Главная Коллекция "Revolution" Сельское, лесное хозяйство и землепользование Совершенствование систем земледелия в центральной лесостепи на основе активизации биологических факторов

Совершенствование систем земледелия в центральной лесостепи на основе активизации биологических факторов

Влияние изучаемых факторов биологизации на изменение физико-химических и биологических показателей плодородия почвы. Формирование плодородия почвы в севооборотах различного построения при использовании на удобрение сформированной растениями фитомассы.

Рубрика	Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид	автореферат
Язык	русский
Дата добавления	29.01.2018
Размер файла	111,1 K

посмотреть текст работы

скачать работу можно здесь

полная информация о работе

весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЛЕСОСТЕПИ НА ОСНОВЕ АКТИВИЗАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Специальность 06.01.01. - общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

КРУЖКОВ НИКОЛАЙ КУЗЬМИЧ

Орел 2007

Работа выполнена в ФГОУ ВПО „Орловский государственный аграрный университет“

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Черкасов Григорий Николаевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мальцев Владимир Феофанович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Вьюгин Сергей Михайлович

Ведущая организация - ФГОУ ВПО «Курская государственная сельскохозяйственная академия».

Защита состоится «__» ноября 2007 года в «__» часов на заседании диссертационного совета ДМ 220. 052. 01. в ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» по адресу: г. Орел, ул. Ген. Родина, д. 69.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Орловский ГАУ».

Автореферат разослан «__» «______________» 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор с.-х. наук, профессор Степанова Л.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Научно-технический прогресс и интенсивное развитие земледелия к 70 - 90 годам прошлого столетия позволило значительно повысить урожайность сельскохозяйственных культур и достичь определенных успехов в решении чрезвычайно важной народно-хозяйственной проблемы - продовольственной.

Однако, чрезмерная интенсификация земледелия привела к возникновению ряда экологических проблем, связанных с усилением антропогенного воздействия на окружающую среду. Использование в возрастающих объемах средств химизации отрицательно влияет на качество получаемой продукции.

Чтобы снизить негативные последствия интенсификации во многих странах и в России стали изучаться альтернативные системы земледелия, которые базируются, в основном, на использовании биологических факторов для воспроизводства плодородия почвы.

Биологическое земледелие предполагает решение проблемы воспроизводства агроэкологических ресурсов на основе активизации почвенных биологических процессов и исключением сильных антропогенных воздействий на почву и компоненты агробиоценозов. Причем биологические факторы не должны полностью подменять антропогенное воздействие, а снижать его негативное действие и предотвращать дальнейшую деградацию почвы.

В настоящее время масштабы применения агрохимикатов в России значительно ниже уровня развитых стран, однако в этих условиях возрастает значимость биологических факторов и необходимость перехода на биологические системы земледелия. Это связано с отрицательным действием несбалансированного их использования и резким сокращением применения органических удобрений.

Одной из основных проблем биологического земледелия является воспроизводство органического вещества почвы. Однако резкое сокращение производства основного органического удобрения - навоза и большие экономические затраты на его внесение в почву вызывает необходимость решения этой проблемы за счет вовлечения в биологический круговорот наибольшего количества фитомассы, сформированной сельскохозяйственными культурами. Это позволит осуществить замкнутость круговорота веществ и энергии в агробиоценозах.

Реформирование агропромышленного комплекса страны и переход на рыночные отношения привело к значительному упрощению и экстенсификации систем земледелия. Многие хозяйства ради достижения быстрых экономических результатов часто не применяют научно-обоснованные элементы систем земледелия. Нарушается структура посевных площадей, не соблюдаются севообороты, не используются резервы пополнения почвы органическим веществом и элементами питания.

При существующей структуре посевных площадей, системе севооборотов, применяемых агротехнических мероприятиях и уровнях урожайности сельскохозяйственных культур поступление органического вещества с корневыми и пожнивными остатками, а также вносимое количество органических удобрений не восполняют потерь гумуса при его минерализации.

В результате за последние годы содержание гумуса в почвах значительно снизилось. Особенно интенсивно этот процесс происходит в высокогумусированных темно-серых лесных и черноземных почвах Центральной лесостепи европейской части России.

В связи с этим, в современном земледелии достаточно актуальными являются исследования по научному обоснованию применения биологических факторов для воспроизводства плодородия почвы на основе повышения протекающих в ней биологических процессов, уменьшения степени её деградации и сохранения агрономических свойств. Важной проблемой является также снижение фитотоксичного потенциала.

Цель и задачи исследований:

Целью наших исследований было установление закономерностей изменения важных агрономических свойств почвы при использовании в качестве удобрения зеленой массы, побочной продукции, поукосных и пожнивных остатков сельскохозяйственных культур.

В задачи исследований входило:

- определить для условий региона набор наиболее продуктивных и экономически выгодных сидеральных культур для возделывания в парах и в промежуточных посевах;

- определить количество и удобрительную ценность поступающей в почву органической массы и установить способы её использования при различных уровнях биологизации севооборотов;

- изучить влияние изучаемых факторов биологизации на изменение физико-химических и биологических показателей плодородия почвы, а также - на гумусное состояние почвы;

- изучить общие закономерности формирования плодородия почвы в севооборотах различного построения при использовании на удобрение сформированной растениями фитомассы;

- изучить влияние различных уровней биологизации севооборотов на особенности роста и развития последующих культур и их продуктивность;

- разработать комплексную технологию использования на удобрительные цели фитомассы растений, возделываемых в основных и промежуточных посевах; плодородие почва севооборот удобрение

- научно обосновать необходимое количество вносимой в почву органической массы (навоз, зеленое удобрение, побочная продукция, стерневые и корневые остатки), достаточное для воспроизводства плодородия почвы в севооборотах различного построения;

- рассчитать продуктивность агроэкосистем при различных уровнях биологизации, дать экономическую и энергетическую оценку при использовании средств биологизации;

Научная новизна работы.

К настоящему времени проведено достаточно много исследований по изучению способов биологизации земледелия в условиях Центральной лесостепи (Н.В. Парахин и др., 2000; Шевченко В.Е. и др., 2000; Мальцев В.Ф. и др., 2002).

В нашей работе приводятся результаты комплексных исследований по теоретическому обоснованию необходимости совершенствования систем земледелия в целях воспроизводства плодородия почвы путем активизации биологических факторов.

Установлен набор культур для возделывания в сидеральных парах, которые обеспечивают максимальное поступление в почву органической массы и оказывают оздоровляющее воздействие на её фитосанитарное состояние.

В течение длительного периода изучения в условиях зоны выявлены наиболее продуктивные промежуточные культуры. Разработаны технологии возделывания и влияние способов их использования на воспроизводство плодородия почвы.

Изучена удобрительная ценность побочной продукции различных сельскохозяйственных культур, способы заделки в почву, влияние на свойства почвы, рост и развитие растений в процессе её минерализации.

Дана характеристика направленности процессов минерализации при использовании на удобрение зеленой массы, поукосных и пожнивных остатков и побочной продукции.

Изучено влияние различных факторов биологизации на степень распространения вредных организмов, особенности роста и развития последующих культур севооборота, их урожайность и продуктивность севооборотов различного построения.

Определены аллелопатические эффекты при применении средств биологизации, а также - влияние самой почвы на изменение токсичности в процессе разложения органической массы.

Установлены агроэкологическая, экономическая и энергетическая целесообразность использования факторов биологизации.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование необходимости применения в качестве органического удобрения дешевых местных средств для предотвращения деградации и восстановления плодородия пахотных почв.

2. Обоснование закономерностей изменения физико-химических и биологических свойств почвы в севооборотах при различных уровнях использования средств биологизации.

3. Уменьшение фитотоксичного потенциала в почве и подверженности поражения культур севооборота вредными организмами в целях снижения затрат на применение пестицидов.

4. Возможность углубления специализации севооборотов зернового направления.

5. Теоретические основы малозатратных технологий возделывания промежуточных культур на сидеральные цели.

6. Использование на удобрение побочной продукции и сидерация в паровых полях и промежуточных посевах замедляет минерализацию гумусового фонда почвы в результате изменения направленности микробиологических процессов в почве в сторону преимущественного разложения свежего органического вещества.

7. Удобрительная ценность определяется количеством вносимой в почву побочной продукции и зеленой массы.

8. Эффективность и окупаемость применения в севооборотах различных факторов биологизации.

Практическая ценность работы:

Практическая значимость работы заключается в совершенствовании систем земледелия в направлении снижения вредных антропогенных воздействий на почву и культурные растения.

Разработаны приемы активизации почвенных биологических процессов в севооборотах с разными уровнями биологизации. Обоснована роль сидеральных паров, применение на удобрение побочной продукции и возделывание в севооборотах промежуточных культур на сидеральные цели.

Использование факторов биологизации позволяет улучшить агрофизические, агрохимические и биологические показатели плодородия почвы, повысить урожайность культур севооборота, уменьшить воздействие на культурные растения вредных организмов при общем улучшении экономических показателей.

На основании полученных экспериментальных данных дается объяснение процессам превращения органической массы в почве и её положительному влиянию на сохранение и воспроизводство плодородия и на общее состояние агроэкосистем в целом.

Сделаны выводы о приемах совершенствования севооборотов. Результаты исследований вошли в «Рекомендации по возделыванию и использованию кормового рапса» (Орел, 1987); «Рекомендации по возделыванию кормовых культур в промежуточных посевах» (Орел, 1999); «Рекомендации по возделыванию ярового рапса в Орловской области» (Орел, 2006).

Производственная проверка и внедрение результатов исследований осуществлялись во многих коллективных и фермерских хозяйствах Орловской области, а также - в хозяйствах Измалковского района Липецкой области, где был получен высокий экономический эффект. Полученные экспериментальные данные применяются при чтении лекций на курсах повышения квалификации в Орловском ГАУ, выступлениях на научно-производственных совещаниях, проводимых Орловским областным и районными управлениями сельского хозяйства.

Результаты исследований используются в учебных планах кафедры земледелия ФГОУ ВПО «Орловский ГАУ», а также - при проведении учебных занятий по земледелию, осуществлении руководства практиками студентов и при подготовке дипломных работ.

Апробация работы:

Результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на международных, российских, межвузовских и внутривузовских научно-практических конференциях, проводимых в г. Орле (12 докладов); на симпозиуме «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» в г. Пущино (2003); международной научно-практической конференции «Модели и технологии оптимизации земледелия» в г. Курске (2003); 5-м съезде общества физиологов растений и международной конференции «Физиология растений - основа фитобиотехнологий» в г. Пензе (2003); международной научно-практической конференции «Наук - сельскохозяйственному производству и образованию в г. Смоленске (2004); 5-ой международной научно-практической конференции «Интродукция нетрадиционных и редких растений» в пос. Персиановка (2004) и др.

Публикации:

Основное содержание и результаты исследований по теме диссертации отражены в 53 работах, в том числе - 8 в рецензируемых изданиях и 3-х рекомендациях производству.

Структура и объем диссертации:

Диссертационная работа состоит из введения, обзора научной литературы, характеристики условий, материала и методов исследований, семи экспериментальных глав, выводов и практических предложений производству.

Работа изложена на 416 страницах компьютерного текста и включает в себя 68 таблиц и19 рисунков. Список литературы включает 406 наименований, в том числе - 68 иностранных.

Автор признателен выражает глубокую благодарность руководителям тем докторам сельскохозяйственных наук, профессорам Лошакову В.Г. и Лобкову В.Т. Особую благодарность выражаю академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Парахину Н.В. за оказанные консультации, всемерную поддержку и помощь в подготовке диссертации. За содействие и помощь выражаю признательность доктору сельскохозяйственных наук, профессору Нечаеву Л.А. Выражаю благодарность кандидатам сельскохозяйственных наук, доцентам Абакумову Н.И., Наполову В.В., Кружкову В.В., ст. преподавателю Потаракину С.В. за их ответственность и настойчивость в проведении исследований.

Условия и методика проведения исследований:

Изучение факторов биологизации земледелия проводились в разных местах и в разное время.

С 1974 по 1977 г. исследования проводились в Московской области на Экспериментальной базе ТСХА «Михайловское».

В эти годыисследования проводились в стационарных полевых опытах I и II, заложенных в 1968 году.

В опытах I изучались звенья севооборота и севообороты с насыщением зерновыми культурами на 50, 60, 75 и 100 %.

В опытах после озимой пшеницы и ячменя возделывалась пожнивная горчица белая на зеленое удобрение.

Опыты заложены в 4-кратной повторности. Площадь делянок 1-го порядка в опыте I составляла 400 м², второго порядка-- 200 м², а в опыте II, соответственно, 200 и 100 м².

Почва опытных участков дерново-слабоподзолистая, содержание гумуса в пахотном слое 1,37%, в опыте I и 1,62% -- в опыте II, общего азота -- соответственно 0,105 и 0,115%, Р₂О₅ --4,6 и 3,2 мг на 100 г почвы, К₂О -- 10,2 и 6,9 мг на 100 г. рН_сол -- 5,5.

Минеральные удобрения вносились в расчете на получение урожая озимой пшеницы 50 ц/га, ячменя и овса--40 ц/га,

Исследования по изучению факторов биологизации проводились в стационарных полевых опытах с 1986 по 1989 г. и с 1996 по 2004 г. на Опытном поле в учхозе «Лавровский»; а также - в производственных опытах в хозяйствах Орловской области.

Исследования в 1986 - 1989 годах проводились в полевом опыте заложенном на Опытном поле учхоза. В опытах изучалось влияние на плодородие почвы и урожайность культур степени насыщения севооборотов зерновыми и промежуточными пожнивными культурами при использовании их на кормовые и сидеральные цели. В опытах изучались следующие севообороты:

Севооборот № 1: Занятый пар - озимая пшеница - овес - ячмень (75 % зерновых культур и 75 % промежуточных культур;

Севооборот № 2: Горох - озимая пшеница - кукуруза - ячмень (75 % зерновых культур и 50 % промежуточных культур);

Севооборот № 3: Клевер 1 г. п. - озимая пшеница - картофель - овес - ячмень (60 % зерновых культур и 40 % промежуточных культур);

Севооборот № 4: Чистый пар - озимая пшеница - картофель - гречиха - ячмень (40 % зерновых культур и 40 % промежуточных культур).

Изучение влияния различных факторов биологизации земледелия на продуктивность и биоэнергетическую эффективность агроэкосистем проводилось в стационарных полевых опытах кафедры земледелия.

В 1986 году на Опытном поле учхоза по инициативе профессора Лобкова В.Т. был заложен полевой стационарный опыт по принципу полного факториального эксперимента, который имел следующую схему (табл. 1):

1. Схема стационарного многофакторного опыта

№ делянок	Органические удобрения	Сидерация	Побочная продукция
1		+	+
2			+
3		+
4
5	+	+	+
6	+		+
7	+	+
8	+
9		+	+
10			+
11		+
12
13	+	+	+
14	+		+
15	+	+
16	+

Примечание: + с применением изучаемого фактора; без применения изучаемого фактора.

Факторы биологизации изучались в севообороте: 1. Пар (чистый, сидеральный, занятый), 2 Озимая пшеница, 3. (сахарная свекла (картофель), 4. Ячмень.

Территория опытного участка представляет собой типичную для области тёмно-серую лесную среднесуглинистую глееватую почву, почвообразующие и подстилающие породы- оглеенные покровные суглинки, пятна оглеения с 75 см. Склон северо-западной экспозиции крутизной 0-3^о.

Почвы на которых были заложены опыты, обладают близкой к нейтральной кислотностью (рН солевой вытяжки 5,6 и 5,8 соответственно), имеют повышенное содержание подвижного фосфора (12,1 и 13,6мг/100г почвы) и высокое содержание подвижного калия (19,6 и 20,5 мг/100г почвы), среднеобеспечены гумусом (4,76 и 4,25% соответственно). Сумма поглощённых оснований на исследуемых участках составляет 29,4 и 27,4 мг-экв на 100г почвы, содержание обменного кальция 25,3 и 25,2 мг-экв на 100г почвы, содержание обменного магния 4,1 и 2,15 мг-экв на 100г почвы.

Необходимо отметить, что исследования проводились на различных по физико-химическим характеристикам почвах о охватывали довольно большой период времени, в течение которого складывались резко различающиеся по годам погодные условия. Это позволило более объективно оценить изучаемые факторы и првести более точную сравнительную оценку вариантов.

Перед закладкой полевого опыта применены следующие методы определения агрохимических и почвенных анализов:

pH солевой вытяжки по Алямовскому; Гумус - по Тюрину в модификации Симакова; Сумма поглощённых оснований, обменные катионы кальция и магния - обменным методом с помощью трилона Б; Подвижный фосфор, подвижный калий - методом Чирикова (А.С. Радов и др., 1985).

Химический анализ почвы в опыте при проведении исследований проводили по методикам:

Подвижные формы фосфора по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО; Подвижные формы калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО; pH солевой вытяжки потенциометрическим методом; гумус по Тюрину (А.С. Радов и др., 1985);

Химический анализ растительных образцов проводили по следующим методикам: общий азот - по Кьельдалю; сырой протеин - расчётным методом; определение крахмала - поляриметрическим методом; сахаристость по Бертрану (А.С. Радов и др., 1985);

Проводились определения влажности почвы, объёмной массы почвы (Б.А. Доспехов и др., 1977).

Макроагрегатный анализ почвы по методу Н.И. Саввинова.

Микробиологическая активность почвы (Е.З. Теппер и др.,1993).

Биологическая урожайность основной и побочной продукции всех культур в севооборотах по принятым методикам (Растениеводство: Практикум, 1996).

Определение количества и качества сырой клейковины в зерне, энергии прорастания и способности прорастания, натуры, массы 1000 семян проводились по ГОСТу (Зерно. Методы анализа, 1998).

Математическая обработка данных проводилась методом дисперсионного анализа (Б.А. Доспехов, 1985).

Биоэнергетическую оценку агроэкосистем проводили по методике Е.И. Базарова и Е.В. Глинки (1983).

Во все годы проведения исследований в полевых опытах возделывались районированные и внесенные в Реестр сельскохозяйственные культуры.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Изменение агрофизических свойств почвы под влиянием факторов биологизации

В качестве основных агрофизических показателей почвы используются следующие: плотность сложения, структурное состояние, водные и воздушные свойства.

Среди водных свойств почвы наиболее важными показателями являются - влажность и запасы продуктивной влаги.

При возделывании сидеральных культур в парах одним из вопросов является их влияние на запасы почвенной влаги. В период вегетации сидераты потребляют влагу из почвенных запасов. При возделывании озимой пшеницы по сидеральным парам необходимо, чтобы к моменту её посева запасов влаги хватило для появления всходов и начального развития растений. Соблюдение сроков запашки сидеральной массы (1,5--2 месяца до посева озимой пшеницы) позволяет накопить достаточный запас влаги и, таким образом, снять этот вопрос.

Кроме того, поля, занятые сидеральными культурами, более продуктивно усваивают осадки весенне-летнего периода и более защищены от процессов водной и ветровой эрозии по сравнению с полем чистого пара.

В период проведения исследований мы наблюдали за динамикой влажности почвы в звене предшественник--озимая пшеница. Особое внимание уделялось вопросу о способности сидеральных и занятых паров накапливать запас влаги, необходимый для нормального начального развития озимой пшеницы. Интересны так же данные по динамике влажности под озимой пшеницей в звене предшественник--озимые (табл. 2).

2. Влажность пахотного слоя почвы под озимой пшеницей (первая ротация, 1997-2000 гг.)

Варианты опыта	Влажность по срокам взятия проб, %
	при посеве	кущение (весной)	цветение	перед уборкой
Сидеральный пар	18,74	22,18	22,77	25,71
Сидеральный пар + навоз	20,11	22,46	25,65	25,33
Занятый пар	16,85	19,41	23,10	25,36
Занятый пар + навоз	16,89	21,55	25,85	25,54
Чистый пар	18,41	23,58	22,40	25,64
Чистый пар + навоз	20,22	23,83	24,55	25,31
Зелёная масса	18,96	22,78	22,47	25,62
Зелёная масса + навоз	20,22	18,66	25,48	25,44
НСР₀₅	1,35	1,15	0,67	1,21

Определение влажности пахотного слоя почвы во время посева озимой пшеницы выявил разницу между опытными вариантами. Наибольшей она была в парных комбинациях вариантов: чистый пар и сидеральный пар + навоз. В комбинации занятого пара (без - и с навозом) разница во влажности почвы не была обнаружена. Кроме того, сравнивая варианты сидерального, занятого, чистого пара и зелёной массы, внесенной извне, мы видим что влажность выровнялась и различий не наблюдалось. Такое же положение складывалось и при применении навоза.

Во время кущения разница по влажности не наблюдалось в парных комбинациях сидерального пара и чистого пара. Наименьшей влажностью обладала почва под вариантом зелёная масса + навоз, наибольшей--чистый пар.

Ко времени цветения озимой пшеницы влажность на вариантах совместного применения изучаемых факторов с навозом была значительно выше чем без применения. К концу вегетации озимой пшеницы влажность по всем вариантам выровнивалась и имела более высокие значения за счёт выпадения осадков в период вегетации.

Использование на удобрение соломы также оказывает значительное влияние на влажность почвы.

Наблюдения за влажностью почвы показали, что на всех вариантах с соломой почва обычно содержит несколько больше влаги. Исключение составляют те случаи, когда выпадает избыточное количество осадков. В этом случае почва на вариантах с внесением соломы просыхает быстрее, чем без её использования (табл. 3).

3. Влажность почвы под культурами севооборота в слое 0-30 см, % (1997-2000 г.)

Культура	Вариант	Срок определения
		всходы	Цветение *	уборка
Вико-овсяная смесь	без соломы	22,23	21,65	--
	с соломой	22,35	22,96	--
Озимая пшеница	без соломы	23,11	14,58	15,83
	с соломой	22,89	15,63	16,31
Сахарная свекла	без соломы	19,46	19,98	25,06
	с соломой	20,06	20,38	25,36
Ячмень	без соломы	18,78	12,72	16,98
	последействие соломы	19,17	13,27	17,66

Примечание: * - у сахарной свеклы - фаза смыкания рядков

Так, в среднем за ротацию севооборота под сахарной свёклой в фазу всходов на вариантах с соломой влажность почвы была на 0,72% выше, чем без её применения. В период смыкания рядков различий практически не наблюдалось. При уборке влажность почвы на контроле была немного выше варианта с внесением соломы - 27,07 и 26,89% соответственно. В среднем за все годы исследований влажность также выше на вариантах с внесением соломы.

Нами проводилось изучение плотности сложения пахотного слоя почвы при действии различных факторов биологизации в звене севооборота: пар - озимая пшеница, где изучались различные виды паров и использование навоза. Наиболее интересные данные могут быть получены при изучении динамики изменения плотности сложения почвы в процессе микробиологического разложения органической массы.

Изучение различных факторов биологизации в паровых полях показало, что они оказывают значительное влияние на плотность сложения пахотного слоя почвы (табл. 4.).

4. Плотность сложения пахотного слоя почвы под озимой пшеницей (первая ротация, 1997--2000 гг.)

Предшественники озимой пшеницы	Плотность по фазам вегетации, г/см³
	при посеве	кущение (весной)	цветение	перед уборкой
Чистый пар	1,29	1,22	1,22	1,22
Чистый пар + навоз	1,26	1,20	1,20	1,19
Сидеральный пар	1,27	1,22	1,24	1,22
Сидеральный пар + навоз	1,23	1,21	1,20	1,20
Занятый пар	1,34	1,28	1,24	1,22
Занятый пар + навоз	1,32	1,25	1,20	1,19
Зелёная масса извне	1,29	1,25	1,225	1,215
Зелёная масса извне + навоз	1,25	1,22	1,195	1,187
НСР₀₅	0,02	0,02	0,02	0,01

Наибольшие различия в плотности сложения пахотного слоя почвы по вариантам исследований наблюдались при посеве и в фазу весеннего кущения озимой пшеницы.

Значительное влияние на агрофизические свойства почвы, в том числе и на её плотность оказывает использование на удобрение соломы. Так на вариантах с внесением побочной продукции озимой пшеницы под сахарную свёклу плотность почвы была ниже, чем без неё. Наибольшие величины разницы в среднем за ротацию севооборота (0,062 и 0,086 г/см³) наблюдается в период смыкания рядков. В самые большие различия в плотности почвы при уборке достигали 0,049 г/см³табл. 4).

Наблюдаются значительные различия в плотности и по годам, что объясняется погодными условиями. Но в целом, в вариантах с внесением соломы агрофизические показатели почвы были более благоприятны для произрастания растений.

5. Плотность сложения пахотного слоя почвы под культурами севооборота (среднее за ротацию 1997-2000 гг.)

Культуры севооборота	Варианты опыта	Плотность сложения, г/см²
		всходы	цветение*	уборка
Озимая пшеница	без соломы	1,225	1,298	1,307
	с соломой	1,203	1,221	1,244
Сахарная свекла	без соломы	1,161	1,253	1,292
	с соломой	1,155	1,191	1,254
Ячмень	без соломы	1,225	1,291	1,316
	последействие соломы	1,212	1,253	1,264
Вико-овсяная смесь	без соломы	1,183	1,198	-
	с соломой	1,197	1,213	-

Примечание: * - у сахарной свеклы фаза смыкания рядков

Под другими культурами плотность почвы на вариантах где вносилась солома плотность почвы была ниже во все сроки её определения. На озимой пшенице на 0,0,22-0,077г/см³, на вико-овсяной смеси на 0,014-0,015г/см³ и на ячмене на 0,013-0,052. Наибольшая разница между вариантами у озимой пшеницы и у вико-овсяной смеси в фазу цветения-0,077 и 0,015г/см³ соответственно. У ячменя наибольшие различия при уборке-0,052г/см³.

Важным агрофизическим показателем плодородия почвы является её структурное состояние. В агрономическом отношении наибольшую значимость имеют такие показатели, как содержание водопрочной макроструктуры и пыли (агрегатов мельче 0,25 мм).

Влияние применяемых факторов биологизации на структурное состояние почвы проводилось на сахарной свекле, которая в севообороте возделывалась после озимой пшеницы и испытывала последействие навоза и сидерата, а также - непосредственное действие заделываемой в почву соломы озимой пшеницы (табл. 6).

6. Структура почвы под сахарной свеклой (фаза смыкание рядков, 1997-1998 гг,)

Факторы биологизации	Содержание агрегатов 0,25-10 мм, %	Коэффициент структурности ( К )
	воздушно-сухих	водо- прочных
1. Контроль	50,7	48,6	0,94
2. Побочная продукция	57,4	52,4	1,10
3. Зеленое удобрение	52,6	50,5	1,02
4. Побочная продукция + зеленое удобрение	59,5	53,2	1,11
5. Навоз	53,5	51,0	1,04
6. Навоз + побочная продукция	58,4	52,8	1,12
7. Зеленое удобрение + навоз	55,4	51,3	1,05
8. Зеленое удобрение + навоз + побочная продукция	61,6	55,6	1,25

Общее структурное состояние почвы оценивается как удовлетворительное. Это, вероятно, связано с тем, что сахарная свекла является пропашной культурой и интенсивные обработки приводят к разрушению структуры.

В варианте с использованием на удобрение побочной продукции, варианте с внесением её и навоза и в варианте с применением всех факторов биологизации содержание водопрочных агрегатов значительно увеличивается.

2. Биологические показатели плодородия почвы

В повышении плодородия почвы огромное значение имеет биохимическая деятельность различных микроорганизмов. Основным источником органического вещества в почве являются высшие растения. При внесении их массы в почву происходит усиление микробиологической деятельности.

Нами проводилось изучение динамики численности двух основных групп почвенных микроорганизмов: грибов и бактерий. Результаты этих наблюдений приведены в таблицах 7 и 8.

Анализ данные таблицы 7 показывает, что количества грибов зависело от способа использования зелёной массы и навоза.

7. Влияние факторов биологизации в парах на численность грибов в пахотном слое (среда Чапека)

Варианты опыта	Численность грибов, тыс/г. абс. сух. почвы по фазам вегетации оз. пшеницы
	посев	возобновление весен. вегетации	цветение
Сидеральный пар + навоз	55,2	45,2	44,4
Сидеральный пар	49,2	47,4	46,5
Занятый пар + навоз	58,2	47,9	49,2
Занятый пар	49,4	44,2	49,0
Зелёная масса + навоз	47,8	44,1	45,6
Зелёная масса	45,0	44,8	44,6
Чистый пар + навоз	46,1	42,1	43,0
Чистый пар	41,0	41,4	40,6

Микроорганизмы в ризосфере накапливают различные продукты метаболизма--органические кислоты, аминокислоты, витамины, антибиотики, ферменты, которые влияют на развитие растений, и в то же время они освобождают растение от накапливающихся вредных выделений.

Варианты зелёная масса и чистый пар с навозом не отличались от контрольного (чистый пар), но численность грибов в остальных вариантах опыта была заметно выше. По этому показателю выделялся вариант занятого пара с навозом.

Самое высокое содержание почвенных грибов по всем вариантам опыта наблюдалось в момент посева озимой пшеницы, то есть через полтора месяца после запашки зёленой массы и навоза. В дальнейшем оно понижалось, причём содержание грибной микрофлоры становилось ниже начального уровня, но в вариантах зелёная масса и чистый пар с навозом содержание грибов повысилось по сравнению с первоначальным. При сравнении вариантов с применением навоза и без него видно, что внесение навоза положительно сказалось на количестве грибов.

По полученным экспериментальным результатам можно заключить следующее:

- использование органического вещества различной природы в качестве органического удобрения оказывает стимулирующий эффект на развитие почвенной микрофлоры;

- примерно через полтора месяца количество почвенных грибов достигает наивысшего значения, а затем начинает снижаться;

- совместное действие сидерации и навоза превосходит их раздельное действие.

В почве, наряду с грибной микрофлорой, присутствуют и играют заметную роль в трансформации органического вещества и бактериальные формы микроорганизмов.

Применение в парах навоза и запашка зеленой массы сидеральных культур оказывают воздействие на все имеющиеся в почве группы микроорганизмов.

При использовании факторов биологизации особый интерес вызывает группа микроорганизмов, усваивающих органические формы азота, которые непосредственно участвуют в разложении заделываемой в почву органической массы.

Для определения относительного показателя биогенности почвы (отношение численности бактерий к численности грибов) было определено содержание бактериальных форм микроорганизмов по вариантам опыта. Данные по численности бактерий, усваивающих органические формы азота, представлены в таблице 8.

8. Влияние факторов биологизации в паровом поле на численность бактерий в пахотном слое (на МПА)

Варианты опыта	Численность бактерий, млн/г. абс. сухой почвы по фазам вегетации оз. пшеницы
	посев	возобновление весен. вегетации	цветение
Сидеральный пар + навоз	5,79	5,56	5,51
Сидеральный пар	6,62	5,70	5,89
Занятый пар + навоз	7,86	5,56	6,13
Занятый пар	4,48	5,58	5,83
Зелёная масса + навоз	5,60	5,27	5,68
Зелёная масса	5,58	5,22	5,36
Чистый пар + навоз	5,17	5,25	6,45
Чистый пар	5,19	5,31	5,49

Данные таблицы показывают, что различные способы использования фитомассы растений и навоза не оказали заметного влияния на количество почвенных бактерий, усваивающих органические формы азота.

При внесении в почву легкодоступного питательного субстрата, каковым и является зелёная масса растений, происходит заметное повышение численности почвенных микроорганизмов, особенно грибных форм. На динамику бактериальных форм почвенной микрофлоры сидерация оказывает менее заметное воздействие.

Для оценки активности почвенной микрофлоры под культурами изучаемого севооборота использовался показатель биологической активности почвы, которую определяли методом разложения (метод аппликаций) льняных полотен. Этот метод определения биологической активности почвы показывает активность целлюлозоразрушающих бактерий, под действием которых происходит разложение соломистой органической массы (табл. 9).

Наибольший процент разложения льняного полотна отмечен в варианте, где применяли сидеральную массу и навоз (варианты 7, 8), также биологическая активность почвы повышалась в вариантах, где вносили солому.

Установлено, что под озимой пшеницей, в варианте, где применяли сидерацию совместно с внесением навоза, процент разложения льняного полотна выше, чем в других вариантах и под последующими культурами. В вариантах, где вносили только сидеральную массу (вариант 3) процент разложения льняного полотна примерно равен этому показателю, в вариантах, где вносили один навоз в занятом пару.

Самая низкая биологическая активность отмечена в вариантах, где предшественником озимой пшеницы был занятый пар, что также прослеживается и под остальными культурами. Наибольший процент разложения льняного полотна - 62,6 был в варианте 7 (сидеральный пар + навоз), наименьший - 36,4 по занятому пару.

Под сахарной свеклой (с 1999 г. - картофель) наибольшее разложение льняного полотна было отмечено в варианте 8 (навоз + сидерация + солома) - 60,4 %, наименьшее в варианте 1 - 31,7 % (занятый пар). Заметно повышается биологическая активность почвы в вариантах, где вносили солому под сахарную свеклу (картофель) (2, 4, 6, 8 варианты), по сравнению с теми вариантами, где ее не вносили.

По сравнению с интенсивностью разложения льняного полотна под озимой пшеницей, этот показатель под сахарной свеклой (с 1999 г. - картофелем) несколько ниже. Это объясняется тем, что в зеленых растениях, вносимых в почву в качестве удобрения, и навозе, значительно больше выделяется энергии, необходимой для питания микроорганизмов по сравнению с соломой.

9. Биологическая активность почвы под культурами севооборота (среднее за 1997-1998 г.г.)

Варианты	Разложение льняного полотна, в %
	Озимая пшеница	Сахарная свекла	Ячмень
1. Контроль	36,4	31,7	33,4
2. Побочная продукция	-	36,5	32,9
3. Зеленое удобрение	46,7	38,6	36,2
4. Побочная продукция + зеленое удобрение		39,7	37,5
5. Навоз	44,4	41,3	37,8
6. Навоз + побочная продукция	-	48,9	39,2
7. Зеленое удобрение + навоз	62,6	50,9	42,7
8. Зеленое удобрение + навоз + побочная продукция	-	60,4	44,7
Залежь	26,3

Под ячменем расхождения по вариантам опыта заметно сглаживаются, и заметно снижается интенсивность разложения льняного полотна, по сравнению с этим показателем под озимой пшеницей и сахарной свеклой. Наибольший процент разложения наблюдается в 8 варианте - 44,7 % (прослеживается последействие навоза, сидератов и соломы), а наименьший в варианте 2 - 32,9 %.

Под естественной экосистемой процент разложение льняного полотна был ниже всех показателей по вариантам и составил в среднем 26,3 %, это можно объяснить тем, что сорные растения произрастающие на залежном участке, имея мощную корневую систему, иссушают верхние слои почвы. В результате чего, снижается влажность в верхних слоях почвы, необходимого фактора жизни почвенных микроорганизмов и из-за снижения этого показателя снижается общая микробиологическая активность почвы под залежью.

Также следует отметить, что на биологическую активность почвы оказывают большое влияние погодные условия, которые обусловливают влажность пахотного слоя и оказывают влияние на температурный режим почвы.

Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод о том, что внесение различных видов органических удобрений, способствует увеличению численности почвенных микроорганизмов (судя по проценту разложения льняного полотна). Это объясняется тем, что для большинства микроорганизмов вносимая в почву органика служит основным источником питания и энергии.

3. Засоренность посевов при применении факторов биологизации земледелия

Наиболее эффективным методом борьбы с сорной растительностью является применение гербицидов. Однако при высокой их стоимости и финансовом состоянии сельскохозяйственных предприятий они стали недоступны. Кроме того, при применении гербицидов нарушается экологическое равновесие в экосистемах.

При использовании биологических факторов повышения плодородия почв и отказе от применения химических средств борьбы с сорняками большое значение отводится севооборотам, системам обработки почвы и другим факторам, повышающим общую устойчивость агроэкосистем к сорной растительности.

Численность сорняков учитывали фазы кущения озимой пшеницы и ячменя и перед их уборкой культурных растений. Засоренность сахарной свеклы учитывали в фазу появления 5-6 листа и перед уборкой.

Наименьшая численность сорняков наблюдалась при размещении озимой пшеницы по чистому и сидеральному парам - 41,0 и 43,7 шт./м² соответственно. По сидеральному пару сорняков было больше по сравнению с чистым паром. Наибольшая засоренность её посевов наблюдается по чистому и занятому парам с внесением навоза. Количество сорняков по сидеральному пару с внесением навоза составило - 73,0 шт./м², что близко к контролю - 73,7 шт./м².

В посевах сахарной свеклы преобладали малолетние яровые поздние сорняки щетинник сизый и куриное просо, а в посевах ячменя - яровые ранние горчица полевая, горец вьюнковый, марь белая, редька полевая, фиалка полевая и др. Их численность составляла 76-87 % от всех видов сорняков в посевах. Доля многолетних сорняков в посевах была не значительной - 2,5 - 5%.

Большой интерес представляет определение потенциальной засоренности. В связи с этим, была определена засоренность почвы семенами сорняков под ячменем - культурой, замыкающей ротацию севооборота. При учете количества семян сорняков в пахотном слое было установлено, что использование на удобрение побочной продукции способствует увеличению в почве количества семян сорных растений (табл. 10).

10. Засоренность почвы семенами сорняков од ячменем (среднее за 3 года)

Варианты опыта	Количество семян сорняков по слоям почвы, млн. шт./га
	0-10 см	10-20 см	20-30 см	0-30см
1. Контроль	405,5	281,3	197,3	884,1
2. Побочная продукция	464,0	259,4	186,3	909,7
3. Зеленое удобрение	284, 4	215,6	146,1	610,1
4. Побочная продукция + зеленое удобрение	285,0	208,2	171,7	664,9
5. Навоз	577,2	438,4	211,9	1227,5
6. Навоз + побочная продукция	730,6	398,2	193,8	1322,5
7. Зеленое удобрение + навоз	453,0	281,3	197,3	931,6
8. Зеленое удобрение + навоз + побочная продукция	453,0	285,0	219,2	957,2

Применение зеленого удобрения в чистом виде, а также - совместно с соломой в значительной степени способствовало снижению засоренности почвы. Использование навоза в недостаточно перепревшей форме резко увеличивает засоренность пахотного слоя почвы семенами сорняков - до 1227,5 - 1322,5 млн. шт./га.

4. Содержание и динамика элементов питания в почве

Элементы питания растений относятся к факторам внешней среды и в то же время принципиально отличны от ряда других факторов (температуры, рН и т.д.), так как в процессе поглощения превращаются из внешнего фактора среды во внутренний фактор питания растительного организма.

Темно-серые лесные почвы характеризуются значительной аккумуляцией органического вещества, мощным гумусовым горизонтом, фульватно-гуматным составом гумуса, слабой морфологической и химической дифференциацией профиля и кислотностью.

Внесение органических удобрений способствует повышению плодородия почвы, ее окультуриванию, усилению аэрации и микробиологической деятельности.

В наших исследованиях отмечено, что применяемые средств биологизации по-разному влияли на содержание доступного фосфора и калия в почве (табл.11).

11. Динамика фосфора в вариантах опыта

Варианты опыта	Содержание Р₂ О₅, мг/100 г. почвы
	посев	возобн. весенней вегетации	цветение	уборка
1. Сидеральный пар + навоз	18,62	17,81	16,82	16,08
2. Сидеральный пар	15,36	14,80	14,01	13,44
3. Занятый пар + навоз	15,68	15,34	14,16	13,86
4. Занятый пар	12,92	12,38	11,72	11,22
5. Чистый пар + навоз	15,12	16,23	14,03	14,08
6. Чистый пар	13,48	13,68	12,76	12,90
7. Зеленая масса + навоз	19,30	18,34	17,25	16,54
8. Зеленая масса	16,41	15,54	14,842	14,698

При посеве озимой пшеницы содержание в почве доступного фосфора в вариантах занятый пар и чистый пар было меньше, чем при посеве вико-овсяной смеси. По-видимому, минерализации пожнивно-корневых остатков не достаточно, чтобы восполнить затраты фосфора на создание зелёной массы. Снижение содержания фосфора в чистом пару можно объяснить закреплением части минерального фосфора в составе микробной биомассы; кроме того, в чистом пару сильно развиты деструктивные процессы и миграция минеральных элементов по профилю почвы, в значительной мере обедняющих пахотный слой минеральными веществами.

В вариантах опыта с применением сидерации совместно с навозом, содержание Р₂О₅, определённое перед посевом озимой пшеницы, превышало содержание доступного фосфора перед посевом вико-овса. В варианте сидерального пара наблюдалось незначительное снижение содержания фосфора.

Динамика обменного калия по вариантах опыта представлена в таблице 12.

12. Динамика обменного калия в вариантах опыта

Варианты опыта	Содержание К₂ О, мг/100 г. почвы
	посев	возобн. весенней вегетации	цветение	уборка
1. Сидеральный пар + навоз	28,80	27,44	25,75	24,38
2. Сидеральный пар	20,96	19,69	18,84	17,64
3. Занятый пар + навоз	19,62	19,52	17,62	17,62
4. Занятый пар	12,24	11,12	10,25	9,34
5. Чистый пар + навоз