Почвенно-агрохимические параметры и урожайность яровой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья

Наблюдается увеличение окупаемости удобрений по мере движения от западных границы к восточным, что положительно согласуется с ростом выпадения осадков в этом направлении (Давлятшин, Бакиров, 2004). Этим подтверждается имеющаяся закономерность эффективности удобрений по мере возрастания увлажнения по почвенно-географическим зонам (Петербургский, 1980; Ягодин и др., 1989; Сычев, Аристархов, 2005).

Связь между урожайностью пшеницы (У_f, У₁₁ и У₂₂) и содержанием Р₂О₅, К₂О изучена в разрезе районов и в целом по Западному Закамью за 1970-2004 годы. Использованы относительные единицы, выраженные в процентах от средних значений (табл. 15 и рис. 1). Коэффициенты корреляции (r) между урожайностью яровой пшеницы (У_f, У₁₁ и У₂₂) и Р₂О₅ и рН положительны, между К₂О имеют отрицательный знак. R возрастает от пары Р₂О₅ - У_f к парам с Р₂О₅ и У₂₂. Получены параметры уравнений регрессий (табл. 16).

Изучена частная (множественная связь) между урожайностью пшеницы (У_f, У₁₁ и У₂₂) и Р₂О₅, К₂О. При этом минимальные коэффициенты наблюдаются по фактической урожайности, максимальные - по У₂₂ (табл. 15). Отсюда коэффициент детерминации для У_f составляет 31%, для У₁₁ ? 49 % и для У₂₂ - 74 %, что указывает на совместное участие фосфора и калия в формировании урожая. Доля неучтенных факторов в этом равна разнице между 100 и r², она уменьшается от 69 до 26 % от пары с фактической урожайностью до пары с У₂₂. В составе неучтенных факторов высока доля участия погоды.

Таблица 15. Коэффициенты корреляции между свойствами и урожайностью яровой пшеницы (временной ряд, фрагмент)

Таблица 16. Уравнения множественной регрессии урожайности яровой пшеницы с содержанием подвижных элементов питания

Отмечается, что в районах с высокими агрохимическими свойствами (Нурлатском и Черемшанском) частный коэффициент для фактической урожайности пшеницы заметно выше, чем в районах с низким содержанием Р₂О₅, К₂О. Все это подтверждает тезис о том, что высокое агрохимическое состояние почв несколько снижает влияние погодных условий на высоту урожая.

Рис. 1. Динамика содержания подвижных форм фосфора, калия и фактической (а), скользящей средней (б, в) урожайности (при шагах 11 [Y₁₁] и 22 [Y₂₂] года) яровой пшеницы в Западном Закамье

Выводы

Среднестатистические показатели почвенных свойств и морфометрических измерений отражают общие закономерности их распределения, установленные в период описательного почвоведения.

По уровню изменчивости свойства имеют четкую дифференциацию: фундаментальные свойства имеют слабую, устойчивые - среднюю, динамичные - высокую степень варьирования, что определяет их способность реагирования на воздействие внешних факторов. В конечном счете особенности варьирования почв определяют возможности и условия их изменения под воздействием антропогенеза и, соответственно, особенности управления почвенным плодородием.

Почвенные свойства проявляют изменчивость во времени под воздействием обработки почв. Она наиболее заметна и существенна относительно тех свойств, формирование которых происходит в результате процесса почвообразования - содержания гумуса, общего азота. По среднестатистическим параметрам пахотные почвы ежегодно теряют от 0,031 до 0,040 % в пахотном горизонте и от 0,008 до 0,044 % - в слое 30 - 50 см гумуса, темпы потери гумуса серых лесных почв более высокие, чем черноземов, что согласуется с теоретическими положениями формирования гумуса в черноземном типе почвообразования.

Региональные оптимальные параметры почв разработаны для динамичных и устойчивых почвенных свойств с учетом их современного состояния. Оптимальные параметры динамичных свойств (содержания подвижных форм фосфора, калия), как правило, выше их фактических показателей, а устойчивых свойств (содержания гумуса, емкости поглощения) - выше фактических показателей для дерново-подзолистых, светло-серых и серых лесных почв. В черноземах и темно-серых лесных почвах показатели этих свойств находятся в пределах их оптимальных значений.

Подразделение почвенных свойств на динамичные, устойчивые и фундаментальные также определяет структуру прикладной модели плодородия почв. Она состоит из блока динамичных и устойчивых свойств, фундаментальные свойства отражены в названиях почв. На практике МПП также реализуется по блокам, сначала динамичным, затем устойчивым и в последнюю очередь - по фундаментальным свойствам.

Современное агрохимическое состояние зональных пахотных почв зависит от их потенциального плодородия, содержания фосфора и калия в почвообразующих породах, корректировки их содержания в ходе почвообразования, обусловленного также особенностями каждого химического элемента, и хозяйственной деятельности. Критерием изменения агрохимического состояния почв служит баланс элементов питания. Положительный баланс по фосфору определяет его повышение, отрицательный баланс по калию - некоторое понижение его содержания. рН почвенной суспензии варьируется в небольших пределах под действием известкования почв и минеральных удобрений.

Материалы обобщения по микроэлементам отражают первые шаги их изучения и использования в сельском хозяйстве. Как показывают расчеты, баланс микроэлементов отрицательный даже на фоне применения микроэлементов, а их использование имеет эффективность.

Агроэкологический потенциал местности определяется ранжированными по силе взаимодействия факторами - теплообеспеченностью, влагообеспеченностью и состоянием агрохимических свойств. Реализация потенциала определяется уровнем развития общества, управлением хозяйственной деятельностью по оптимизации почвенного плодородия. Критерием оценки хозяйственной деятельности служит соотношение фактической урожайности культур к потенциалу тепла и влаги.

Обработка временного ряда методом скользящих средних устраняет влияние варьирующегося по годам погодного фактора на урожайность пшеницы, позволяет расчленить в ней роль почвенного (54 %) и хозяйственного факторов (46 %). Доля почвенного фактора равна 16,3 ц/га (начальная урожайность), доля хозяйственной деятельности - 13,7 ц/га. Оптимальным шагом скользящих средних для практики принято 11 лет.

Используемый метод скользящих средних позволяет выявлять темпы роста урожайности пшеницы по годам и окупаемость использованных удобрений. За 1970 - 2004 годы ежегодный прирост урожайности яровой пшеницы составляет 36-40 кг. В совокупности минеральные и органические удобрения ежегодно дают прибавку урожайности яровой пшеницы 2,63 кг зерна на кг д.в., а в последние 11 лет - 8,5 кг зерна на кг д.в. удобрений.

Изучение связи между урожайностью пшеницы и содержанием подвижных форм фосфора, калия, рН на примере временных рядов выявило лимитирующий фактор - содержание подвижного фосфора для региона. Остальные показатели (калий и рН) для данного уровня обеспеченности фосфором и урожайности пшеницы не имеют положительной связи.

Коэффициент множественной корреляции по содержанию фосфора, калия для фактической урожайности пшеницы равен 0,56, для скользящей ее средней при длине шага 11 лет ? 0,70, для скользящей ее средней при длине шага 22 года ? 0,86. Соответственно, коэффициент детерминации составляет 31, 49 и 74 %. Разница между ними и 100 указывает на долю неучтенных факторов, в том числе погодного. Она равна для скользящих средних 26 (У₂₂) и 51 % (У₁₁).

Рекомендации производству.

Для достижения потенциала по атмосферным осадкам относительно яровой пшеницы - 40-50 ц/га, который является ближайшим ориентиром на пути поступательного движения продуктивности агроценозов, необходимо создать оптимальные почвенные условия согласно модели плодородия почв.

Первой стадией в этом направлении является поднятие средневзвешенного содержания подвижного фосфора до уровня их оптимальных параметров - 150-200 мг/кг почвы. В целях достижения высокой обеспеченности этим элементом необходимо вносить минеральные фосфорные удобрения и фосфоритную муку под кислые почвы.

Одновременно следует оптимизировать калийный режим пахотных почв, доводя среднее содержание обменного калия до 170-250 мг/кг. Основным агрохимикатом являются калийные удобрения.

Регулирование содержания микроэлементов достигается за счет инкрустации комплексных стимулирующих составов микроэлементов (ЖУСС).

Второй стадией реализации модели плодородия почв является регулирование содержания гумуса, суммы и состава поглощенных оснований в пахотном и подпахотном горизонтах. Ведущими приемами оптимизации устойчивых почвенных свойств являются унавоживание пахотных угодий, внесение измельченной соломы зерновых культур, возделывание многолетних трав и использование сидеральных культур.

Критерием оценки результативности рекомендованных приемов является положительный баланс макроэлементов - азота, фосфора, калия и микроэлементов в каждом поле, хозяйстве и, в целом, по району и региону.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации

Давлятшин И.Д. Динамика урожайности яровой пшеницы / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Научный Татарстан. - 1999. - № 2. - С. 50 - 56.

Давлятшин И.Д. Доля участия почвенного фактора в формировании урожая яровой пшеницы в условиях интенсивного земледелия РТ / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Материалы научной конференции. - Уфа, 2000. - С. 12-13.

Давлятшин И.Д. Почвообразование, продуктивность экосистем, агроценозов в интенсивном земледелии / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Плодородие почвы - основа высокоэффективного земледелия: Материалы межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения проф. С.И. Андреева (22 - 23 июня 2000 г.). - Чебоксары, 2000. - С. 40 - 42.

Давлятшин И.Д. Метод скользящей средней переменных величин в исследованиях продуктивности агроценозов в условиях РТ / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Новые методы и подходы природных и природно-хозяйственных систем: Материалы Международной конференции. - Алматы, 2000. - С. 4 - 8.

Давлятшин И.Д. Эффективность интенсификации земледелия на почвах средней части лесостепи Республики Татарстан / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Труды II Международной научной конференции по проблеме дифференцированного применения удобрений в системе координатного земледелия «Машинные технологии дифференцированного применения удобрений и мелиорантов». - Рязань, 2001. - С. 302 - 304.

Бакиров Н.Б. Участие хозяйственной деятельности и эдафического фактора в формировании урожая яровой пшеницы РТ / Н.Б. Бакиров, И.Д. Давлятшин // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития прикладных исследований и пути повышения их эффективности в сельскохозяйственном производстве», посвященной 80-летию ТатНИИСХ. - Казань, 2001. - С. 224 - 225.

Давлятшин И.Д. Потенциал по фосфору пахотных почв и урожайность яровой пшеницы РТ / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров, Ш.А. Алиев // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития прикладных исследований и пути повышения их эффективности в сельскохозяйственном производстве», посвященной 80-летию ТатНИИСХ. - Казань, 2001. - С. 226 - 227.

Давлятшин И.Д. Агроэкологический потенциал пахотных почв и урожайность озимой ржи в Республике Татарстан / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Доклады Всероссийской научно-практической конференции «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения агроэкосистем». - Казань, 2001. - С. 52 - 55.

Давлятшин И.Д. Доля участия эдафических и хозяйственных факторов в формировании урожая озимой ржи в лесостепной зоне Татарстана / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров, И.Г. Валеев // Современные проблемы геоэкологии и созологии: Доклады к Международной научно-практической конференции 22-23 января 2001, Алматы, Казахстан. - Алматы: Шартарап, 2001. - С.314 - 316.

Бакиров Н.Б. Земельный кадастр Татарстана: прошлое, настоящее, будущее / Н.Б. Бакиров. - Казань: Волга - Урал, 2002. - 212 с.

Давлятшин И.Д. Об особенностях формирования урожаев озимой ржи в Закамье Республики Татарстан / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Достижения науки - сельскохозяйственному производству: Материалы научной конференции агрономического факультета, посвященной 80-летию Казанской КГСХА. - Казань, 2002. - С. 100 - 105.

Давлятшин И.Д. Вариабельность свойств и признаков почв, стадии интенсификации земледелия / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям: Тезисы докладов Всероссийской конференции, 24 - 25 апреля 2002 г., Москва, посвященной 75-летию Почвенного института им. В.В. Докучаева. - М., 2002. - С. 106.

Давлятшин И.Д. Уровни варьирования свойств и морфологических измерений пахотных черноземов лесостепной зоны Западного Закамья / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Роль почвы в формировании ландшафтов. - Казань: Фэн, 2003. - С. 312 - 313.

Давлятшин И.Д. Фосфатный и калийный уровни пахотных почв и урожайность зерновых культур / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров, Ф.Ш. Фасхутдинов // Роль почвы в формировании ландшафтов. - Казань: Фэн, 2003. - С. 314 - 317.

Давлятшин И.Д. Темпы минерализации гумуса в пахотных почвах лесостепной зоны Западного Закамья / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров, И.Г. Валеев // Роль почвы в формировании ландшафтов. - Казань: Фэн, 2003. - С. 317 - 319.

Давлятшин И.Д. Моделирование эрозионного процесса на примере серых лесных почв Закамской лесостепи / И.Д. Давлятшин, Р.С. Батрасов, Н.Б. Бакиров // Роль почвы в формировании ландшафтов. - Казань: Фэн, 2003. - С. 319 - 320.

Бакиров Н.Б. К концепции проведения землеустройства в условиях устойчивого развития земельных ресурсов РТ / Н.Б. Бакиров, А.И. Самойлов // Роль почвы в формировании ландшафтов. - Казань: Фэн, 2003. - С. 255 - 258.

Бакиров Н.Б. Аналитическая и морфологическая характеристика светло-серой лесной почвы привятской полосы Предкамья РТ / Н.Б. Бакиров, Л.Г. Гаффарова // Роль почвы в формировании ландшафтов. - Казань: Фэн, 2003. - С. 253 - 255.

Давлятшин И.Д. Теоретические основы оптимизации соотношения между земледелием и животноводством / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Научный Татарстан. - 2004. - № 1 - 2. - С. 101 -106.

Копосов Г.Ф. Черноземы Республики Татарстан / Г.Ф. Копосов, Н.Б. Баки-ров. - Казань: Изд-во КГУ, 2004. - 108 с.

Бакиров Н.Б. Содержание подвижных форм фосфора, калия и урожайность яровой пшеницы в пахотных почвах Республики Татарстан / Н.Б. Бакиров, И.Д. Давлятшин // Почва - национальное богатство России: Материалы IV съезда ВОП им. В.В. Докучаева. - Новосибирск, 2004. - С. 456.

Бакиров Н.Б. Окупаемость удобрений урожаем озимой ржи в Республике Татарстан / Н.Б. Бакиров, И.Д. Давлятшин // Научный Татарстан. - 2005. - № 1 - 2. - С. 171 - 178.

Бакиров Н.Б. Закономерности распределения содержания подвижных форм фосфора, калия и урожаев яровой пшеницы в лесостепной зоне / Н.Б. Бакиров, И.Д. Давлятшин // Международная конференция в честь 75-летия кафедры почвоведения Томского университета. - Томск, 2005

Давлятшин И.Д. Агроэкологический потенциал почв и его реализация в агроценозах лесостепной зоны / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Роль почвы в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающие технологии: Материалы международной научно-практической конференции, Пенза, 5 - 10 сентября 2005 года. - Пенза, 2005. - С. 262 -266.

Давлятшин И.Д. Структура модели высокого плодородия почв и урожайность яровой пшеницы в лесостепной зоне / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Материалы Международной юбилейной конференции Института почвоведения им. У.У. Успанова. - Алматы, 2005. - С. 178 - 180.

Давлятшин И.Д. Урожайность озимой ржи и окупаемость минеральных и органических удобрений / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Нива Татарстан. - 2005. - № 1 - 2. - С.21 - 24.

Бакиров Н.Б. Структура модели высокого плодородия почв, стадии ее реализации и урожайность яровой пшеницы / Н.Б. Бакиров, И.Д. Давлятшин // Состояние и перспективы развития почвоведения: Материалы Международной научной конференции, посвященной 60-летию образования Института почвоведения им. У.У. Успанова. - Алматы, 2005. - С. 50 51.

Давлятшин И.Д. Географические закономерности дифференциации окупаемости удобрений под яровой пшеницей в Республике Татарстан / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Материалы Всероссийской конференции «Пути мобилизации ресурсов повышения продуктивности пашни, энергоресурсосбережения и производства конкурентоспособной сельскохозяйственной продукции», посвященной 85-летию ТатНИИСХ и 100-летию Казани, 5-6 июля 2005 г. - Казань, 2005. - С. 270 - 274.

Бакиров Н.Б. Оценка агроэкологического потенциала лесостепной зоны Республики Татарстан относительно зерновых культур // Н.Б. Бакиров, И.Д. Давлятшин // Материалы Международного симпозиума «Агроэкологическая безопасность в условиях техногенеза», 21 - 23 июня 2006 г. Казань. - Казань, 2006. Ч. 2. - С. 188 - 192.

Давлятшин И.Д. Уровни варьирования свойств, модели плодородия почв и подходы ее реализации / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Материалы международной конференции «Экспериментальная информация в почвоведении: теория, методы и пути стандартизации». - М.: Изд-во МГУ, 2005. - С.- 67.

Давлятшин И.Д. Нормальная урожайность сельскохозяйственных культур и оценка плодородия почв / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Материалы Международной научно-практической конференции. - Ставрополь, 2006. - С. 2 - 4.

Давлятшин И.Д. Агрохимическое состояние пахотных почв и урожайность зерновых культур в Республике Татарстан / И.Д. Давлятшин, А.А. Лукманов, Н.Б. Бакиров, И.С. Нуриев // Агрохимический вестник. - 2006. - № 5. - С. 2 - 4.

Бакиров Н.Б. Доля почвенного фактора и хозяйственной деятельности в формировании урожаев яровой пшеницы в лесостепи Татарстана / Н.Б. Бакиров // Зерновое хозяйство. - 2006. - №3. - С. 21 - 26.

Давлятшин И.Д. Роль агроклиматических условий в формировании урожайности яровой пшеницы в лесостепной зоне / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Зерновое хозяйство. - 2006. - № 3. - С. 21 - 26.

Бакиров Н.Б. Прогнозирование урожайности яровой пшеницы по содержанию подвижных форм фосфора и калия в почвах (на примере Республики Татарстан) / Н.Б. Бакиров, И.Д. Давлятшин // Плодородие. - 2007. - № 1. - С. 12 - 13.

Бакиров Н.Б. Темпы изменения содержания гумуса пахотных темно-серых лесных почв Западного Закамья / Н.Б. Бакиров // Ученые записки КГАВМ им. Э.Н. Баумана. - Казань, 2006. - Т. 188. - С. 21 - 29.

Давлятшин И.Д. Островные дерново-подзолистые почвы в лесостепной зоне / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Материалы Всеросс. научн. конференции, посвященной 100-летию кафедры почвоведения им. Л.Н. Александровой. - СПб., 2006. - С. 20-22.

Бакиров Н.Б. Статистические параметры темно-серых лесных почв Запад-ного Закамья / Н.Б. Бакиров // Ученые записки КГАВМ им. Э.Н. Баумана. - Казань, 2006. - Т. 188. - С. 29 - 35.

Бакиров Н.Б. Особенности связи между содержанием подвижных форм фосфора, калия урожайностью яровой пшеницы в Западном Закамье / Н.Б. Бакиров, И.Д. Давлятшин // Ученые записки КГАВМ им. Э.Н. Баумана. - Казань, 2006. - Т. 190. - С. 13 - 21.

Давлятшин И.Д. Окупаемость удобрений под зерновыми культурами в лесостепи / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Ученые записки КГАВМ им. Э.Н. Баумана. - Казань, 2006. - Т. 190. - С.47 - 56.

Давлятшин И.Д. Скользящие средние яровой пшеницы в лесостепной зоне и аспекты их применения / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Вестник РАСХН. - 2007. - № 3. - С. 9 -11.

Давлятшин И.Д. Новый метод расчета окупаемости минеральных удобрений урожаем озимой ржи / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Агрохимический вестник. - 2007. - № 4. - С. 21 - 22.

Бакиров Н.Б. Региональная модель плодородия темно-серых лесных почв и аспекты ее реализации / Н.Б. Бакиров, И.Д. Давлятшин // Агрохимический вестник. - 2007. - № 4. - С. 6 - 8.

Давлятшин И.Д. О возможной связи урожайности сельскохозяйственных культур с периодичностью солнечной пятнообразовательной деятельности / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров, В.П. Мережин // Проблемы экологии сельскохозяйственного производства. - 2007. - С. 51 - 61.

Давлятшин И.Д. Скользящая средняя урожайность зерновых культур в лесостепной зоне и аспекты ее применения / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Вестник Казанского ГАУ. - 2007. - № 3. - С. 20 -23.

Ломако Е.И. Воспроизводство плодородия почв Республики Татарстан / Е.И. Ломако, Н.Б. Бакиров. - Казань, 2008. - 318 с.

Бакиров Н.Б. Динамика агрохимического состояния почв и урожайности яровой пшеницы в условиях лугово-степных черноземов западного Закамья / Н.Б. Бакиров, И.Д. Давлятшин // Материалы научн. конф. «Агрохимия и экология, история и современность». - Нижний Новгород, 2008. - Т. 3. - С. 5 - 8.

Давлятшин И.Д. Островные массивы серых лесных почв в лесостепной зоне / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Мат. Межд. научн. конф. в честь юбилея Л.Н. Александровой. - СПб., 2008. - С. 30-31.

Давлятшин И.Д. Темпы дегумификации в пахотных почвах лесостепной зоны / И.Д. Давлятшин, Н.Б. Бакиров // Материалы съезда ВОП им. В.В. Докучаева. - Ростов-н/Д, 2008. - С. 72.

Давлятшин И.Д. Теоретические предпосылки формирования урожайности сельскохозяйственных культур и экологическая безопасность / И.Д. Давлят-шин, Н.Б. Бакиров // Актуальные проблемы экологии сельскохозяйственного производства. - ДонГАУ, 2008. - С. 7- 8.

Размещено на Allbest.ru