Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Специальность 25.00.26 - Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Тема

Почвенно-географические аспекты адаптивно-ландшафтного земледелия на территории Северо-Западного Прикаспия (на примере Астраханской области)

Магер Галина Евгеньевна

Астрахань - 2009

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Астраханский государственный университет» ГНУ «Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия» РАСХН

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор Бармин Александр Николаевич

Официальные оппоненты:

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Шахмедов Иршат Шакирович

Кандидат географических наук, доцент Глаголев Станислав Борисович

Ведущая организация:

Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия (ВГСХА)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Астраханского государственного университета

Текст автореферата размещен на официальном сайте Астраханского государственного университета

Отзыв на автореферат (2 экземпляра, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, д.1, АГУ, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 212.009.04.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук, доцент М.М. Иолин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Одной из главных задач современного земледелия Юга России является дальнейший рост производства качественного зерна и другой сельскохозяйственной продукции на основе применения регионально разработанных, научно обоснованных систем земледелия, предусматривающих сохранение и повышение плодородия почв.

Серьезной помехой для производства зерна является подверженность территории Поволжского региона засухам и дефляции.

В решении этих проблем одно из важнейших мест принадлежит совершенствованию приемов основной обработки почвы в севооборотах.

Актуальность рассматриваемой нами проблемы возрастает в связи с массовым внедрением во многих зерносеющих регионах страны плоскорезной, безотвальной и поверхностной обработок почвы. Совершенствование технологических приемов системы богарного земледелия своевременно и актуально.

В связи с этим обоснование различных систем обработки почвы в эрозионно-опасных, засушливых условиях Северо-Западного Прикаспия приобрело решающее эколого-экономическое значение.

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в изучении агроклиматических и почвенных основ оптимизации функционирования агроландшафтов яровых зерновых культур и научное обоснование путей повышения их продуктивности.

В соответствии с поставленной целью решались задачи:

1. комплексная характеристика природно-ресурсного потенциала Астраханской области;

2. оценка современного состояния и выявление проблем землепользования Астраханской области;

3. выявление агроклиматических и почвенных параметров оптимизации функционирования и размещения агроландшафтов яровых зерновых культур;

4. разработка способа разделки пласта многолетних мятликовых трав в системе основной обработки пара;

5. эколого-экономическая оценка эффективности систем богарного земледелия по различным сценариям их ведения.

Научная новизна. Впервые в условиях Астраханской области выявлены агроклиматические и почвенные параметры оптимизации функционирования и размещения агроландшафтов яровых зерновых культур, обеспечивающие повышение адаптивности земледелия в условиях неравномерного распределения факторов природной среды, способствующие стабилизации сельскохозяйственного производства.

Для исследуемого региона составлена тематическая карта «Распространение пахотно-пригодных площадей на территории Северо-Западного Прикаспия (на примере Астраханской области)».

Проведена сравнительная оценка трех способов обработки почвы в четырехпольном зернопаровом севообороте, развернутом во времени и в пространстве, с выводным полем многолетних мятликовых трав.

Детально изучено влияние отвального, безотвального и поверхностного способов основной обработки почвы после сеяных многолетних трав на агроводнофизические свойства почвы, баланс органического вещества и продуктивность ранних мятликовых культур по мере удаленности от парового поля.

Впервые введена комбинированная обработка, включающая дискование пласта многолетних трав БДТ-3,0 (0,10…0,12 м) с последующим рыхлением стойкой СибИМЭ (0,25…0,27 м). Получен патент РФ на изобретение №2282337.

Практическая значимость. Использование рекомендаций в сельскохозяйственном производстве позволит в значительной степени снизить эколого-экономические и энергетические затраты при возделывании зерновых культур, сохранить и повысить плодородие почвы, защитить ее от эрозионных процессов, повысить урожайность и качество продукции зерновых культур.

Апробация работы. Полученные результаты прошли широкую производственную проверку с 2007 гг. на опытных полях ОНО «Нижняя Волга». Основные результаты исследований докладывались на ежегодных заседаниях ученого совета Прикаспийского НИИ аридного земледелия (2004-2007 гг.), на конференциях: Международной научно-практической конференции «Научно-технологические аспекты развития сельского хозяйства Прикаспия» (Соленое Займище, 2005 г.), Международной научно-практической конференции «Перспективы развития аридных территорий Российской Федерации через интеграцию науки и практики» (Соленое Займище, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе одна работа в рекомендованных ВАК РФ изданиях. Получен патент РФ на изобретение №2282337.

Основные положения, выносимые на защиту:

- анализ агроэкологических факторов, определяющих возможности производственного использования земельных ресурсов;

- влияние мезорельефа на агрохимические, водно-физические свойства светло-каштановых почв и продуктивность ранних яровых культур семейства мятликовых;

- влияние способов обработки раннего пара на баланс органического вещества, агроводнофизические свойства пахотного слоя и продуктивность ранних колосовых культур;

- экономическая и эколого-энергетическая оценка эффективности аграрного использования земель Северо-Западного Прикаспия.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству, списка литературы и приложений. Работа изложена на 171 страницах компьютерного текста, содержит 28 таблиц, 13 рисунков, 12 приложений. Список литературы содержит 206 источников.

Выражаю благодарность директору Прикаспийского НИИ аридного земледелия, академику РАСХН В.П. Зволинскому за помощь в анализе и обобщении полученных результатов. Особую признательность выражаю научному руководителю, доктору географических наук, профессору АГУ А.Н. Бармину и научному консультанту, заведующему отделом аридного земледелия ПНИИАЗ, кандидату сельскохозяйственных наук В.И. Мухортову за большую помощь при подготовке диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Природно-ресурсный потенциал аграрного производства Астраханской области

Астраханская область расположена на юго-востоке Восточно-Европейской равнины, в умеренных широтах, в зоне северных полупустынь и занимает территорию в 57,6 тыс. кмІ.

Имеющиеся геологические данные показывают, что Прикаспийская низменность является бассейном осадочных пород морского происхождения (Страхов, 1937).

В геоморфологическом плане район исследований представлен субгоризонтальной аккумулятивной равниной, дренированной крупной речной долиной р. Волги. Долина врезана в поверхность низменной равнины Северного Прикаспия. Относительная глубина долины по сравнению с прилегающими степными районами заметно уменьшается к дельте.

Средняя температура января - 9-10С, июля - 24-25С. Безморозный период длится 160-170 дней. Годовая сумма положительных температур воздуха (выше 0С) составляет 3400-3450С. В среднем за год выпадает 250-300 мм осадков.

Специфика почвенного покрова Астраханской области - его неоднородность. В северной ее части светло-каштановые разной степени солонцеватости почвы занимают доминирующее положение. По мере продвижения на юг светло-каштановые почвы сменяются бурыми полупустынными (Зволинский,1996; Кононов, 1995; Мухортов, 2005).

Растительный мир Астраханской области представлен видами, характерными для пустынь и полупустынь (Цаценкин, 1962; Лавелина и др., 1998). На территории области произрастает 24 вида редких и исчезающих растений, занесенных в Красную книгу РФ.

Глава 2. История развития земледелия региона и современное состояние землепользования Астраханской области

Все системы земледелия прошлых периодов, решая главную задачу получения наибольших урожаев, в той или иной мере пытались регулировать плодородие почвы.

Наиболее древним (примитивным) системам земледелия присуща низкая продуктивность пашни и крайне медленное восстановление плодородия почвы за счет природных факторов: (подсечная и огневая система земледелия) и зарастания естественной растительностью (залежная и переложная системы земледелия) (Каштанов и др., 1994).

При анализе этапов в истории развития земледелия Астраханской области были выделены изменения в хозяйственной деятельности региона (табл. 1).

Таблица 1

Этапы развития земледелия Астраханской области

Этапы	Периоды	Виды природопользования
I этап	Начало Русской Астрахани XVI-XVII век	Развитие местного садоводства и огородничества
II этап	Астраханская губерния XVIII век	Огородничество, садоводство, бахчеводство переселенцами из Воронежской, Курской, Тамбовской губерний
	Астраханский край, XIX век	Смена способов земледелия (изменение нормы высева, смена сохи на более тяжелый плуг); огородничество, садоводство, виноградарство и бахчеводство
	Астраханский край Начало XX века	Упадок сельскохозяйственного производства, сплошная коллективизация, орошаемое земледелие, расширение посевных площадей
III этап	Астраханский край, 2-я половина XX столетия	Развитие и механизация сельского хозяйства; увеличение площадей оросительных систем; в 60-е годы возрастающими темпами развивалось растениеводство. Укрупнение хозяйств, реорганизация машинно-тракторных станций
	Астраханская область, Конец XX начало XXI столетия	Сельскохозяйственная деятельность сокращается (посевные площади уменьшились на 139,7 тыс. га; сокращение скота на 30-70%)

Земельный фонд области, по данным государственного кадастра земель, на 01.01.07 составляет 5292,4 тыс. га. Из них преобладают земли сельскохозяйственного назначения - 3426,8 тыс. га (64,7%); населенных пунктов - 82,8 тыс. га (1,6%); промышленности, обороны и иного назначения -536,1 тыс. га (10,1%); особо охраняемых территорий - 88,1 тыс. га (1,7%); государственного лесного фонда- 190,8 тыс. га (3,6%); водного фонда - 419,6 тыс. га (7,9%); земли запаса - 548,2 тыс. га (10,3%).

Распределение по категориям показывает преобладание в структуре земельного фонда Астраханской области земель сельскохозяйственного назначения - 64,7%, земли запаса составляют (10,3%).

Земли сельскохозяйственного назначения увеличились по сравнению с 2005 г. на 71,1% тыс. га. Такое увеличение объясняется в основном тем, что сельскохозяйственные угодья из земель запаса (69,8 тыс. га), водного фонда (0,5 тыс. га), промышленности (0,8 тыс. га) переведены в категорию земель сельхозназначения для расширения крестьянского (фермерского) хозяйства, личного подсобного хозяйства.

В регионе аридного земледелия для получения высоких урожаев зерновых культур эволюция земледелия проходила параллельно усовершенствованию орудий обработки (Ракитников, 1970).

Разработка влагосохраняющих технологий земледелия в условиях недостаточного выпадения осадков и плохих водно-физических свойств светло-каштановых и бурых почв включает изучение различных способов и глубины обработки почвы (Юферов, 1965; Попов, 1977; Кононов, 1992).

В настоящее время созданы новые конструкции орудий и рабочих органов для безотвальной обработки (чизель, параплау, стойка СибИМЭ). Эти орудия по сравнению с обычным плугом дают экономию топлива, снижают себестоимость продукции, обеспечивают рост производительности труда и снижают эрозию почв (Захаров, Гурова, 1991).

Глава 3. Объекты, этапы, район и методы исследований

Камерально-аналитическая часть исследований по изучению потенциальных ресурсов богарных пахотных угодий проводилась по методикам, изложенным в работах «Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий, 2005», «Методика агроэкологической типизации земель в агроландшафте, 2004», на основе топографических и геоботанических карт, аэрофотоснимков, фондового материала геоботанических и комплексных экспедиций ПНИИАЗ, МГУ и РУДН за 1992-2007 гг.

Работа проводилась по следующей схеме:

- пространственное варьирование объектов;

- оценка пригодности земель варианту использования;

- минимализация экологических и экономических рисков в аридном земледелии.

Экспериментальная часть исследований по разработке мероприятий повышения их продуктивности проводилась с 2003 по 2007 гг. на опытном поле ОНО «Нижняя Волга». Высевался районированный сорт ячменя ярового - «Южный». Посев проводился после раннего пара, предшественником которого являлся житняк гребневидный четвертого года жизни.

Размещение - систематическое со смещением вариантов, повторность делянок в опыте трехкратная. Размер опытных делянок первого порядка: ширина - 25 м, длина - 104 м. Размер учетных делянок: ширина - 8,4 м, длина - 100 м, площадь - 840 м².

Выбор земельного участка и его почвенно-агрохимическое обследование проводились с учетом рекомендаций и методических указаний по проведению полевых исследований (Панников, 1975, 1976, 1980; Литлл, Хиллз, 1981; Доспехов, 1979). Опыт закладывался по следующей схеме:

Варианты основных обработок подъема раннего пара (Фактор А). Прямое действие:	Культура (Фактор В)
Отвальная вспашка плугом ПН-4-35, Н = 0,25…0,27 м; Поверхностная обработка БДТ-3,0, Н = 0,10…0,12 м + рыхление стойкой СибИМЭ, Н = 0,25…0,27 м; Поверхностная обработка БДТ-3,0, Н = 0,10…0,12 м.	Ячмень яровой
Последействие*: Отвальная вспашка плугом ПН-4-35, Н=0,25…0,27 м; Поверхностная обработка БДТ-3.0, Н=0,10…0,12 м + рыхление стойкой СибИМЭ, Н = 0,25…0,27 м; Поверхностная обработка БДТ-3,0, Н=0,10…0,12 м.	Ячмень яровой

Примечание: *- последействие изучаемых вариантов проводилось по фону отвальной вспашки плугом ПН-4-35 на глубину 0,25…0,27 м.

В ходе опыта предусматривалось проведение следующих сопутствующих наблюдений:

- метеорологические наблюдения - по методике Гидрометеослужбы (1973) по данным Черноярской метеостанции и метеопоста ГНУ ПНИИАЗ (с. Соленое Займище);

- влажность почвы определялась по всходам и в полную спелость до глубины 1,00 м термовесовым методом по слоям в 0,1 м;

- суммарное водопотребление за вегетацию определяли методом водного баланса по А.И. Костякову (1960);

- плотность сложения почвы - методом режущего кольца (Растворова, 1983);

- биологическая активность почвы - методом льняных полотен «аппликаций» (Звягинцев и др., 1980);

- сноповой анализ с определением элементов структуры урожая проводился по общепринятой методике перед уборкой по мере созревания;

- экспериментальные данные обработаны методами дисперсионного и корреляционного анализов (Доспехов, 1979) с использованием ПВК;

- экономическая эффективность различных способов основной обработки почвы подсчитывалась по методике МСХ России;

- биоэнергетическая оценка проведена в соответствии с рекомендациями «Энергетическая оценка технологий возделывания сельскохозяйственных культур» (1994).

Глава 4. Региональные особенности оптимизации возделывания зерновых культур в Астраханской области

Агроландшафтное картографирование в целях повышения ведения систем богарного земледелия. Почвенно-географические и климатические условия Северо-Запада Прикаспийской низменности характеризуются рядом особенностей, которые оказывают значительное влияние на развитие сельскохозяйственного производства и которые были проанализированы на первом этапе исследований.

Относительно погодных условий для ранних яровых колосовых культур они выглядят следующим образом (рис. 1).

Этапы органо-генеза

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX, X

XI

XII

Фаза роста и развития

про-рас-тание

всходы 3-ий лист

кущение

выход в трубку

рост стебля

колошение (цветение)

спелость

Отношение к влаге

50…60%

12-150

Отношение к теплу

16…230

< 7 атм.

Осмотическое давление (засоление)

Рис. 1. Экологический оптимум роста и развития ярового ячменя

Потребление воды яровыми колосовыми культурами в течение вегетационного периода неравномерно. Критическим периодом считается фаза выхода в трубку и колошения.

Данные культуры не предъявляют высоких требований к температуре, переносят непродолжительные заморозки, довольно устойчивы к высоким температурам и среднеустойчивы к засолению.

Ландшафты с осадками более 250 мм потенциально пригодны для возделывания яровых ячменя и пшеницы. Сюда относятся Волго-Сарпинский и Сарпинский ландшафты с южной границей по с. Никольское.

Согласно значениям гидротермического коэффициента Селянинова (1960), рассматриваемая территория по условиям увлажнения характеризуется как засушливая (1,0-0,7), очень засушливая (0,7-0,4) и сухая (<0,4) при рассмотрении ее с севера на юг.

Направление производственного использования земельных ресурсов определяется условиями рельефа - общим характером, наличием склонов различной крутизны и длины, характером мезорельефа.

Дальнейшие исследования проводили на опытных участках ГНУ ПНИИАЗ Волго-Сарпинского ландшафта.

Общая характеристика рельефа полей в агропроизводственных целях может быть наиболее полно и исчерпывающе получена на основе материалов инструментальной съемки в достаточно крупном масштабе (рис. 2, I; II).

Основная часть исследуемого участка расположена на территории очень слабо-волнистой равнины (1-2⁰).

Здесь четко прослеживаются элементы мезорельефа и почвенные особенности, как на пахотных участках, так и на целине. В состав почвенного покрова входят светло-каштановые несолонцеватые почвы, светло-каштановые разной степени солонцеватости, автономные солонцы глубокие, средние и мелкие, осолоделые солонцы, их комплексы. Можно выделить ряд элементарных ландшафтов: элювиальные, аккумулятивно-элювиальные, элювиально-аккумулятивные. Солонцеватость почв увеличивается от элювиальных ландшафтов к аккумулятивным, комплексы почв с преобладанием светло-каштановых карбонатных и солонцеватых почв сменяются комплексом с преобладанием солонцов средних, мелких и осолоделых. По почвенным условиям Волго-Сарпинский ландшафт является благоприятным для ведения сухого земледелия.

В пределах выделенного ландшафта представлены светло-каштановые тяжелосуглинистые и среднесуглинистые почвы различной степени солонцеватости и засоленности, солонцы, а также комплексные почвы с различным их сочетанием.

Рис. 3. Распространение пахотно-пригодных площадей на территории Северо-Западного Прикаспия (на примере Астраханской области)

Анализируя данные агроклиматического районирования, почвенного обследования и космофотоснимок Северо-Западного Прикаспия с помощью редактора Adobe Photoshop можно выделить контуры потенциально пахотно-пригодных земель для условий ведения аридного земледелия по Волго-Сарпинскому ландшафту (рис. 3).

Агрохимические и водно-физические свойства светло-каштановых почв в зависимости от мезорельефа. Для установления агрохимических и водно-физических особенностей светло-каштановых почв в зависимости от мезорельефа нами выделен участок на опытном поле ГНУ ПНИИАЗ, имеющий в центре мезозападину площадью 1,6 га. Мезозападина имеет продолговатую форму протяженностью 160 м с северо-запада на юго-восток. С юга и запада она ограничена бортами с превышением 2,20…2,40 м, с севера и востока - 1,80…2,00 м, с заложением склонов, соответственно, - 2,0…2,5 и 1,0…1,5 градусов.

Водосборная площадь по горизонтали 2,0 м составляет 15 га, отношение площади мезозападины к площади водосбора - 1:9. Водный режим рассматриваемого участка зависит от сложившегося температурного режима почвы и количества осадков осенне-зимне-ранневесеннего периода. Поэтому к моменту достижения почвами плакора и склонов агротехнологической спелости пахотный слой мезозападины может находиться в следующем состоянии:

1. Малое количество осадков или же мягкая продолжительная весна обуславливают одновременное достижение почвами агротехнологической спелости как на плакоре, так и в мезозападине;

2. При глубоком промерзании почвенного профиля и большом количестве осадков состояние почвы определяется температурным режимом весеннего периода. При быстром нарастании температур в весенний период освобождение мезозападины от водного слоя запаздывает на 5…10 дней от поспевания почвы на плакоре. При растянутом весеннем периоде на 2…5 дней, почвы в данном случае сильно уплотняются, оптимальные сроки их обработки сдвигаются на 5…15 дней.

Для установления геохимических особенностей формирования почв в зависимости от рельефа нами заложены два почвенных профиля, в точке А - разрез 1 с условным названием «низина», в точке В - разрез 2 с условным названием «плакор» (рис. 2, II). Общей закономерностью для почв мезозападины можно считать их сильную промытость, что наиболее отражается на содержании гумуса и обменного калия. По содержанию воднорастворимых солей почвы являются недосоленными.

Водно-физические свойства светло-каштановых почв после периода парования неблагоприятны для роста и развития растений. В результате слитизации происходит их уплотнение в мезозападине до 1,56 г/см³, порозность снижается до 36%, что выше оптимальных параметров на 29% по первому показателю и ниже на 45% по второму. Показатели физического состояния почв по разрезу 2 «плакор» говорят о более благоприятных условиях для роста и развития растений.

Влияние мезорельефа на продуктивность ранних яровых семейства мятликовых. Влияние различных форм мезорельефа и типа предшественника на продуктивность ячменя «Южный» и пшеницы «Альбидум-28» было неоднородным. Причем, различия по данному показателю на посевах по пару выглядят более контрастно (табл. 2).

агроклиматический почвенный яровой зерновой астраханский

Таблица 2

Урожайность яровых ячменя и пшеницы в зависимости от мезорельефа, 2006-2008 гг., т/га

Культура, сорт	2006	2007	2008	Среднее за 2006-2008 гг.
	Плакор	Склон	Мезозападина	Плакор	Склон	Мезозападина	Плакор	Склон	Мезозападина	Плакор	Склон	Мезозападина
Предшественник - черный пар
Ячмень «Южный»	0,40	0,48	0,39	0,27	0,19	0,12	0,78	0,87	0,71	0,48	0,51	0,41
Пшеница «Альбидум-28»	0,32	0,18	0,28	0,17	0,12	0,00	0,40	0,58	0,43	0,30	0,29	0,24
Предшественник - ячмень после пара
Ячмень «Южный»	0,25	0,25	0,26	0,15	0,17	0,17	0,67	0,72	0,60	0,36	0,38	0,34
Пшеница «Альбидум-28»	0,20	0,21	0,18	0,00	0,00	0,00	0,33	0,35	0,33	0,18	0,19	0,17

Самый высокий урожай ячменя (0,48 т/га) отмечен в посевах по пару на склоне, самый низкий - в мезозападине (0,39 т/га). Тогда как в посевах по ячменю величина урожайности не зависела от формы мезорельефа и была практически одинаковой - 0,25…0,26 т/га. Аналогичная картина наблюдалась и по яровой пшенице: колебания продуктивности ячменя в паровых посевах составляли 0,11 т/га, пшеницы - 0,14 т/га, в непаровых - 0,01 и 0,03 т/га, соответственно.

За трехлетний период анализ средних показателей продуктивности яровых зерновых культур в зависимости от типа мезорельефа показал, что при различных метеорологических условиях урожайность на низинных участках ниже, нежели на плакорных и склоновых. При этом более явно данное преимущество прослеживается в посевах по черному пару. Так, разность между урожайностью на плакоре-склоне и мезозападине по пару составляет 0,07…0,10 т/га, по беспарью - 0,02…0,04 т/га.

Глава 5. Формирование высокопродуктивных и экологически устойчивых агроландшафтов зерновых культур в Астраханской области

Влияние способов обработки раннего пара после многолетних злаковых трав на баланс органического вещества почв. Максимальное накопление органической массы четырехлетними посевами житняка гребневидного в 2004-2005 годах составляло 6,93…7,27 т воздушно-сухой массы с гектара, что объясняется наиболее благоприятными для роста и развития растений условиями этих лет (табл. 3). Следует отметить, что корневая масса в исследуемом 0,0…0,50 м слое почвы распределялась неравномерно. При этом основная (86%) масса корневых остатков сосредоточена до глубины 0,20 м, а 24% в 0,20…0,50 м слое почвы.

Таблица 3

Распределение органической массы (воздушно-сухой) житняка гребневидного по слоям, 2003-2006 гг., т/га

Слой почвы, м	Годы исследований	Среднее
	2003	2004	2005	2006
	корни	вегет. масса	У орг. остатков	корни	вегет. масса	У орг. остатков	корни	вегет. масса	У орг. остатков	корни	вегет. масса	У орг. остатков
Надземная масса (стерня)		0,81	0,81		1,27	1,27		1,49	1,49		0,77	0,77	1,08
Дернина, 0,00…0,02 м	2,22	2,22	2,42	2,42	2,38	2,38	1,85	1,85	2,22
Корневая масса, м 0,02…0,10 0,10…0,20 0,20…0,30 0,30…0,40 0,40…0,50
	1,38		1,38	1,57		1,57	1,68		1,68	1,22		1,22	1,46
	0,61		0,61	0,84		0,84	0,85		0,85	0,68		0,68	0,74
	0,30		0,30	0,51		0,51	0,47		0,47	0,29		0,29	0,39
	0,18		0,18	0,24		0,24	0,29		0,29	0,15		0,15	0,22
	0,10		0,10	0,08		0,08	0,11		0,11	0,10		0,10	0,10
Сумма стерневых и корневых остатков			5,60			6,93			7,27			5,06	6,22

Общее количество стерневых и корневых остатков колебалось в пределах 5,06…7,27 т воздушно-сухой массы с гектара, что в среднем составляет 6,22 т/га.

Изучая пищевой режим почв, невозможно не учитывать состояние ее микробиологической деятельности.

Проведенные исследования выявили четкую зависимость размеров микробиологической активности почвы после многолетних злаковых трав от вида основных обработок.

Данные таблицы 4 свидетельствуют о том, что комбинированная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м) + рыхление СибИМЭ (0,25…0,27 м) ведет к увеличению активности целлюлозоразрушающих микроорганизмов (в среднем 19,1 % убыли сухого веса полотна), вследствие чего увеличивается ценный корнеобитаемый слой, который имеет огромное практическое значение в засушливых условиях полупустыни Прикаспия.

Таблица 4

Биологическая активность светло-каштановых почв (% убыли сухого веса льняного полотна), ГНУ ПНИИАЗ, 2003-2007 гг.

Вариант обработки почвы	Годы исследований	В среднем
	2003	2004	2005	2006	2007
Отвальная вспашка плугом ПН-4-35 (0,25…0,27 м)	11,6	30,0	24,0	12,9	12,8	18,6
Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м) + рыхление СибИМЭ (0,25…0,27 м)	10,8	32,3	25,6	14,4	12,3	19,1
Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м)	9,3	23,3	22,9	11,1	14,2	16,6
Целина	4,7	13,5	14,6	7,6	10,2	10,1
НСР05, %	1,2	2,6	1,9	1,1	1,3	-

Отвальная вспашка плугом ПН-4-35 (0,25…0,27 м) ведет к увеличению численности целлюлозоразрушающих микроорганизмов и составляет 18,6 % убыли сухого веса полотна, что на 0,3 % меньше комбинированной обработки.

Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м) увеличивает активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов только в 0,0…0,10 м слое почвы и составляет 16,6 %, что на 2,0…2,5% меньше отвальной и комбинированной обработок почвы.

Целинная почва отличается от окультуренной почвы. В обрабатываемой почве значительно больше целлюлозоразрушающих микроорганизмов (16,6…19,1%), которые заселяют ее более глубокие слои, чем в целинной (10,1%).

Влияние способов основной обработки раннего пара на агроводнофизические свойства пахотного слоя. Результаты проведенных исследований (табл. 5) показали, что влияние способов основной обработки почвы под ранний пар на плотность зональных светло-каштановых почв зависит от применяемых сельскохозяйственных орудий и глубины обработки. Различия значений плотности сложения почвы по годам зависели, главным образом, от сложившихся агрометеорологических условий того или иного года исследований.

Комбинированное применение поверхностной обработки пласта многолетних трав БДТ-3,0 с последующим рыхлением стойкой СибИМЭ на глубину 0,25…0,27 м обеспечивало разуплотнение пахотного слоя, близкое к контрольному варианту (1,35-1,45 г/см³).

Плотность почвы на варианте с минимальной обработкой БДТ-3,0 на глубину 0,10…0,12 м была значительно выше ее значений на других вариантах обработки почвы по всем ее горизонтам (1,46-1,50 г/см³).

Таблица 5

Плотность сложения почвы в посевах ячменя ярового в зависимости от способов основной обработки почвы, г/см³, III декада апреля 2004-2007 гг.

Вариант обработки почвы	Год определения	Слой почвы, м	В среднем
		0,0…0,1	0,1…0,2	0,2…0,3
Отвальная вспашка, ПН -4-35 (0,25…0,27 м)	2004	1,48	1,40	1,42	1,43
	2005	1,32	1,40	1,42	1,38
	2006	1,36	1,42	1,44	1,41
	2007	1,32	1,40	1,42	1,39
	Среднее	1,37	1,40	1,42	1,40
Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м) + рыхление СибИМЭ (0,25…0,27 м)	2004	1,38	1,46	1,42	1,42
	2005	1,34	1,46	1,44	1,41
	2006	1,38	1,46	1,44	1,43
	2007	1,34	1,42	1,40	1,39
	Среднее	1,35	1,45	1,42	1,41
Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м)	2004	1,50	1,52	1,46	1,49
	2005	1,48	1,52	1,50	1,50
	2006	1,46	1,50	1,48	1,48
	2007	1,45	1,49	1,48	1,48
	Среднее	1,46	1,50	1,48	1,48
НСР05, т/га	2004	0,06	0,05	0,05	-
	2005	0,07	0,07	0,06	-
	2006	0,06	0,07	0,07	-
	2007	0,05	0,06	0,07	-

Исследования по влиянию сравниваемых вариантов обработки почвы на накопление и сохранение влаги за счет летне-осенних и зимних осадков и ее рациональное использование за вегетационный период показали зависимость величины влажности почвы в метровом слое от различных способов обработки почвы (рис. 4).

На протяжении четырехлетних исследований установлено, что отвальная вспашка плугом ПН-4-35 на глубину 0,25…0,27 м по пласту многолетних злаковых трав способствует лучшему накоплению атмосферных осадков и составляет 182,3 мм общей влаги, что на 6,0…7,2% больше по сравнению с комбинированной и поверхностной обработками.

Рис. 4. Общий запас влаги в посевах ячменя ярового в зависимости от способов основной обработки почвы, 0,0…1,0 м, 2004-2007 гг., ПНИИАЗ

Примечания:

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Ряд 1 - Отвальная вспашка плугом ПН-4-35 (0,25…0,27 м);

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Ряд 2 - Поверхностная обработка БДТ-3,0(0,10…0,12 м) + рыхление стойкой СибИМЭ, (0,25…0,27 м);

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Размещено на http://www.Allbest.ru/

Ряд 3 - Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м).

** Фазы вегетации: I - Посев; II - Кущение; III - Уборка.

Продуктивность ранних колосовых культур в зависимости от способа основной обработки пара. В нашем опыте максимальные урожаи ячменя ярового в течение четырех лет были получены при комбинированном применении БДТ-3,0 с последующим рыхлением стойкой СибИМЭ (0,50 т/га) и отвальной вспашке (0,58 т/га), где складывались наиболее благоприятные условия увлажнения и аэрации корнеобитаемого слоя почвы (табл. 6).

Таблица 6

Влияние способов основной обработки пласта многолетних трав на урожайность ячменя ярового (прямое действие), т/га

Варианты обработки почвы	Годы исследований	Среднее
	2004	2005	2006	2007
Отвальная вспашка плугом ПН-4-35 (0,25…0,27 м)	0,79	0,66	0,57	0,28	0,58
Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м) + рыхление стойкой СибИМЭ, (0,25…0,27 м)	0,80	0,64	0,45	0,12	0,50
Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м)	0,55	0,51	0,39	0,11	0,39
НСР05, т/га	0,14	0,13	0,15	0,08

Резкое снижение урожая ячменя в 2007 году объясняется неблагоприятными условиями его роста и развития. Показатель увлажнения вегетационного периода данного года по Томлейну характеризовался в среднем величиной 150,2 мм, что характерно для очень сухих условий.

Аналогичная картина наблюдалась и на последействии обработок почвы: комбинированная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м) + рыхление стойкой СибИМЭ (0,25…0,27 м) - 0,46 т/га, отвальная вспашка плугом ПН-4-35 (0,25…0,27 м) - 0,35 т/га. Самая низкая урожайность зерна наблюдалась на варианте с минимальной обработкой почвы БДТ-3,0 (0,10…0,12 м) и составила - 0,29 т/га (табл. 7).

Таблица 7

Влияние последействия способов основной обработки пласта многолетних трав на урожайность ярового ячменя, т/га, ПНИИАЗ

Варианты обработки почвы	Годы исследований	Среднее
	2005	2006	2007	2008
Отвальная вспашка плугом ПН-4-35 (0,25…0,27 м)	0,20	0,32	0,16	0,72	0,35
Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…12 м) + рыхление стойкой СибИМЭ, (0,25…0,27 м)	0,28	0,43	0,18	0,96	0,46
Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м)	0,22	0,31	0,13	0,51	0,29
НСР05, т/га	0,09	0,10	0,09	0,15

Полученные данные позволяют оценить эффективность изучаемых способов подъема раннего пара по всему севообороту (табл. 8).

Таблица 8

Продуктивность зернопарового севооборота с выводным полем многолетних мятликовых трав, 2000-2007 гг.

Варианты обработки почвы	Урожайность, т/га	Продуктивность севооборота на 1 га севооборотной площади, т. к. ед.
	сена житняка (в среднем за 3 года пользования)	ячменя (прямое действие)	ячменя (после-действие)
Отвальная вспашка плугом ПН-4-35 (0,25…0,27 м)	0,67	0,58	0,35	0,49
Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м) + рыхление стойкой СибИМЭ, (0,25…0,27 м)	0,67	0,50	0,46	0,50
Поверхностная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м)	0,67	0,39	0,29	0,45

По продуктивности севооборота с гектара севооборотной площади преимущественно выделилась комбинированная обработка БДТ-3,0 (0,10…0,12 м) с последующим рыхлением СибИМЭ (0,25…0,27 м) - 0,50 т.к.ед./га и отвальная вспашка плугом ПН-4-35 (0,25…0,27 м) - 0,49 т.к.ед./га

Глава 6. Экономическая и эколого-энергетическая оценка эффективности аграрного использования земель Северо-Западного Прикаспия

Прибавка урожайности за счет выведения из пашни площадей западин по ячменю в 32%, по пшенице 29% по черному пару и на 25…22% по непаровым предшественникам. При среднемноголетней урожайности, соответственно - 1,16 т/га и 0,85 т/га по непаровым предшественникам. По черному пару: ячмень - 1,52 т/га, пшеница - 1,12 т/га.

Так как организация рационального землеустройства практически не требует дополнительных затрат то, естественно, коэффициент энергетической эффективности также возрастает на 25…30 процентов.

По данным А.С. Рулева (2007) частота встречаемости падин в Заволжье составляет 45%. По нашим данным в Правобережье доля падин составляет по севооборотам от 4,8 до 12,5% от общей площади поля. Экстраполируя прибавки на вариации доли падин получаем прибавки от 0,25 до 0,30 т/га по ячменю и от 0,12 до 0,08 т/га пшеницы по черному пару, по непаровым предшественникам, соответственно 0,15…0,21 т/га и 0,06…0,11 т/га.

Способ основной подготовки почвы вызывает изменение технологической схемы ведения земледелия. Поэтому определение коэффициента энергетической эффективности нами производилось на основе технологических схем для полной ротации севооборота. Результаты расчетов представлены в табл. 9.

Таблица 9

Биоэнергетическая эффективность систем земледелия, 2004-2007 гг.

Показатели	Классическая отвальная	Комбинированная	Минимальная
Ранний пар - Ячмень - Ячмень - (Выводное поле)
Совокупные затраты энергии, МДж/100 га	2174675	1968030	1798548
Коэффициент энергетической эффективности	1,17	1,32	1,30

Повышение коэффициента энергетической эффективности во втором варианте обусловлено факторами как снижения производственных затрат (на 9,5%), так и повышением урожайности (на 4,2%). Применение минимальной системы обработки ведет, не смотря на снижение урожаев (на 7,2%), к повышению коэффициента энергетической эффективности всего на 11,1, тогда как совокупные затраты снижаются на 17,3 процента.

ВЫВОДЫ

1. Особое влияние на развитие сельскохозяйственного производства Северо-Запада Прикаспийской низменности оказывают климатические факторы и свойства почв. Ландшафты с осадками более 250 мм и светло-каштановые тяжелосуглинистые и среднесуглинистые почвы различной степени солонцеватости и засоленности, солонцы, а также комплексные почвы с различным их сочетанием потенциально пригодны для возделывания яровых ячменя и пшеницы. Сюда относятся Волго-Сарпинский и Сарпинский ландшафты с южной границей по с. Никольское.

Направление производственного использования земельных ресурсов определяется условиями рельефа - общим характером, наличием склонов различной крутизны и длины, характером мезорельефа.

2. Выявлены агроклиматические и почвенные параметры оптимизации функционирования агроландшафтов яровых зерновых культур, обеспечивающие повышение адаптивности земледелия в условиях неравномерного распределения факторов природной среды, способствующие стабилизации сельскохозяйственного производства.

3. По результатам исследований рекомендуем выводить из севооборотов мезозападины. Общей их закономерностью можно считать их сильную промытость, что наиболее отражается на содержании гумуса и обменного калия. По содержанию воднорастворимых солей почвы являются незасоленными. Водно-физические свойства светло-каштановых почв в мезозападине после периода парования ухудшаются. В результате слитизации происходит их уплотнение до 1,56 г/см³, порозность снижается до 36%, что выше оптимальных параметров на 29% по первому показателю и ниже на 45% по второму. За счет выведения из пашни площадей западин получается прибавка урожайности по ячменю 32%, по пшенице 29% по черному пару и 25…22% по непаровым предшественникам.

Урожайность яровых зерновых культур (ячмень, яровая пшеница) на днищах мезозападин ниже, чем на плакоре и склонах: по яровому ячменю на 0,04…0,10 т/га (на 10…24%); по яровой пшенице на 0,02…0,06 т/га (на 8…25%). При НСР₀₅ главных различий по фактору А (мезорельеф), доказуемых во все годы исследований. После периода парования различия в урожаях по элементам мезорельефа выявляются более контрастно.

4. По результатам исследований выявлено, что комбинированная обработка ведет к увеличению активности целлюлозоразрушающих микроорганизмов (в среднем 19,1 % убыли сухого веса полотна), обеспечивает разуплотнение пахотного слоя (1,41 г/см³), что имеет огромное практическое значение в засушливых условиях полупустыни Прикаспия.

Отвальная вспашка способствует повышению накопления атмосферных осадков на 6,0…7,2% по сравнению с комбинированной и поверхностной обработками.

Максимальные урожаи ячменя получены при комбинированной обработке (0,50 т/га) и отвальной вспашке (0,58 т/га), где складывались наиболее благоприятные условия увлажнения и аэрации корнеобитаемого слоя почвы. По продуктивности севооборота с гектара севооборотной площади выделились: комбинированная обработка - 0,50 т.к.ед./га и отвальная вспашка - 0,49 т.к.ед./га.

Комбинированная обработка способствует повышению коэффициента энергетической эффективности до 1,32, что связано с факторами как снижения производственных затрат на 9,5%, так и повышением урожайности на 4,2%.

Рекомендации производству

Для повышения эффективности ведения сухого земледелия в условиях Северо-Западного Прикаспия необходимо учитывать следующие физико-географические особенности:

1. По агроклиматическим и почвенным условиям наиболее благоприятным для ведения сухого земледелия является Волго-Сарпинский ландшафт.

2. При разработке системы земледелия рассматриваемого региона на агроландшафтной основе рекомендуется выводить из севооборотов западины с прилегающими склонами и преобразовывать их в биорекреационные зоны, способствующие увеличению разнообразия фауны и флоры.

3. На светло-каштановых почвах Астраханской области в качестве основной обработки почвы, обеспечивающей надежную защиту почв от эрозии и дефляции, рекомендуется использовать комбинированную обработку, включающую поверхностную обработку БДТ-3,0 (0,10…0,12 м) с последующим рыхлением стойкой СибИМЭ (0,25…0,27 м). Она же является наиболее оптимальной с точки зрения эколого-экономической и энергетической эффективности производства.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией:

1. Магер, Г.Е. Зависимость показателей фотосинтетической деятельности яровой пшеницы от способов обработки семян [Текст] / Г.Е. Магер, Е.В. Гайдамакина, Н.В. Тютюма //Земледелие.- 2008.- №5. - С. 44-45.

Статьи, опубликованные в научных сборниках и материалах конференций:

2. Магер, Г.Е. Микробиологические характеристики антропогенно измененных почв северо-запада Прикаспийской низменности [Текст] / Г.Е. Магер, Г.А. Мамина // Адаптивные системы и природоохранные технологии производства сельскохозяйственной продукции в аридных районах Волго-Донской провинции. - М.: Изд-во «Современные тетради»,2003. - С. 582-584.

3. Магер, Г.Е. Эколого-экономическая оценка земельных ресурсов Астраханской области и пути их рационального использования [Текст] / Г.Е. Магер, В.И. Мухортов, А.В. Федотова // Видовое разнообразие и динамика развития природных и производственных комплексов Нижней Волги. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2003. - С. 48-89.

4. Магер, Г.Е. Биологическая активность светло-каштановых почв Северного Прикаспия [Текст] / Г.Е. Магер, В.А. Федорова // Эколого-мелиоративные аспекты научно-производственного обеспечения АПК. Сост. А.Л. Иванов, А.А. Жилкин, В.П. Зволинский и др. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2005. - С. 387-388.

5. Магер, Г.Е. Оптимизация элементов ресурсосберегающей технологии обработки пласта многолетних трав в адаптивно-ландшафтных системах земледелия Северо-Западного Прикаспия [Текст] / Г.Е. Магер, В.П. Зволинский, В.И. Мухортов // Методические рекомендации. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2005. - 12 с.

6. Магер, Г.Е. Сравнительная оценка АЦПГ озимой пшеницы при различных сроках сева [Текст] / Г.Е. Магер, В.Д. Баранов, Д. Бадшубвенге // Природопользование в аграрных регионах России. - М.: Изд-во «Современные тетради», 2006. - С. 254-259.

7. Магер, Г.Е. Элементы ресурсосберегающей технологии разделки пласта многолетних трав в системе зернопаротравяных севооборотов аридной зоны Прикаспия [Текст] / Г.Е. Магер // Материалы международной школы молодых ученых «Перспективные технологии для современного с.-х. производства» (11-14 июля 2006 г.). - С. 200-203.

8. Магер, Г.Е. Влияние основных способов обработки пласта многолетних трав на плотность почвы в условиях Северо-Западного Прикаспия [Текст] / Г.Е. Магер // Адаптивные принципы стабилизации аридных экосистем и социальной сферы. - М: Изд-во «Современные тетради», 2006. - С. 63-64.

9. Магер, Г.Е. Зависимость урожайности ярового ячменя от основных способов обработки пласта многолетних трав в системах богарного земледелия в условиях Северо-Западного Прикаспия [Текст] / Г.Е. Магер, Е.В. Гайдамакина, Н.В. Тютюма, А.Н. Бармин, М.Ю. Пучков // Современные аспекты экологии и экологического образования. - Назрань: Изд-во «Пилигрим», 2007. - С. 303-306.

10. Магер, Г.Е. Влияние типа основных обработок на улучшение плотности сложения светло-каштановых почв Правобережья Волги [Текст] / Г.Е. Магер, В.И. Мухортов // Перспективы развития аридных территорий Российской Федерации через интеграцию науки и практики. - М.: Изд-во «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», 2008. - С. 156-158.

11. Магер, Г.Е. Влияние мезорельефа на физико-химические свойства светло-каштановых почв верхней Хвалынской террасы [Текст] / Г.Е. Магер, В.И. Мухортов, А.И. Болдырь // Аридное землепользование - способы и технологии интенсификации. - М.: Изд-во «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», 2009. - С. 163-168.

12. Магер, Г.Е. Энергетическая оценка возделывания сельскохозяйственной продукции по видам основной обработки почвы в условиях Северо-Западного Прикаспия [Текст] / Г.Е. Магер, Е.В. Сердюкова //Экологические проблемы и социально-экономические аспекты обустройства и развития аридных территорий Российской Федерации. - М.: Изд-во «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», 2009. - С. 278-279.

12. Магер, Г.Е. Способ разделки пласта многолетних трав под ранний пар в системе зернопаротравянных севооборотов [Текст] / Г.Е. Магер, В.И. Мухортов // Патент на изобретение №2282337 к заявке 2005108844/12 (010503) от 28.03.05.

Размещено на Allbest.ru