Воспроизводство плодородия черноземных почв
российсюш академия соьскихознИствыпмх наук
ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧИО-ИССЯрДОВАШЬСКИЙ ИНСТИТУТ УДОБРИШП и дггаючвоввдйшя ИВДШ Д.Н.ПРЯШШШКОВА
На правах рукописи
АКУЛОВ Петр Гаврилович
ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ Н ПЮДШИШОСТЬ
Специальность 06.01.04 — агрохимия
на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук 8 форлз научного доклада
Работа выполнена а Центрально-Черноземном филиале Всероссийского научно-исследовательского института удобрений и агролочвоведения им. Д. 11.Прянишникова
Официальные оппоненты: Доктор сельскохозяйственных
» .’. наук,профессор ШИШКОВ И.А.,
академик Россельхозакадемии, доктор биологических наук, профессор IPFBAKOB Д.П.,
член-корреслоцдент Россельхоз-. академии,доктор сельскохозяйственных наук, профессор ЛЫКОВ AM.
Ведущее учроздениэ — Всероссийский научно-исследовательский .к проехтно-технологи-чеекйй•институт химизации сель: скоро хозяйства
Защита состоится «Ю. J^A^QЛ______1994г. в
часов ¡м заседании специализированного совета Л 020.09.01 Всероссийского научно-исследовательского института удобрений и arpono«доведения им, Д.Н.Прянишникова (I .В. Никитин, Л.П.Рыццьм, Н.С.Сокорев, М.З.Тарасов, В.А.Ветрэва. В.Д.Соловиченко. Дань особой признательности и глубокого уважения автор приносит своему учителе, академику В.Г.Минееву, под руководством которого начинались эти исследования и выполнены многие совместные работа.
Практическая^ ценность и £Р0Лйза1ЩЯ_рез^льтат£Э_исследопа-ний. Результаты исследований направлены т практическое решение вопросоз повышения плодородия черноземов путем освоения а сельскохозяйственном производство научных разработок. Дан зса-леподьзователеЯ Цектоал’ько-ЧеьноэемноЛ зоны России рвкомен9.г,-ганы пути восстановления плодородия четаоп^зоа отдельно на водораздельных плато, склоновых зеклрх и на оэошоемой пашне с учетом комплексного воздействия’ пгисодных и антсопогонкы:: почзообмзуши;: ¿зктороэ.
Основные научные разработки, идея и полок^кия энлччоны з рекомендация: по научно—овосиээатоиу пои^анеи».» удобрения, уае.’-‘чс!-::»: произзедгтза серна, zsz»-о. о&£2ктизнсс-
ти я устойчивости земледелия а Центрально-ЧорноземксД зсье
(1392), по система ведедая сельского хозяйства в ЦентральноЧерноземной зоне (1984), го научно обоснованной системе земледелия Белгородской областя (1984 и 1990); методические ре- . комендант по повышению плодородия почв Белгородской области (1902), рекомендация по рациональному применен’«) удобрений (I981), нетодичзслиа рекомендации по рациональному вибору технологии удаления к использования органических удобрения ка крупных животноводческих комплексах в условиях Белгородской области (ГЭ!33), научно-методическио рекоменцации ВПУА Ц969, 1590). Теоретические полокеимя и рекомендации, изложенные з представленной работе, внедряются г ЦЧЗ на площади около 10 млн. гектаров. Основные положения научных исследований используются б практической работе института «ЦЧОгипрсзем» в качестве справочно-нормативного материала.
Полное освоение научно-обоснованных технологий воспроизводства плодородия черноземов, как показывкег паи опыт, позволит снять негативные тенденции и стабилизировать ресурсный потенциал почв, повысить ка .’30-40 % продуктивность земледелия, снизить зависимость его от непрогнозируемых колебаний гпдро-тешического режима в перчод вегетации культур.
¿п_ообадяя работы. . Результаты исслэдое аниЯ неоднократно докладывались и получили положительные оцелки на заседании Ученого Совета Центрально-Черноземного филиала ВИУА, Всероссийского нздчно-исследоватальского институт!-. удобрений л агропоч-воведения т. Д.Н.Прянишникова, на пьюзд.-гоч заседании Президиума ВАСХНШ1 и Ю ВАСХШЛ, на облестшх агрономических семинарах Белгорода 1989 г., в ряде научш-мотодических конференций ЗАСХНКЛ, ВйУА, КйИСХ им. В.В.Докучаева и других научно-исследовательских учреждений (Липецк 1934, Тамбов 19БЬ, Каменная степь 198с и 1969, Курск 1937, Белгород 1988), на заседании бюро секции агрохимии и удобрений (Белгород 1961,1983,1986, Рязань 1990, ШПТЛХИМ 1991), на Всесоюзных совещаниях географической сети опытов с удобрениями (Белгород 1983, Горький
Челябинск 198Ь, Срунзе 1986, Уфа 1987, Пенза 1988, Суз-1939, 1091, Уоскго 19Ьо, 1993), на встреча с учеными ин-етагута почвоведения и агроэкологии им .Пуцгксроьа (Болгария
Публика!¡ток JIo теме диссертации огублтговаио СО рабе г з Центральных и областных изданиях сбвди объемом ?1 и.1:», и т.ч. дае монографии:
— Почзенно-агрохимические основы устойчивости земледелия Центрально-Черноземной зоны (М., Агрояроадитдат, 1991);
— Воспроизводство плодооодня и продуктивность черноземов Ш.. «Колос», 199Й).
Условия кетодика_исслодо_заниЛ,_> В соответствии с «оорди-национным планом НИР и ОКР исследования велись по проблеме 0,51.01. «Разработать и внедоить эффективные методы вослрсиз -водства почтенного плодородия, комплексного использовсния земельных ресурсов к рационального применения удобрений» при • ягиии следующих заданий: I) 03.01.Я1. «Установить географические закономерности действия возрастающих до о удобрений, в севооборотах на урожай сельскохозяйственных культур» (номер государственной регистрации 0I0-H82); ¡>) 03.01.lili. «Разработать научн• -методические основы сохранения и повышения плодородия,почз путем систематического применения удобрений (номер госудэостаенной регистрации 8I04Í82Ü); 3) 03.QI.H4. «Изучить действие сочетания извести и минеральных удобрений на плодородие почвы и разработать нзучно
?летодически9 основы периодического известкования с целью создания оптимальной реакции почэ и баланса кадь- ‘ ция я видать рекомендации производству» (номер государственной регистрации 61041824>; 4) 03.01.ilb. «Усовершенствовать научные основы применения органических удобрений и вадать рекомендации по эффективному их использование по зонам страны применительно к интенсивному земледелию и проммаленному животноводству». (номер государственно!5, регистрации SIQ4I82b); 5) 03.02ЛШ. «Изучить пути дальнейшего повышения эффективности фосфорных удобрений, разработать приемы ик использования;и подготовить рекомендация проиэводстау’Чномер государственной регистрации 8IG4I822); 6) 0»0&.01.0Ь. «Разработать и усовершенствовать почвозащитные системы земледелия и ннедрить их по зонам страны’.’
Исследования продолжались в pawimx THTÍi по асе-сокгшсй проблеме «Высокоэффективные процессы производства продовольствия» по программам’ «Плодородна» и «Комплекс зерновой — 2000».
В работе обобщены результаты длательннх стяционарнчх и краткосрочных опытов, яроводямьгх з Центрально-Черноземном
филиале В ИУА,- в разработке и про в еде; и и которых автор принимал непосредственное участие. К их числу относятся: I) тема 02.11.40.101.04 «Изучить влияние доз и соотношений минеральных удобрений при их систематическом внесении в зетаосвекловичном севообороте на плодородно почвы, продуктивность севооборота и качество урожая». Год закладки 1976. Схемой опыта предусмотрено изучение действия различных доз и соотношений азота, фосфора и калия в минеральных удобрениях на урожай и качество культур в пятипольном севообороте: горох, озимая пшеница, сахарная свекла, ячмень, кукуруза на силос на бгэнавозном фоне и при внесении навоза в дозе Ü тонн на гектао севооборотной площади. Единичная доза питательных веаесто удобрений под сахарную свеклу составила 1И0 кг, под кукурузу и озимую пшеницу 60 кг/га. Горох и ячмень использовали питательные вещества удобрений в последействии.
И) OiiЛ¡.46.101.02. «Изучить влияние удобрений на продуктивность зерно-кормопого почвозащитного севооборота и плодор *.ия ополированных черноземов в ЦЧЗ». Год закладки 1977. На слабо-смытом в комплексе со среднесчтьм черноземе выщелоченном при крутизне склона северной экспозиции 4-4,Ь° изучались системы удобрений с:зооборота со-следующим чередованием культур: I. ячмень -1- травы; ‘¿. травы I укос; 3. озимая пшеница; 4. кукуруза на силос. Эффективность одной, двух и трех доз азота, фосфора и калия в разных их сочетаниях изучались на фоне отвальной и безотвальной способах основной обработки почвы и других элементов почвозащитной технологии м дополнялась наблюдениями на стоховых площадках. * > :
3) 0.2,II.46.101.02» «Изучить влияние соломы и различных видов навоза в сочетании с минеральными удобрениями на урожайность культур севооборота, качество продукции и плодородие чернозема типичного». Год заляодки-IS82. В схеме в сравнительном изучении находились навоз подстилочный КГС, жидкий навоз, сырой и сухой птичий помет, солома. Доза различных органических удобрений выравнивалясь по содержании углерода и изучались как при непосредственном применена»!, так я а сочетании с. одной и двумя дозами минеральных удобрений в севообороте: горох (бег удобрений), озимая пшеница О^ЮРбОКбО одна доза), сахарная свекла (F90PI20K30), ячмень ($30>, кукуруза на силос ШЮШОКЬО);
4) 02.11.46.101.00 «Изучить ьтиянге сочетания известковых, минеральных и органических удобрений в зерно-свекловичном севообороте на плодородие ашчлпченннх черноземов ЦЧЗ а условиях интенси.чкоП химсацти4. Год закладки 1962. Многофактсрннй опыт с тремя угонн.пш по в»все. ;э извести» яэотных я фосфорто-калишшх удобрений с градацгеИ от I до 3 доз на фона внесения навоза и без него. Севооборот пятипольный: горох, озимая пшеница,- сахарная свекла, ячмень, кукуруза на силос. Единичная доза в целом за рзтз-^ю г.о ¡¿40 кг/га ЖС и извести по 0,5 гидролитической кислотности; Ь> 02,11 .-16.101.14. «Установить оптимальный параметры минерального литания растения и затраты удобрений для дх достижения под основнчо сельскохозяйственные культуры севооборота на чершзе^зх Д!£3». Год закладки 1983. На созданных искусственных фонах обеспеченности псчвн усвояемыми* соединениями фпгфора (единовременно вносили 1’00,400,ь00 и И00. кг/га действующего пецадтва суперфосфата) накладывалась факто-ряальная схема с различными дозачи азота, фосфора и калия с градацией от I до 3 доз в севообороте: чисты!> пар, озимая нзе-ница, сахарная свекле, ячмень, кукуруза па силос. Единичная доза в целом составила зп севооборот ]?200Р1ЬОЖОО; 6) QZ.11A6.L01 ЛЬ «Разработать эффективные системы угобрений ■пропашных кормовых севооборотов, обоспечи ваших ро^т ушкай-ности культур и повышение почвенного пяодородл. на освовз оптимального использования жидкой фракции бесподстилочного навоза и мнневалышх удобрений». Год закладки 1976. В оросазмом севообороте (ячмень + трэзы, травы 1-го, 2-го, 3-го года пользования, кукуруза на сляос) изучается действие жидкой фракции навоза з дозах из расчета содержания з нем азота 300, Л1.46Л01.13 «Изучить систечу комплексного применения средств химизации г условиях ЦЧЗ»«ри вырашя£.акни сельскохозяйственных культур по ‘интенсивной технологии». Год закдрдги И’С». Севооборот; чистий пар, озимая, пшеница, сахарная свекла, ячмень, кукуцуза на Зйрнэ. Изучаются три Фактора: способы основной обработан почвы (отвдяьнт. безотвальная), шесть /роемой ышхерального литания и три зааита растений (только пратглзгяаа-чяе-езияя, применение
средств зашита растений по диагностическим критериям, применение средств зашты растений по жесткой схеме);
8) Q2.I1.46.I0I.16. «Разработать научниэ основы расширенного воспроизводства плодородия чернозема типичного в условиях интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур б специализированных севооборотах ИЧЗ». Год закладки 1987. В четырехфакторном опыте ъ комплексе изучаются основные элементы систем земледелия: севообороты (три типа — зернопаролролаяной, зернопролашной и травопольный), способы основной обработки поч вы (отвальная, безотвальная вспашка, минимальная), дозы органи чвских (три уровня) и минеральных удобрений (три уровня);
9) 02.11.46.101.17. «Установить размеры симбиотической взотЗш саиии основных внпоа бобовых культур 8 ДЧЗ и разработать спосс бы ее повышения». Год закладки 1978. Используя сравнительный метод изучения азотфиксируюшей способности выявлены коэффицио! ■та гтотфиксации для гороха, викоовсяной смеси, клевера, лпцео-нн и эспарцета, определены пути повышения размеров вовлечения в биологический круговорот атмосферного азота.
Опыты проводились на опытно-производственном отделении филиала I? I (Корочанский район)и № ¿(Белгородский рзйон)Белго-родской области) на черноземах типичном и выщелоченном малогу-ыусных, среднемоиных, тяжелосуглинистых, имеющих следующие аг> . рохимкческие показатели: pH — 4,9-6,5, гидролитическая кислот ность 1,6-5,0 мг/зкв, сумма поглощенных оснований 36-41 мг/эк на 100 г гочаы, tyvyса в пахотном слое 4,6-Ь,9 % по Тюрину, P20ö — i>»5-8«9 иг, К20 — 10-14 мг на 100 г почвы по Чирикову.
Б опытах вываливались районированные сорта и гибриды, во делывшше культур велось по общепринятой технологии в ЦЧЗ.
Минеральный азот в почве определяло, на поточной линии «Скаляр™, подвижной фосфов по Чирикову на линии «Мединген», обменный калий по Чирикову на .пламенном фотометре, степень подвижности фосфатов — по К»ши нскому-ЗачятиноЯ содержание г • цуса то Тарину, валовый азот — по Кьельдвлп, нитоификациошш — способность — по Кразкову, фракционный состав минеральных фос фатов — по Чангу-Дхексону. Азот в растениях определяли по Кьельдалю, фосфор отлоряметрически, калий на пламенном фотоме ре. Технологические качества сяхарной свеклы по Силину чете дом холодной дигестш. Статистическая обработка опытных дагеи
проаодилесь по Перогудоеу. Эиономлчасхая оффаку^гчс,ть растаг-тыэалась по мэтодикв Н.Н.Баранова.
Оценка земельного фонда Центрально-Черноземной зоны России
Центрально-Черноземная зона Российской федерации административно представлена пять» областями: Белгородской, Воронежской, Курской, Липецкой и Тамбопск^». Земельный фонд рзгиока составляет 16,В млн. геггтаров, из них земля сельскохозяйственного назначения занимают 14,8 илн.га, в т.ч. сельскохозяйственных угодий 13,5 млн.га. Под пашней находится II млн.га., под лугами и пастбищами 2,3 млн. гектаров. Распоханноеть трэиторкн очень высока — % от плопади сельскохозяйственных угодий (1Ь
20). Черноземные почвы а зоне занимают, более 10 млн* гектаров или 70,7 % общей плошали земель, в том числе 9,3 .-длн.гэ на пашне (84,4 %) (60).
Больпая часть те ррито рии Цш«трал ьно-Черноземно й зоны расположена «а Средяв-фссягой и Калачйкой аозввгаенносгях. В восточной части ее на незначительной шшиади простирается Окско-Дст-ская низменность со спокойны« рельефом маетности.
Рельеф возвшенност сложный и носит водноэрозийный характер. Высота аодараэделоз колеблется а пределах ¿00-270 и . над уровнем моря. Наиболее распространен долинно-балочтай рельеф местности, где преобладают склоны крутизной до З-Ь? (Ь9).
‘:;.’ Климат; Дентрадьк .-Чврнеземной зонн в основном умеренно-континентальный с теплым летом к сравнительно холодной зимой. Континентальноеть климата усилив? ?тся в направлении с северо-запада на юго-восток. Продолжительность безморозного периода 150-160 дней, суша эффективных температур свыше 10° составляет 2400-2Ш)(\ сумка осадкоэ 4Ь0-ЬЬ0 мм, гидротермический коэффициент 0,9-1,1; запаси продуктивной влаги в слое 0-100 см в зесениий период 120-1Е0 мм, баланс увлажнения отрицательный. Периодичность повторения эасуслиаих яилений а среднем один раз з три года.’.:- » «
Но характеру почвенного покрова, агроклиматическим особен ностям и хозяйственному; испояьзова^ад на территории Центрально Чврвоземяой ао«ы адаелявтеи 17 дрнродно-хозяйсташпйгх зон (69)
в том числе в Белгородской области их 3» Воронежской — Ь» Курской — 2, Липецкой — 4, Тамбовзхой — 3 (рис. I).
Прослаздаается четкая дифференциация расположения определенных подтипов черноземов по мере нарастания континентальное-ти климата с северо-запада на юго-восток ЦЬ). Так, в Тамбовской, Липецкой и Курской областях преобладают черноземы выщелоченные и оподзоленныв, а в Белгородской и Воронежской — черноземы типичные, обыкновенные и кшые <рис. 2).
Факторы почвообразования и и;; влияние на плодородие почв
— Работами Я.С.Шатилова (1973), П.Г.Ддеркхиш, (1974), Т.Н. Кулаковской (1980), А.П.Щербскова (1983,1592), А.Н.Каштанова (1984, 1992), Б.С.Носко (1986), М.И.Сидорова (1986), Н.З.Мила-шенко (1997), И.II.Макарова, Л.Л.Шишова (1ЭД7)В.Г.Минеева (1ЙЮ), И.И.Киршина (1989, 1993), А.М.Лыкоаа (1909), В.Д.Мухи (1939) и многих других исследователей разработаны методологические основа теории расширенного воспроизводства плодородия почв и определены пути формирования почв с заданным уровнем продуктивности. Создание таких почв в условиях ЦентральноЧерноземной соны, где черноземы разметены на специфических материнских и подстилающих породах (преимущественно лессовидные суглинка и ыело-мергельшз отложения), сильно выпаханы, подвергаются разрушительным процессам эрозии» высокой техногенной нагрузки, требует специальных подходов, что предполагает а интенсивном земледелии всестосокнш оценку ¿¡акторов воздействия на плодородие почв к научно■обоснованное управление им. На необходимость учета зональных особенностей в научных разработках и практического осуществления проблемы расширенного вослрс:шздсгаа плодородия почп- указывали в своих научных работах Н.С.Аадбнин, 1960; ‘В.Д.Пенников, 1977; Т.Н. Куликовская, 1973, А.И.Сивдкин, 1983; В.Н.Ефимов, 198Ь; Е.В.Агафонов, ■ 1986; И.А.Шильников, 1987; Соколов М.С.’, 19ВЭ; И.А.Детжган, 1990; Б.А.Ягодин, 1962; 1969, 1990; М.Ь.Цуб, 1992 и др.
Черноземы сформировались в лесостепной и степно» природных зонах под влиянием основных факторов почвообразования: рельефа местности, климата, геолегли материнских пород, растительности, нивотассо мира, существенное влияние на их
Ó §в Уз, S — s S 5 5 C.« ê-s ‘ s» ça 5 £ i i l S. ul er rt X y О и о с я á — u С «Г Й С я * г ъ vti u* t» a X ù a. S ê a ri з: y о о о !i
!1 Еге.цко-фэ.тоХ»/? ptJ-.л Sw-Ue/oucH-»,,* t C.TC,lW мдетельетвее&ть о .том, что Применяемая система земледелия обогекоет вечву подвижным, легко минерализуемым органическим веществом, способствует сохранения плодородия почвы. Определение оптимального содержания гумуса в почве ведется путем прибавления к величине данного показателя, полученного на абсолютном контроле стационарных опытов, одного абс .штиого процента. Такой подход (способ расчета) основан на результатах многочисленных полевых опытов в ЦЧЗ с.большим разнообразие» .. почв.. Оптимальное содержание гумуса в почве варьируе. в —
зависимости от степени окультуренности, климатических условий, эродированности, биологических особенностей возделывания культур (3t>’,42,48,t>9,60),
плодо;менз на гумусноэ состаяниг-чеуюайглоз
Структурой посевних п.тсдадей и чередованием культур в севообороте можно направленно сегулирозр.ть псоиессм накопления и разложения органического вещества vovbv и. тем с?мыч управлять балансом гумуса (Рабочее, Королева, 1983,* Сидоров и др., 198-4; Ликов, 19В9).
По напнм данным установлено, что при наокщенчя севооборота до 80 % пропаиными культуооми для поддержания бездеЛицит-ного баланса гумуса в черноземах’Белгородской области требуется внесение 12-16 т нйвозя на га севооборотной плошая;?, я эйр-нопропашном севообороте с 60 % зерновых и 40 % пропашных культур компенсационная норма наволо составляет ^ т/те (трбя.З). При наличии а Ь-тл пояьном севообороте даух полеГ. »’ксгогетш’х
трав складывается практически бездефицитный баланс гумуса п почве (30,42,48).
В сеаообороте а псопатннми кулмуряуч »htskckbwoct!- минерализации гумуса достигает 1,7-1,8 % р год от его саде-ore содержания в пахотном сипочин, а под зерновыми онг». кз пр?-вьь.-ает 0,8 %. Eiseгодная ^икэ1глг.:яацчя гуиусз в ДЧЗ составляет под зерновыми культурами т/га, пропшэть:м:? •* 1,7-1.9, под черным паром — 2-4 т/га (Дьп’очово,’ 1904; Дуд »тур?л следовали во временя i’ пространстве яп иуяг? турами, повьиэ^ют-‘и почвеннс-т глодородкз, а последнее бнли бы предшественникам« яулыуо чзпеихоткякых к минеральному литанию (8«3h,42).’
По количеству растительных остатков худьтурм зепюсвечдо-зичного севооборота располагаются в-следцгсит* убыппчщем порядке: люцерна (клевер), кукуруза, озимая ппчшцп» ятатеш., вото-овсяная смесь, горох, сахарная свекла (Дуднян, 1336)„
Источник