46% эродировано и 1% дефлировано. Значительные площади каменистые – 14%, переувлажненные и заболоченные – 3,7%, осолонцованы – 0,4%. Из них пашня занимает 4834,5 тыс. га или 65,5% от площади сельскохозяйственных угодий, из которой 77% являются эрозионно и дефляционно опасными, в том числе 59% эрозионно опасны и 17% дефляционно опасны, из них 55% эродировано и 0,8% дефлировано, 12% площади пашни каменистые, 1,2% переувлажненные и заболоченные, 0,15% осолонцованы (таблица 4).

В целях рационального использования земельных ресурсов, сохранения и воспроизводства плодородия почв в Республике Башкортостан за последние годы из 1,2 млн. га деградированной и низкопродуктивной пашни было залужено и переведено в кормовые угодья 1,1 млн. га, из них 599 тыс. га – в сенокосы и 562 тыс. га – в пастбища. В результате проведенных мероприятий распаханность сельскохозяйственных угодий за 10 лет сократилась с 65,9 до 50,1% (таблица 5).

Проведение работ по залужению эродированной пашни по состоянию на 01.01.2007 г. позволило внести изменения в структуру сельскохозяйственных угодий, трансформировать пашню в кормовые угодья и существенно снизить эрозионные процессы. Трансформация земель позволила исключить из пахотного оборота каменистые, солонцовые, заболоченные, переувлажненные участки пашни и снизить площадь эродированной пашни до 32%.

Эффективность земледелия может быть высокой при условии рациональной структуры посевных площадей, адаптированной к агроландшафтам и рынку, специализации сельскохозяйственного производства. В республике с 1990 по 2007 годы в структуре пашни и посевных площадей произошли значительные изменения. В связи с сокращением пашни на 1,2 млн. га сократилась и вся посевная площадь – с 4309 тыс. га до 3094 тыс. га. Значительно сократились посевы зерновых культур – с 2599,5 тыс. га до 1678,5 тыс. га, в том числе озимых – с 743,1 тыс. га до 236,3 тыс. га, яровой пшеницы – с 853,4 тыс. га до 735,8 тыс. га и зернобобовых культур – с 240,7 тыс. га до 102,5 тыс. га. В то же время увеличились посевы подсолнечника – с 67,0 тыс. га до 108,0 тыс. га.

В сельскохозяйственных предприятиях республики в целом и по природно-сельскохозяйственным зонам структура посевных площадей нуждается в дальнейшем совершенствовании с учетом урожайности, выхода продукции и доходности с единицы площади, соответствия требованиям продовольственной безопасности и спроса.

Мы провели прогнозные расчеты производства сельскохозяйственной продукции исходя из сложившегося положения и объемов, необходимых
для обеспечения уровня продовольственной безопасности и независимости.

Таблица 4. Анализ качественного состояния сельскохозяйственных угодий Республики Башкортостан

на 01.01.97 и на 01.01.07 года, тыс. га

Сельскохозяйственные угодья Площадь, тыс. га Эрозионно-опасные Дефляционно-опасные Каменистые Переувлажненные и за­болоченные Солонцеватые
и солонцовые
комплексы
всего из них эродировано всего из них
дефлировано
Всего сельскохозяйственных
угодий, на 01.01.97 г.
7375,2 3616 3355 1181,3 70,2 995,1 257 31
В том числе: пашни 4834,5 2794,3 2584,3 816,3 39 579 57 7,4
сенокосы 671,9 162,8 137,1 46,5 2,2 74 77 3,4
пастбища 1821,6 652,3 627,3 317,8 28,8 342 122 20
Всего сельскохозяйственных
угодий, на 01.01.07 г.
7342,9 3600 3300 1050 62 1000,2 355,4 31
В том числе: пашни 3678,8 1604 1184 200 0 22,4 2 0
сенокосы 1254,4 662,8 632 155 12 280 154 12
пастбища 2366,4 1253,2 1396 621 46 677 192,8 18,8

Таблица 5. Залужение и перевод деградированной и низкопродуктивной пашни в кормовые угодья, тыс. га

Природно-сельско­хозяйственная зона Всего сельхоз­угодий за 1997-2007 гг. Из них пашни Всего выявлено и деградировано, малопродуктивной пашни за 1997-2007 гг. Переведено в кормовые
угодья в 1997-2007 гг.
Распаханность
угодий, % на
всего в том числе 01.01.
1997 г.
01.01.
2007 г.
01.01.
1997 г.
01.01.
2007г.
сенокосы пастбища
Северная лесостепь 1423,5 1003,6 706,1 301,7 297,7 140,1 157,6 67,6 43,9
Северо-Восточная лесостепь 567,2 404,0 258,2 146,4 145,8 84,7 61,1 71,9 47,0
Южная лесостепь 1749,3 1275,2 1005,6 309,2 269,6 129,0 140,6 71,7 53,7
Предуральская степь 2241,6 1512,4 1239,9 296,7 272,5 125,3 147,2 62,9 50,2
Зауральская степь 1093,5 562,9 4244 148,8 138,5 95,2 43,3 51,5 39,1
Горно-лесная зона 267,8 80,8 44,6 36,2 36,2 24,5 11,7 30,2 16,7
Всего по РБ 7342,9 4839,1 3678,8 1239,0 1160,3 598,8 561,5 65,9 50,1

При этом под продовольственной независимостью страны понимается способность к самообеспечению по основным жизненно важным продуктам национального производства на уровне 80% потребности, а продовольственная безопасность основана на самообеспечении страны основными видами отечественного продовольствия и выступает как составная часть национальной безопасности. В расчетах использованы данные по численности населения республики 2007 г. – 4052 тыс. чел., 2010 г. – 4070 тыс. чел., 2015 г. – 4100 тыс. чел. Прогнозные данные взяты из долгосрочной концепции демографической политики Республики Башкортостан до 2015 года. Данные таблицы 6 показывают, что для достижения продовольственной безопасности к 2015 году необходимо увеличить производство мяса на 45%, овощей – на 35%, подсолнечного масла – в два раза.

В настоящее время сложившиеся объемы производства зерна в общем удовлетворяют потребности населения и перерабатывающей отрасли пищевой промышленности. Однако, учитывая прогнозируемый рост производства
животноводческой продукции в республике, следует увеличить производство зерновых и зернобобовых, доведя его к 2015 году до одной тонны зерна на душу населения.

С учетом агроэкологической оценки почв, урожайности основных сельскохозяйственных культур при расширенном воспроизводстве почвенного плодородия, продовольственных норм и потребления и прогнозных показателей количества жителей республики на 2015 год нами предлагается следующая структура посевных площадей, приведенная в таблице 7.

6. ВОСПРОИЗВОДСТВО И УПРАВЛЕНИЕ ПЛОДОРОДИЕМ ПОЧВ

Регулирование гумусного состояния черноземов

в системах земледелия лесостепной зоны республики

В разработку теории и практики воспроизводства и управления плодородием почв значительный вклад внесли труды ряда отечественных и зарубежных исследователей (Вильямс, 1948; Лыков, 1976; Кулаковская, 1978; Карманов и др., 1980; Щербаков и др., 1983; Каштанов и др., 1988; Амиров, 1992; Булгаков, 1999; Сираев, 2000; Суюндуков, 2001; Хабиров и др., 2001; Кираев, 2003; Хазиев, 2007; Elliot et al., 1986; Gallaher et al., 1987; Hammouda et al., 1987).

В современных условиях под воздействием антропогенных факторов органическое вещество почв испытывает значительные количественные и качественные изменения. Специфические гумусовые вещества, составляющие основу органической части почвы, относительно устойчивы и химически стабильны. Однако и они подвержены количественным изменениям в результате длительного интенсивного агротехнического воздействия.

В исследованиях кафедры, проведенных в длительных стационарных опытах, заложенных Э.М. Рахимовым на черноземах выщелоченных еще в 1957 году, под различными севооборотами и бессменными культурами на удобренном и неудобренном фонах установлено, что возделывание полевых культур в севооборотах снижает темпы сокращения запасов гумуса в пахотном слое

Таблица 6. Прогнозные объемы производства сельскохозяйственной продукции

для обеспечения продовольственной безопасности республики Башкортостан

Сельскохозяйственная
продукция
2007 год (численность
населения 4052 тыс. чел.)
Уровень продовольственной
независимости
Уровень продовольственной
безопасности
Объем
производства, тыс. т
Производство на душу населения, кг/год Объем производства, тыс. т при численности населения 4070 тыс. чел. к 2010 г. Произ­водство
на душу населения, кг/год
Объем производства, тыс. т, при численности населения 4100 тыс. чел.
к 2015 г.
Произ­водство
на душу населения, кг/год
Зерно (в весе после
доработки)
3240 799 3600 884 4100 1000
Сахар из сахарной свеклы 147,1 36,3 225 55,2 225 55
Картофель 1430 352 1520 374 1520 370
Маслосемена / масло
растительное
122 (21%)/22 5,4 140 (22%)/30,1 7,3 250 (22%)/55 13,4
Овощи 450 111 492 121 576 140,5
Мясо и мясопродукты (после доработки) 238 59 243 60 390 95
Молоко и молочные
продукты
2150 530 2235 549 2500 610

Таблица 7. Динамика пашни и структуры посевных площадей с 1990 по 2007 годы и прогноз на 2010-2015 годы

во всех категориях хозяйств Республики Башкортостан, тыс. га

Годы Площадь пашни Посевная площадь Зерновые культуры, всего Из них Технические, всего Из них Картофель Овощи Кормовые культуры,
всего
Чистый пар
озимые яровая пшеница зернобобовые сахарн. свекла подсолн. на масло-семена
1990 4855,4 4309,7 2599,5 743,1 853,4 240,7 152,2 77,4 67,0 106,5 13,0 1515,5 439,4
1995 4834,6 4243,2 2482,1 316,9 1118,5 93,1 145,1 72,5 61,4 109,3 20,6 1485,8 460,5
1997 4694,3 4222,1 2386,1 395,4 1130,6 98,1 128,2 69,5 55,6 109,5 20,3 1577,6 454,6
2000 4345,4 3739,0 2011,9 370,0 875,0 90,3 207,4 71,4 121,6 106,8 20,0 1392,7 484,7
2002 4283,7 3570,8 2015,3 420,8 882,5 98,1 183,6 65,1 98,1 109,4 21,6 1240,8 488,8
2007 3679 3094,0 1678,5 236,3 735,8 102,5 190,6 77,1 105,1 112,4 22,3 1090,2 344,8
2010* 3820 3320 1706 400 800 120 180 61,8 108 110,9 22,9 1300 500
2015 4200 3800 2000 450 1000 150 190 60 120 110 25 1400 400

* Распределение посевных площадей дано в соответствии с программой устойчивого функционирования и развития агропромышленного комплекса до 2010 года.

в среднем на 60%, а при внесении удобрений – до 90% относительно бессменного возделывания культур и пара. Внесение удобрений под бессменные культуры и в паровом поле замедляет темпы снижения запасов гумуса в среднем на 31% относительно неудобренного фона, в то время как в севооборотах – на 55%. Увеличение запасов гумуса происходило лишь под залежью – на 61,1 т/га за 37 лет.

Следовательно, изменение запасов гумуса в пахотном слое выщелоченного чернозема определяется соотношением в севооборотах доли пропашных и зерновых культур, наличием в них чистого пара и многолетних бобовых трав, а также внесением органических и минеральных удобрений.

В изменениях гумусного состояния пахотных почв (полевой опыт № 1) важную роль играют возделываемые культурные растения. Чередующиеся в севообороте или выращиваемые бессменно на одном поле, они оставляют после себя в почве и на ее поверхности значительное количество корневых и пожнивных остатков, являющихся одним из основных источников для новообразования гумуса в почве.

Исследования показали, что по количеству поступающих в почву корневых и пожнивных остатков культуры располагаются в следующем порядке: донник – многолетние травы – кукуруза – озимая рожь – яровая пшеница. Внесение органических и минеральных удобрений увеличивает поступление послеуборочных растительных остатков сельскохозяйственных культур до 1,5 раз по сравнению с неудобренным фоном.

Установлено, что внесение органических удобрений (сидерат + 10 т навоза) при применении комбинированной обработки почвы способствует увеличению запасов гумуса на 2,8 т/га за одну ротацию сидерального севооборота. Гумусное состояние выщелоченных черноземов также улучшается на фоне совместного внесения органических и минеральных удобрений при отвальной обработке почвы в плодосменном севообороте, однако показатель ниже, чем в сидеральном, и составляет 1,7 т/га (таблица 8).

Таблица 8. Изменение содержания и запасов гумуса в почве в зависимости

от севооборотов (слой 0-30 см, культура – яровая пшеница, учхоз БГАУ)

Севооборот Фон Начало ротации, 1994 г. Конец ротации, 1997 г. Изменение, ±
гумус, % запасы гумуса, т/га гумус, % запасы гумуса, т/га % всего, т/га за год, т/га
Плодо­сменный Без удобрений 9,40 284,8 9,37 283,9 – 0,03 – 0,9 – 0,23
N60P80K70
+ 10 т навоза
10,41 306,1 10,70 307,8 + 0,06 + 1,7 + 0,43
Сидеральный Сидерат 9,51 296,7 9,52 297,0 + 0,01 + 0,3 + 0,08
Сидерат
+ 10 т навоза
10,16 310,9 10,25 313,7 + 0,09 + 2,8 + 0,70

Таблица 9. Фракционно-групповой состав гумуса почвы в севооборотах (слой 0-30 см, конец ротации – 1997 г.)

Сево­оборот Фон Собщ., % С, % С фракции ГК, % от общего Сгк
извл. 0,1 н H2SO4 извлекаемой смесью Na4P2O7 + NаOH гумины Сгк Сфк свобод. и связ. R2O3 связан. с Са
всего ГК ФК
Плодо­сменный без удобрений 5,44 0,04 0,74 3,09 56,8 2,03 37,3 1,06 19,5 2,35 43,2 1,92 16,3 83,7
N60P80K70
+10 т навоза
6,07 0,19 3,13 3,72 61,3 2,56 42,2 1,16 19,1 2,35 38,7 2,21 26,2 73,8
Сидераль-ный сидерат 5,52 0,05 0,91 3,17 57,4 2,02 36,6 1,15 20,8 2,35 42,6 1,76 20,1 79,9
сидерат
+ 10 т навоза
5,95 0,18 3,03 3,48 58,5 2,28 38,3 1,20 20,2 2,47 41,5 1,90 30,9 69,1

Примечание: в числителе – % к массе сухой почвы; в знаменателе – % к общему С почвы.

Внесение удобрений на черноземах выщелоченных (особенно органических) повышает, по сравнению с фоном без удобрений, подвижность компонентов органического вещества.

Во фракционно-групповом составе гумуса максимальный прирост гуминовых кислот при одновременном уменьшении содержания фульвокислот за одну ротацию получен при применении N60P80K70 + 10 т навоза в плодосменном севообороте. Об этом свидетельствует и наиболее широкое соотношение гуминовых кислот к фульвокислотам – 2,21. Обратная закономерность наблюдается на фоне сидерат + 10 т навоза, мало влияющих на накопление гуминовых кислот и весьма активно способствующих накоплению фульвокислот. Соотношение Сгк:Сфк в этом случае сузилось и стало равным 1,90. Следует отметить, что возделывание донника на зеленое удобрение привело к более значительному изменению качественного состава гумуса по сравнению с другими фонами, при этом отмечалось наибольшее возрастание фульвокислот и сужение соотношения Сгк:Сфк – 1,76 (таблица 9).

Регулирование азотного состояния черноземов
в системах земледелия

Азоту принадлежит важная роль в процессе новообразования гумусовых веществ. Аккумуляция азота в почве является характерным признаком почвообразования, а запасы общего азота определяют ее потенциальное плодородие (Пискунов, 1994).

Применение удобрений позволяет улучшить азотное состояние в севооборотах. Отмечено, что в течение даже одной ротации в сидеральном севообороте совместное применение навоза и сидерата при комбинированной системе обработки почвы способствует наибольшему увеличению запасов азота (таблица 10).

Таблица 10. Изменение содержания и запасов общего азота в почве

в зависимости от севооборотов

(слой 0-30 см, культура – яровая пшеница, учхоз БГАУ)

Сево­оборот Фон Начало ротации, 1994 г. Конец ротации, 1997 г. Изменение, ±
азот общий, мг/кг запасы
азота, т/га
азот общий, мг/кг запасы
азота, т/га
мг/кг всего, т/га за год, т/га
Плодо­сменный Без удобрений 4326 13,1 4258 12,9 –68 –0,2 –0,05
N60P80K70
+ 10 т навоза
4568 13,4 4611 13,5 +43 +0,1 +0,03
Сиде­ральный Сидерат 4291 13,4 4360 13,6 +79 +0,2 +0,05
Сидерат
+ 10 т навоза
4473 13,7 4604 14,1 +131 +0,4 +0,1

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что запасы минерального азота на фонах сидерального севооборота были несколько ниже, чем в плодосменном (рисунок 2). Обогащение почвы сидератом, а также минимализация ее обработки под яровой пшеницей создают благоприятные условия для деятельности почвенной микрофлоры, так как для бактерий, разлагающих растительные остатки, как известно, необходимо наличие в среде минерального азота. При его нехватке для полного разложения органических веществ микроорганизмы используют азот гумуса почвы и в результате иммобилизации запасы минерального азота уменьшаются. Напротив, при отвальной обработке почвы в плодосменном севообороте наблюдается увеличение его запасов в результате усиленной мобилизации органического азота почвы и растительных остатков.

 Запасы минерального азота в севооборотах (среднее за-2

Рисунок 2. Запасы минерального азота в севооборотах

(среднее за вегетационный период, слой 0-30 см), кг/га

Динамика азотного режима зависит в целом от установившегося почвенно-биохимического потенциала и определяется биоклиматическими и агротехническими условиями.

При анализе азотного фонда почв важной задачей является выделение и определение фракции азота, которая может быть минерализована микроорганизмами. Эта часть почвенного азота – ближайший резерв для питания растений. Содержание наиболее лабильной фракции легкогидролизуемого азота на изучаемых фонах колеблется в широких пределах (779,2-1109,5 мг/кг). Под влиянием удобрений произошло накопление этой фракции азота в обоих севооборотах (таблица 11). Более высокая подвижность легкогидролизуемой фракции азота характерна на фоне сидерат + 10 т навоза, где применялась комбинированная обработка почвы (24,1% от общего азота).

Таблица 11. Фракционный состав соединений азота в севооборотах (слой 0-30 см, конец ротации – 1997 г.)

Севообо­рот Общий азот, мг/кг Минеральный азот, мг/кг % Легкогидролизуемый азот Трудногидролизуемый азот Негидроли­зуемый азот
мг/кг % в том числе мг/кг % в том числе мг/кг %
отгон. со щелочью неотгон. отгон. со щелочью неотгон.
мг/кг % мг/кг % мг/кг % мг/кг %
Плодо­сменный Без удобрений
4258 8,1 0,2 779,2 18,3 336,4 7,9 442,8 10,4 1630,8 38,3 528,0 12,4 1102,8 25,9 1839,9 43,2
N60P80K70 + 10 т навоза
4611 12,0 0,3 1023,6 22,2 447,3 9,7 576,4 12,5 2005,8 43,5 705,5 15,3 1300,3 28,2 1569,6 34,0
Сидераль­ный Сидерат
4360 5,0 0,1 789,1 18,1 300,8 6,9 488,3 11,2 1547,8 35,5 449,1 10,3 1098,7 25,2 2018,1 46,3
Сидерат + 10 т навоза
4604 9,8 0,2 1109,5 24,1 497,2 10,8 612,3 13,3 2122,4 46,1 810,3 17,6 1312,1 28,5 1362,3 29,6

Примечание: в числителе – мг/кг в слое почвы; в знаменателе – % к общему азоту.

Фракция трудногидролизуемого азота в севооборотах обнаруживается в большем количестве, чем фракция легкогидролизуемых азоторганических соединений. На удобренном фоне плодосменного севооборота доля трудногидролизуемого азота составляет 43,5%, в то время как на фоне без удобрений – 38,3%, а в сидеральном севообороте по фонам опыта – соответственно 46,1 и 35,5%. Внесение удобрений в севооборотах способствовало увеличению содержания этой фракции азота. Наибольшее его количество отмечено на фоне сидерат + 10 т навоза.

Ежегодная отвальная обработка почвы без внесения удобрений в плодо­сменном севообороте привела к увеличению негидролизуемых соединений азота по сравнению с удобренным фоном на 9,2%, а при комбинированной обработке в сидеральном севообороте с возделыванием сидерата наблюдается максимальный их рост и составляет 46,3% от общего азота. Очевидно, в последнем азотистые соединения почвы в значительной степени представлены полугумифицированными органическими остатками и гумусовыми веществами, прочно связанными с минеральной частью почвы. Применение удобрений в обоих севообортах привело к уменьшению доли негидролизуемой фракции азота.

В результате проведенных полевых опытов в условиях СПК «Дружба» Аургазинского района установлено, что применяемые удобрения способствовали повышению содержания как минерального, так и органического азота.

Что касается динамики щелочногидролизуемого азота, то при внесении удобрений к концу вегетации происходило незначительное повышение его содержания. Минеральные удобрения, повышая урожайность позволяют сохранить потенциальные запасы азота за счет интенсификации процессов азотофиксации, при этом увеличивается масса корней и корневых выделений, способствующих развитию ассоциативных азотофиксаторов. На более плодородной почве с содержанием гумуса 7,8% азотные соединения чернозема выщелоченного находятся на другом, более высоком уровне, однако закономерности, выявленные для почв с меньшим содержанием гумуса (6,3%), сохраняются.

Максимальный урожай гречихи и ячменя на почвах с меньшим содержанием гумуса достигается при применении мочевины в дозе N120 кг/га и сульфата аммония в дозе N90 кг/га. Внесение этих же удобрений в дозах N90 и N60 кг/га соответственно позволяет получить наибольший урожай культур на почвах с содержанием гумуса 7,8%. Применение более высокой дозы азотных удобрений (N150) не способствует дальнейшему увеличению продуктивности культур. Необходимо отметить, что в отличие от гречихи ячмень лучше реагировал на внесение азотных удобрений. Это является следствием того, что корневая система ячменя отличается слабым развитием и высокой требовательностью к плодородию почвы.

В результате проведенных исследований установлены следующие коэффициенты корреляции и уравнения регрессии, характеризующие тесноту и форму связи между средней урожайностью (у) гречихи и ячменя и содержанием нитратного азота (х) (у = 17,02 + 0,28396х, г = 0,86 для гречихи и у = 24,57 +
+ 0,36х, r = 0,84 для ячменя), аммиачного азота (х) (у = 16,55+0,06836х, r = 0,67 для гречихи и у = 24,46 + 0,083х, r = 0,66 для ячменя), щелочногидролизуемого азота (х) (у = 18,52 + 0,05982х, r = 0,87 для гречихи, и у = 28,03 + 0,068х,
r = 0,85 для ячменя). Здесь х в кг/га, у – ц с 1 га.

Биологические свойства черноземов

в зависимости от элементов систем земледелия

Плодородие почвы неразрывно связано с жизнедеятельностью почвенных микроорганизмов и вырабатываемыми ими ферментами. От активности и направленности биологических процессов, протекающих в почве, зависит скорость трансформации различных соединений, разложение растительных остатков и накопление элементов питания растений (Мишустин, 1972; Хазиев, 1990; Нурмухаметов, 2001).

В черноземах выщелоченных процесс разложения клетчатки протекает более интенсивно в сидеральном севообороте. Это связано с возделыванием донника, обладающего большим количеством энергетического материала, который в свою очередь способствует интенсификации деятельности целлюлозоразлагающих микроорганизмов. За период экспозиции в 90 дней потери льняной ткани в зависимости от фонов опыта составили соответственно: в сидеральном севообороте 33,5 и 44,4%, тогда как в плодосменном – 30,7 и 38,0%. Систематическое применение удобрений стимулирует деятельность аммонифицирующей микрофлоры, в результате чего происходит накопление доступных форм минерального азота, необходимых для нормального функционирования жизнедеятельности целлюлозоразлагающих микроорганизмов. Это обстоятельство объясняет причину усиления разложения клетчатки на удобренных фонах севооборотов. Наиболее значительное влияние на целлюлозоразлагающую способность почвы оказало применение сидерата и 10 т навоза (таблица 12).

Таблица 12. Показатели биологической активности чернозема выщелоченного

в севооборотах (слой 0-30 см, среднее за 1995-1997 гг., учхоз БГАУ)

Показатели Плодосменный Сидеральный
без удо­брений N60P80K70
+ 10 т навоза
сидерат сидерат
+ 10 т навоза
Разложения клетчатки через 90 дней, % от сухой массы льняной ткани 30,7 38,0 33,5 44,4
Нитрификационная способность почвы, NO3, мг/кг почвы 10,9 16,6 13,1 18,2
Интенсивность выделения СО2 из почвы, мг/кг за 24 часа 94 136 106 161
Уреазная активность, мг NH3 на 1 г почвы за 24 часа 0,36 0,51 0,42 0,57
Дегидрогеназная активность, мг ТФФ на 1 г почвы за 24 часа 0,15 0,19 0,17 0,22

Внесение минеральных и органических удобрений в плодосменном севообороте и органических – в сидеральном существенно повысило нитрификационную способность почвы. Наиболее значительное накопление нитратов наблюдалось на фоне с органическими удобрениями (сидерат + 10 т навоза) при комбинированной системе обработки почвы.

Более высокие показатели продуцирования CO2 из почвы отмечены в сидеральном севообороте с возделыванием донника на зеленое удобрение. Сидерация в данном случае выступает как дополнительный энергетический субстрат, стимулирующий функционирование микробного комплекса почвы.

Улучшение водного режима при комбинированной обработке в сидеральном севообороте способствовало усилению микробиологической активности, что в первую очередь отразилось на состоянии ферментов в почве. За все годы исследований ферментативная активность оставалась самой высокой на фоне сидерат + 10 т навоза.

При изучении ресурсосберегающих систем обработки почвы (полевой опыт № 2) на биологические показатели в условиях УНЦ БГАУ установлено, что в годы исследования гидролитические и окислительно-восстановительные процессы в черноземе выщелоченном более интенсивно протекали на варианте с применением плоскорезной обработки почвы вследствие улучшения водного режима почвы. Применение поверхностной обработки почвы способствовало снижению уреазной активности по сравнению с другими вариантами опыта. Дегидрогеназная активность была ниже при поверхностной и минимальной обработках почвы, чем при традиционной вспашке; активность разложения клетчатки была выше относительно других вариантов при применении безотвальной обработки почвы (таблица 13).

Таблица 13. Влияние различных систем обработки почвы

на показатели биологической активности чернозема выщелоченного

(слой 0-22 см, УНЦ БГАУ, среднее за 2006-2008 гг.)

Показатели Система обработки почвы
отвальная поверхностная плоскорезная минимальная
Разложения клетчатки через 90 дней, % от сухой массы льняной ткани 46,7 44,6 52,5 48.7
Уреазная активность, мг NH3 на 1 г почвы за 24 часа 0,49 0,47 0,54 0,51
Дегидрогеназная активность, мг ТФФ на 1 г почвы за 24 часа 0,19 0,16 0,22 0,18

Влияние органических удобрений на показатели плодородия

чернозема выщелоченного

Влияние органических удобрений на главные составляющие плодородия чернозема выщелоченного изучалось в модельных лабораторных опытах. В исследованиях почву (1 кг), просеянную через сито с отверстиями 3 мм, смешивали с измельченными растительными остатками и компостировали в течение 450 дней при влажности 60% от ПВ на двух уровнях температуры: 30°С и 20°С. Варианты удобрений в опыте: 1) контроль (без удобрений); 2) пшеничная солома (из расчета 4,5 т/га сухой массы); 3) гороховая солома (4,5 т/га); 4) люцерновое сено (4 т/га); 5) навоз (10 т/га); 6) пшеничная солома с добавлением мочевины (45 кг азота мочевины на 4,5 т соломы).

Эти исследования показали, что по истечении 450 дней компостирования под влиянием растительных остатков повышаетcя содержание гумуса и азота: при температуре 30°С – на 0,23-0,40% и 197-372 мг/кг, а при 20°С – на 0,33-0,54% и 246-413 мг/кг почвы (таблица 14).

Таблица 14. Изменение содержания гумуса и азота в черноземе выщелоченном под влиянием органических удобрений

Вариант Гумус, % Азот, мг/кг
30°С 20°С 30°С 20°С
Исходная почва 9,26 4127
Контроль (почва без удобрений) 9,20 9,23 4195 4219
Почва + солома пшеничная, 4,5 т/га 9,44 9,57 4476 4553
Почва + солома гороховая, 4,5 т/га 9,43 9,60 4392 4497
Почва + сено люцерновое, 4,0 т/га 9,57 9,64 4528 4572
Почва + навоз, 10 т/га 9,50 9,56 4426 4465
Почва + солома пшеничная + N45 (45 кг азота мочевины на 4,5 т соломы) 9,60 9,77 4567 4632

Снижение температуры до 20°С при оптимальной влажности затормаживает мобилизацию вновь образованных гумусовых веществ и продуктов разложения растительных остатков, о чем свидетельствуют и более высокие показатели накопления гумуса и азота. Напротив, при увеличении температуры до 30°С хотя и усиливаются процессы гумификации растительных остатков, но образующиеся при высокой температуре гумусовые вещества подвергаются и более сильному разложению со стороны микроорганизмов.

Внесение пшеничной соломы с добавлением мочевины (45 кг азота мочевины на 4,5 т соломы) оказало наибольшее влияние на содержание гумуса и азота. Значительное увеличение содержания гумуса и азота также отмечено и в вариантах с внесением в почву растительных остатков бобовых культур (солома гороховая, сено люцерновое). Наименьшее накопление гумуса и азота наблюдалось при компостировании почвы с навозом, а их снижение происходило в варианте без внесения органических удобрений.

Органические удобрения оказали существенное влияние и на динамику содержания подвижного гумуса. По истечении 150 дней наибольшее количество как при температуре 30°C, так и 20°С наблюдалось в вариантах с компостированием органических удобрений бобовых культур. К концу инкубации преимущество по содержанию подвижного гумуса также сохранялось за ними, однако следует отметить, что более высокое его содержание отмечалось при температуре 20°С с добавлением пшеничной соломы в присутствии азота мочевины.

Максимальное продуцирование почвой СО2 наблюдалось в варианте с внесением в почву пшеничной соломы в присутствии минерального азота. Растительные остатки гороха и люцерны, обогащенные азотом, разлагались быстрее.

Повышение температуры до 30°С в начальный период инкубации почвы увеличивает интенсивность процессов разложения растительных остатков. В дальнейшем скорость разложения в равные отрезки времени становится одинаковой при обоих температурных режимах.

В растительных остатках с умеренным содержанием азота (0,5-1,5%) на первых этапах разложения преобладают иммобилизационные процессы, но в дальнейшем начинает доминировать аммонификация, которая в нашем случае быстро нитрифицируется. Внесение пшеничной соломы без азотных удобрений, а также соломы гороха при некотором увеличении активности биохимических процессов (уреаза, дегидрогеназа, продуцирование СО2 почвой) сопровождалось иммобилизацией образующегося из почвы минерального азота в первые периоды инкубации. В варианте с навозом, где соотношение С:N колебалось в пределах 15, процесс иммобилизации выражен слабо, о чем свидетельствуют и более высокие показатели содержания нитратного азота. Разложение богатых азотом растительных остатков люцерны также сопровождалось значительной нитрификацией. При добавлении азота мочевины заметно ускорялось разложение органических остатков, в результате чего происходило и увеличение содержания доступных форм минерального азота.

Процесс минерализации органических удобрений, а следовательно, и их нитрификация проходили более интенсивно при температуре 30°С.

Инкубация чернозема выщелоченного в оптимальных гидротермических условиях с добавлением растительных остатков способствовала увеличению их ферментативной активности. Наиболее оптимальные условия для функционирования ферментных систем складывались на вариантах с внесением гороховой соломы, навоза, пшеничной соломы с добавлением азота мочевины. По сравнению с контролем уреазная и дегидрогеназная активность в этих вариантах возросла в 1,5 и более раза. В варианте с добавлением растительных остатков люцерны уреазная активность варьировала в одинаковых пределах с другими вариантами, имея более высокие значения, чем в контроле. Наименьшая активность ферментов наблюдалась при инкубации почвы без внесения органических удобрений.

Экономическая эффективность различных элементов

систем земледелия

Экономическая эффективность севооборотов. В сидеральном севообороте выход зерна и кормовых единиц с 1 га севооборотной площади оказался несколько ниже, чем в плодосменном (таблица 15). Вместе с тем, в этом севообороте производственные затраты были ниже, а рентабельность выше. Себестоимость единицы продукции на фоне сидерат + 10 т навоза сидерального севооборота была ниже, чем на фоне N60P80K70 + 10 т навоза – плодосменного. По двум другим фонам связь обратная. Повышение себестоимости при запахивании донника в качестве сидерата объясняется более низким показателем продуктивности при незначительных различиях производственных затрат этих вариантов.

Таблица 15. Экономическая эффективность севооборотов

(учхоз БГАУ, среднее за 1994-1997 гг.)

Показатели Плодосменный Сидеральный
без удобрений N60P80K70
+ 10 т навоза
сидерат сидерат +
10 т навоза
Выход зерна с 1 га севооборотной
площади, ц
11,9 14,7 10,3 12,6
Выход кормовых единиц с 1 га
севооборотной площади, ц
35,5 45,3 27,4 32,5
Стоимость продукции с 1 га, руб. 2567 3604 2635 3255
Производственные затраты на 1 га, руб. 750 1490 702 947
Себестоимость 1 ц кормовых единиц, руб. 21 33 26 29
Чистый доход с 1 га, руб. 1817 2114 1933 2308
Рентабельность производства
продукции, %
242 142 276 244

Экономическая эффективность использования азотных удобрений на черноземах выщелоченных при возделывании гречихи в условиях СПК «Дружба» Аургазинского района. В почвах с меньшим содержанием гумуса (6,3%) самый высокий чистый доход (8,9 тыс. руб.) при возделывания гречихи был получен при внесении мочевины в дозе 60 кг д.в. при рентабельности 189%, а сульфата аммония – (9,3 тыс. руб.) в дозе 90 кг/га д.в. при рентабельности 186%. В почвах с большим содержанием гумуса (7,8%) максимальный чистый доход (10,9 тыс. руб.) при возделывания гречихи был получен на варианте с внесением мочевины в дозе 30 кг/га д.в. при рентабельности 265%, а на варианте с внесением сульфата аммония (10,7 тыс. руб.) при рентабельности 238%.

Экономическая эффективность использования азотных удобрений на черноземах выщелоченных при возделывании ячменя. В почвах с меньшим содержанием гумуса (6,3%) самый высокий чистый доход (6,8 тыс. руб.) при возделывания ячменя был получен при внесении мочевины в дозе 60 кг д.в. при рентабельности 187%, а сульфата аммония (7,8 тыс. руб.) – в дозе 90 кг/га д.в. при рентабельности 198%. В почвах с большим содержанием гумуса (7,8%) максимальный чистый доход (8,4 тыс. руб.) при возделывании ячменя получен на варианте с внесением мочевины в дозе 30 кг/га д.в. при рентабельности 276%, а на варианте с внесением сульфата аммония (8,3 тыс. руб.) – при рентабельности 282%.

Экономическая эффективность систем обработки почвы. В последние годы большое внимание уделяется минимализации обработки почвы. Уменьшение глубины и частоты основной обработки почвы вплоть до перехода к так называемому прямому посеву представляет интерес с точки зрения экономии ресурсов и защиты почвы от эрозии.

В ходе проведенного экономического анализа последствий перехода от вспашки к минимальным обработкам почвы выявлено, что самой дорогой операцией по обработке является вспашка, так для проведения 1 га пахоты необходимо затратить 1163,0 руб., наибольшую долю в общих затратах составляют затраты на горюче-смазочные материалы – 83%.

Использование ресурсосберегающих обработок обеспечивает существенную экономию средств по сравнению со вспашкой. Экономия в расчете на 1 га составила 56% при плоскорезной, 68% – при поверхностной и 79% – при минимальной обработке.

Максимальная экономическая эффективность при возделывания яровой пшеницы была достигнута при плоскорезной обработке почвы. Уровень рентабельности при экстенсивной технологии составил 81%, при интенсивной – 65%, что связано с получением недостаточного прибавочного продукта за счет внесения удобрения.

Таким образом, минимализация обработки почвы является экономически выгодной, особенно при сегодняшнем соотношении цен на горюче-смазочные материалы и средства защиты растений. Приемы ресурсосбережения более эффективны на черноземах республики, где мелкие обработки, улучшая влагообеспеченность посевов и не вызывая бурных вспышек засоренности, позволяют увеличить урожайность зерновых в сравнении со вспашкой.

ВЫВОДЫ

1. Анализ состояния агроресурсного потенциала республики показал, что одним из основных условий оптимизации функционирования агроэкосистем является восстановление бездифицитных циклов гумуса и азота в почвах. В пахотных почвах в настоящее время эти балансы отрицательные. Основные причины – эрозионные потери и интенсивный вынос с урожаями, которые не компенсируются внесением минеральных и органических удобрений. Для устранения этого дисбаланса необходимо внесение расчетных доз минеральных удобрений под планируемую урожайность сельскохозяйственных культур с соотношением N:P:K в соответствии с особенностями почв и не менее 10 т навоза на 1 га пашни, а также посев бобовых сидератов.

2. Для оценки общей устойчивости почв можно ограничиться несколькими базовыми показателями: содержанием и запасами общего гумуса и азота, подвижностью фракций органического вещества, потенциальной азотфиксирующей активностью.

Гумусное состояние черноземов республики, вовлеченных в пашню, характеризуется выраженной тенденцией к дегумификации. Почвы агроценозов, по сравнению с целинными, содержат также меньше общего азота и его потенциально-минерализуемых соединений, обладают большей азотминерализующей способностью.

Устойчивость гумусного и азотного состояния черноземов обеспечивается использованием сидератов бобовых культур, внесением части соломы, увеличением посевов однолетних зернобобовых культур и многолетних бобовых трав, а также применением органических и минеральных удобрений. Внесение азотных удобрений необходимо проводить с учетом его запасов в самой почве, текущей минерализации азота почвы и внесенных органических удобрений.

3. Приоритетным направлением воспроизводства плодородия в республике является оптимизация структуры агроэкосистем. При экологической оптимизации землепользования наиболее важным критерием является предельно допустимая доля пахотных земель.

Залужение деградированных земель в республике позволило существенно снизить долю эродированных сельскохозяйственных угодий и сократить неоправданные затраты на получаемую сельскохозяйственную продукцию, а на остальной площади пашни – интенсифицировать земледельческое производство. В оптимизированных по структуре агроэкосистемах повышается устойчивость почв, растет эффективность агротехнологических приемов.

4. Исследования гумусного состояния черноземов выщелоченных в различных севооборотах показали, что применение органических удобрений (сидерат + 10 т навоза) на фоне комбинированной обработки почвы в 4-польном сидеральном севообороте способствует большему увеличению запасов гумуса (2,8 т/га), чем внесение N60P80K70 + 10 т навоза в плодосменном севообороте при ежегодной вспашке (1,7 т/га). При этом на варианте с сидератом в составе гумуса увеличивается содержание фульвокислот, а во втором – гуминовых. В обоих севооборотах на удобренных фонах за одну ротацию создается положительный баланс гумуса, элементов минерального питания и достигается заметное улучшение показателей плодородия почвы.

Использование сидерата и навоза в сидеральном севообороте повышает целлюлозоразлагающую и нитрификационную способность, интенсивность выделения СО2 почвой, усиливает уреазную и дегидрогеназную активность черноземов выщелоченных. Все это способствует увеличению содержания гидролизуемых и уменьшению негидролизуемых азоторганических соединений.

Применение системы безотвальной обработки почвы в 5-польном сидеральном севообороте под яровую пшеницу способствует повышению показателей биологической активности черноземов выщелоченных и продуктивности посевов в среднем на 2 ц/га.

Внесение в почву растительных остатков яровой пшеницы, гороха, люцерны способствует увеличению содержания гумуса и азота, что соизмеримо с использованием навоза.

5. При изменении гумусированности черноземов выщелоченных в пределах одного уровня средней обеспеченности на фоне равновеликого содержания азота максимальные урожаи гречихи и ячменя в почвах с меньшим содержанием гумуса (6,3%) достигаются при внесении мочевины в дозе N120 и сульфата аммония в дозе N90 кг/га. В почвах с большим содержанием гумуса (7,8%) для получения таких же урожаев достаточно внесение этих удобрений в дозах N90 и N60 кг/га соответственно. Применение более высокой дозы азотных удобрений не способствует дальнейшему увеличению урожайности сельскохозяйственных культур.

6. Экономическая оценка различных элементов систем земледелия показала, что система комбинированной и безотвальной обработки почвы в зернопаропропашных севооборотах с сидеральным паром обеспечивает высокую рентабельность и получение стабильных урожаев яровой пшеницы по качеству, отвечающему требованиям продовольственного зерна.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В земледелии республики для обеспечения устойчивого производства растениеводческой продукции и эффективного регулирования плодородия лесо­степных черноземов рекомендуется следующий комплекс почвозащитных, энергосберегающих и экологически эффективных мероприятий:

– для стабилизации гумусного и азотного состояния черноземов, улучшения экологичности продукции рекомендуется использовать сидеральные севообороты с короткой ротацией с ежегодным применением 10 т навоза и комбинированной обработкой почвы (вспашка под пропашные культуры, поверхностная или безотвальная – под яровые зерновые).

– с целью поддержания бездефицитного баланса гумуса в пахотных почвах целесообразно расширять посевы сидеральных культур на части паровых полей. Часть соломы злаковых зерновых культур должна оставаться на поверхности пашни в измельченном виде при уборке. Необходимо практиковать в звеньях плодосменных севооборотов посев многолетних бобовых культур.

Улучшение состояния черноземов и воспроизводство их плодородия включают весь комплекс рекомендованных технологических решений.

СПИСК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Аюпов, З.З. Изменение оптической плотности гуминовых кислот почвы при интенсивном применении удобрений / З.З. Аюпов, Р.С. Кираев, Р.З. Акбиров, Р.Ф. Аллаяров, В.С. Сергеев // Проблемы антропогенной эволюции почв Башкортостана: тезисы докладов научной конференции. – Уфа: Башкирский ГАУ, 1996. – С. 81-82.

2. Сергеев, В.С. Изменение азотного режима почвы под яровой пшеницей в севооборотах / В.С. Сергеев // Проблемы агропромышленного комплекса на Южном Урале и Поволжье: материалы региональной научно-практической практической конференции. – Уфа: Башкирский ГАУ, 1997. – С. 18-21.

3. Аюпов, З.З. Изменение качества гумуса в зависимости от способов возделывания сельскохозяйственных культур / З.З. Аюпов, И.К. Хабиров, Р.С. Кираев, В.С. Сергеев // Проблемы антропогенного почвообразования: тезисы докладов Международной конференции. – М., 1997. – С. 252-255.

4. Сергеев, В.С. Влияние обработки почвы и удобрений на целлюлозоразлагающую способность почвы в севооборотах / В.С. Сергеев // Проблемы агропромышленного комплекса на Южном Урале и Поволжье: материалы региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. – Уфа, 1998. – С. 46-49.

5. Сергеев, В.С. Азотное состояние чернозема выщелоченного Южной лесостепи РБ и приемы его регулирования / В.С. Сергеев, З.З. Аюпов, И.К. Хабиров, Ф.З. Уразметов, Р.Н. Аглетдинов // Почвы. Жизнь. Благосостояние: материалы Всероссийской конференции. – Пенза, 2000. – С. 174-177.

6. Аюпов, З.З. Гумусное состояние чернозема выщелоченного в севооборотах традиционного и биологического земледелия / З.З. Аюпов, И.К. Хабиров, Ф.З. Уразметов, В.С. Сергеев, Р.А. Акбиров, М.М. Абдуллин // Почвы. Жизнь. Благосостояние: материалы Всероссийской конференции. – Пенза, 2000. –
С. 153-155.

7. Влияние севооборота, обработки почв и удобрения в системе биологического земледелия на содержание гумуса и азота / В.С. Сергеев, И.К. Хабиров, З.З. Аюпов, Р.М. Рафиков, Ф.З. Уразметов // Почвы. Жизнь. Благосостояние: материалы Всероссийской конференции. – Пенза, 2000. – С. 193-194.

8. Сергеев, В.С. Ферментативная активность выщелоченного чернозема в севооборотах традиционного и биологического земледелия / В.С. Сергеев, З.З. Аюпов // Создание высокопродуктивных агроэкосистем на основе новой парадигмы природопользования: материалы научно-практической конференции, посвященной 95-летию со дня рождения профессора С.Н. Тайчинова. – Уфа, 2001. – С. 164-165.

9. Абдуллин, М.М. Влияние органо-минеральных удобрений и извести на физико-химические свойства выщелоченного чернозема Южной лесостепи РБ
/ М.М. Абдуллин, З.З. Аюпов, В.Ф. Гайсин, В.С. Сергеев // Создание высокопродуктивных агроэкосистем на основе новой парадигмы природопользования: материалы научно-практической конференции, посвященной 95-летию со дня рождения профессора С.Н. Тайчинова. – Уфа, 2001. – С. 160-164.

10. Аюпов, З.З. Влияние элементов биологизации земледелия на урожай и качество зерна яровой пшеницы / З.З. Аюпов, В.С. Сергеев, Е.В. Нестеренко
// Проблемы и перспективы обеспечения продовольственной безопасности регионов России: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Уфа, 2005. – 149-152.

11. Аюпов, З.З. Севообороты биологического земледелия в Башкортостане / З.З. Аюпов, В.С. Сергеев, Б.Т. Щербаков // Агрономическая наука – производству: сборник рекомендаций, посвященный 75-летнему юбилею Башкирского ГАУ. – Уфа, 2003. – С. 7.

12. Сергеев, В.С. Опыт применения сидератов в СПК «Дружба» Аургазинского района Республики Башкортостан / В.С. Сергеев, И.К. Хабиров, З.Х. Максютов, Р.Б. Камалетдинов // Агрономическая наука – производству: сборник рекомендаций, посвященный 75-летнему юбилею Башкирского ГАУ. – Уфа, 2005. – С. 14.

13. Сергеев, В.С. Содержание и запасы гумуса в черноземах выщелоченных в зависимости от элементов систем земледелия / В.С. Сергеев, Ю.А. Петров // Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»: материалы I Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. – Уфа, 2006. – С. 40-42.

14. Сергеев, В.С. Агроэкологическая оценка плодородия почв СПК «Дружба» Аургазинского района РБ / В.С. Сергеев, И.К. Хабиров, М.Г. Гильмутдинов, Р.А. Якупова, Т.Р. Габдуллин // Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»: материалы I Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. – Уфа: Башкирский ГАУ, 2006. – С. 136-139.

15. Петров, Ю.А. Минимализация систем обработки черноземов выщелоченных под яровую пшеницу / Ю.А. Петров, В.С. Сергеев // Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Уфа, 2007. – С. 170-173.

16. Якупова, Р.А. Динамика минерального и щелочногидролизуемого азота под гречихой в черноземах выщелоченных СПК «Дружбы» Аургазинского района РБ / Р.А. Якупова, В.С. Сергеев, И.К. Хабиров, А.Д. Гизатуллин, З.Г. Простякова // Почвы Южного Урала и Среднего Поволжья: экология и плодородия: материалы региональной научно-практической конференции почвоведов, агрохимиков, земледелов Южного Урала и Среднего Поволжья. – Уфа, 2006. – С. 122-125.

17. Хабиров, И.К. Азотные соединения черноземов выщелоченных при разных системах земледелия / И.К. Хабиров, В.С. Сергеев // Земледелие. – 2006. – № 4. – С. 10-11.

18. Сергеев, В.С. Изменение биологических свойств почвы в севооборотах при различных способах обработки почвы и удобрений / В.С. Сергеев, Ю.А. Петров, И.О. Чанышев // Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Уфа, 2007. – С. 181-183.

19. Сергеев, В.С. Эффективность азотных удобрений при возделывания гречихи и ячменя в условиях СПК «Дружба» Аургазинского района / В.С. Сергеев, Р.А. Якупова, И.К. Хабиров, А.Д. Гизатуллин // Проблемы и перспективы развития инновационной деятельности в агропромышленном производстве: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Уфа, 2007. –
С. 179-181.

20. Хабиров, И.К. Содержание гумуса в черноземе в зависимости от системы земледелия / И.К. Хабиров, В.С. Сергеев // Плодородие. – 2007. – № 1. – С. 16-17.

21. Аюпов, З.З. Совершенствование полевых севооборотов в лесостепных и степных агроландшафтах Башкортостана / З.З. Аюпов, Р.С. Кираев, Б.Т. Щербаков, В.С. Сергеев и др. // Рекомендации. – Уфа: Минсельхоз РБ, БГАУ, 2007. – 39 с.

22. Сергеев, В.С. Состояние и пути воспроизводства плодородия черноземов Башкортостана на основе адаптивно-ландшафтной системы земледелия / В.С. Сергеев, И.К. Хабиров, З.З. Аюпов // Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В. Докучаева. – Ростов-на-Дону, 2008. – С. 200.

23. Сергеев, В.С. Влияние возрастающих доз азотных удобрений на урожайность гречихи и ячменя в условиях СПК Дружба Аургазинского района Республики Башкортостан / В.С. Сергеев, А.Д. Гизатуллин // Агрохимия и экология: история и современность: материалы международной научно-практичес­кой конференции. – Нижний Новгород, 2008 – С. 226-227.

24. Сергеев, В.С. Плодородие выщелоченных черноземов при внесении органических удобрений / В.С. Сергеев, И.О. Чанышев, И.К. Хабиров, З.З. Аюпов // Плодородие. – 2008. – № 3. – С. 21-22.

25. Сергеев, В.С. Влияние основных элементов систем земледелия на динамику водорастворимого гумуса в черноземах выщелоченных / В.С. Сергеев, З.З. Аюпов, И.О. Чанышев // Интеграция аграрной науки и производства: состояние, проблемы и пути их решения: материалы Всероссийской научно-прак­тической конференции. – Уфа, 2008. – С. 67-69.

26. Сергеев, В.С. Динамика подвижного гумуса в черноземах выщелоченных при разных системах земледелия / В.С. Сергеев // Гумусное состояние почв: материалы Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения крупнейшего исследователя органического вещества почв Л.Н. Александровой. – Санкт-Петербург: СПбГАУ, 2008 – С. 106-107.

27. Сергеев, В.С. Изменение плодородия черноземов выщелоченных при их сельскохозяйственном использовании в условиях СПК Дружба Аургазинского района РБ / В.С. Сергеев, И.К. Хабиров, Ю.А. Петров, А.Д. Гизатуллин
// Агроэкологическая роль плодородия почв и современные агротехнологии: материалы Международной научно-практической конференции. – Уфа, 2008 – С. 100-102.

28. Духанин, Ю.А. Оптимизация азотного питания гречихи и ячменя на почвах Республики Башкортостан / Ю.А. Духанин, И.К. Хабиров, В.С. Сергеев, Р.А. Якупова, А.Д. Гизатуллин // Плодородие. – 2008. – № 3. – С. 13-15.

29. Сергеев, В.С. Оптимизация гумусного состояния черноземов выщелоченных Южной лесостепи Республики Башкортостан / В.С. Сергеев // Роль почвы в сохранении устойчивости агроландшафтов: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти профессора Г.Б. Гальдина. – Пенза: Пензенская ГСА, 2008. – С. 84-87.

30. Сергеев, В.С. Динамика минерального азота в черноземе выщелоченном под яровой пшеницей при различных приемах основной обработки почвы / В.С. Сергеев // Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Уфа, 2009. – С. 58-62.

31. Анохина, Н.С. Влияние способов обработки почвы и удобрений на содержание лабильных форм гумусовых веществ в черноземе выщелоченном
/ Н.С. Анохина, З.З. Аюпов, В.С. Сергеев, В.Г. Федоров // Научное обеспечение устойчивого функционирования и развития АПК: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Уфа, 2009. – С. 17-20.

32. Сергеев, В.С. Влияние способов обработки почвы на биологические показатели чернозема выщелоченного и урожайность яровой пшеницы
/ В.С. Сергеев // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2009. – № 10 – С. 611-612.

33. Сираев, М.Г. Система обработки почвы в севооборотах степных и лесостепных агроландшафтов Башкортостана. Результаты опытов и предложения производству / М.Г. Сираев, Р.С. Кираев, Х.М. Сафин, В.С. Сергеев и др. // Рекомендации. – Уфа: Минсельхоз РБ, БГАУ, 2009. – 99 с.

34. Сергеев, В.С. Экономическая эффективность минимализации обработки почвы в Южной лесостепи Башкортостана / В.С. Сергеев, Г.Х. Ибрагимова // Аграрный вестник Урала. – 2010. – № 3. – С. 34-36.

35. Сергеев, В.С. Биологическая оценка черноземов выщелоченных при ресурсосберегающих способах обработки почвы / В.С. Сергеев // Научное обеспечение инновационного развития АПК: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Уфа, 2010. – С. 207-211.

36. Сергеев, В.С. Оптимизация агроэкосистем – основное условие эффективного использования плодородия почв / В.С. Сергеев, И.О. Чанышев, Р.Ш. Афзалов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2010. – № 8. – С. 29-32.

37. Сергеев, В.С. Влияние растительных остатков на показатели почвенного плодородия / В.С. Сергеев // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2010. – № 9. – С. 28-34.

38. Сергеев, В.С. Биологическая активность чернозема выщелоченного в зависимости от некоторых элементов системы земледелия / В.С. Сергеев // Земледелие. – 2010. – № 7. – С. 25-26.



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.