Бюллетен ь научныхрабо т



страница1/20
Дата03.05.2016
Размер4.47 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО

«Белгородская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Я. Горина»

Б Ю Л Л Е Т Е Н Ь

Н А У Ч Н Ы Х Р А Б О Т

Издается с 2003 года




Выпуск 26

Белгород 2011

УДК 63(06)

ББК 4

Б 98
Бюллетень научных работ. Выпуск 26



Белгород. – Издательство БелГСХА, 2011.. – с.248

Публикуются результаты научных исследо-

ваний по агрономии, ветеринарии, животновод-

ству, механизации и экономике, социальным и

естественным наукам.
Статьи написаны по материалам законченных

и продолжающихся исследований, проводимых на-

учными сотрудниками Белгородской государствен-

ной сельскохозяйственной академии и других науч-

ных и учебных заведений нашей страны и ближне-

го зарубежья.


Бюллетень предназначен для научных работников и

специалистов сельскохозяйственного производства.



РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:
А.В. Турьянский (председатель),

В.Ф. Ужик (заместитель председателя),

В.Л.Аничин, И.А. Бойко, С.А. Булавин, Г.И. Горшков,

В.И. Гудыменко, В.В. Концевенко, П.П. Корниенко

Е.Г. Котлярова, О.Г. Котлярова, Д.П. Кравченко,

В.Н. Любин, А.С. Мацнев, Н.В. Наследникова,

Н.К. Потапов, Г.С. Походня, Л.А. Решетняк

В.А. Сыровицкий, Г.И. Уваров, А.В. Хмыров.
© Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования -

Белгородская государственная сельскохозяйственная

академия имени В.Я. Горина 2011.


Агрономия

УДК 631.41:631.821


АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ

УРОВНЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

НА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ЗЕМЛИ
А.В. Барвинский

НУБиП Украины, г. Киев, Украина


Сельскохозяйственное землепользование в Украинском Полесье не соответствует принципам рационального природопользования, характеризуется высоким уровнем антропогенной нагрузки, который обусловил значительное распространение деградационных процесов, охвативших все пахотные почвы. Последнее может привести в обозримом будущем к разрушению не только почвенного покрова, но и всей ландшафтной сферы региона.

Агроэкологический аспект оптимизации сельскохозяйственного землепользования основывается на представлениях о потенциальной устойчивости экосистемы к такому уровню антропогенной нагрузки, сверх которого она теряет способность к саморегуляции. Критерием такой способности является восстановление основных параметров экосистемы в исходное или близкое к нему состояние после прекращения хозяйственной деятельности человека.

Почва как биокосное тело и основной компонент агроландшафта выдерживает без повреждения антропогенную нагрузку на уровне 12-15 ГДж, а интенсификация земледелия современными методами обусловливает нагрузку – 20-25 и даже 30 ГДж [5]. Поэтому важно, чтобы нагрузка на почву не превышала границу, при которой еще сохраняется ее способность к воспроизводству своих функций. В данной связи возникает необходимость введения нормативов качественного состояния окружающей среды, на основании которых следует формировать систему агроэкологических критериев оценки технологий в отношении их влияния на качество окружающей среды по всем параметрам.

Сравнительно немногие технологии возделывания полевых культур имеют прямое экспериментальное обоснование и построены с учетом системных связей. Большая их часть сложилась путем различного комбинирования, наложения новых приемов на традиционную агротехнику. Последнее обстоятельство нередко является причиной экономических потерь и экологических противоречий, когда современные средства интенсификации, особенно химизации, применяются на фоне традиционных способов обработки почвы, посева и ухода за посевами.

Безусловно, уровень технологической нагрузки на почву определяется структурой посевных площадей и набором сельскохозяйственных культур в севооборотах, ибо каждая из них отличается не только спецификой непосредственного влияния на почву, но и особенностями технологий их возделывания. Это обусловливает необходимость оценки проектируемых севооборотов не только относительно их почвозащитной эффективности, но и в отношении влияния на основные показатели почвенного плодородия с учетом конкретных почвенно-климатических условий.

На современном этапе развития аграрной сферы существенное изменение структуры посевных площадей сельскохозяйственных культур под воздействием конъюнктуры рынка (сокращение посевных площадей культур кормовой группы и увеличение удельного веса высокорентабельных культур овощной и технической групп) усиливает технологическую нагрузку на земельные ресурсы и может привести в будущем к потере значительных площадей продуктивных угодий.

На решение этой проблемы на общегосударственном уровне направлены ограничения на размещение пропашных культур и чистого пара на склонах больше 7° [6], нормативы контурно-мелиоративных систем земледелия [12], классификация пахотных земель по пригодности к возделыванию сельскохозяйственных культур [4].

На местном (локальном) уровне основой для разработки системы агроэкологических критериев должны служить концептуальные модели агроландшафтов, поскольку невозможно решать экологические задачи изолированно для какой-то одной части агроландшафта. Проблема имеет два аспекта: первый ― регламентация технологической нагрузки на элементы агроландшафта с учетом биогеохимических процессов трансформации энергии и веществ в агроландшафте; второй ― формирование технологий обработки почвы, применения удобрений, мелиорантов с учетом этих процессов. Без системы агроэкологических ограничений техногенеза невозможно создать предпосылки для экологически безопасного земледелия.

Регламентация технологической нагрузки на уровне конкретного агроландшафта требует проведения экологической экспертизы любой технологической операции, технологии и технологического блока в целом. Агротехническая операция, которая не прошла этой экспертизы, не может быть рекомендована к применению, даже при идеальном исполнении целевой функции. Допустим, что агротехническая операция отличается высокой противоэрозионной и агроэкологической эффективностью, но влияние этой операции на почву как систему может превышать определенный предельно допустимый уровень. Почва доводится до состояния сверхпродуктивности за счет опасной дозы “допинга”. Регулярное внесение частицы “хаоса” выше допустимой нормы приведет в итоге или к разрушению системы, или к ее переходу на другой качественно худший квазистабильный уровень авторегуляции.

Проблема состоит в том, чтобы разработать соответствующие методические подходы к комплексной экологической оценке конкретных землеустроительных решений еще на стадии проектирования, которые позволяли бы быстро (на основе несложных математических расчетов), но достаточно корректно прогнозировать возможные негативные экологические последствия в землепользовании для обеспечения принципа превентивности почвозащитных мероприятий.

Анализ последних публикаций. Проблеме регламентации технологической нагрузки на земельные ресурсы посвящены работы многих ученых [2, 3, 11, 15, 16, 17], но при этом используются различные методические подходы к ее решению.

При разработке проектов почвозащитных агроландшафтов необходимо решить проблему технологического распределения почвенного покрова, прежде всего, на уровне конкретного водосбора (или склона) [2]. В соответствии с концепцией контурно-мелиоративного земледелия, разработанной специалистами ННЦ «Институт земледелия НААН Украины» [12], дифференцированный подход к использованию элементов ландшафтов базируется на разделении земель на три группы по критериям уклона земной поверхности: 0-30, 3-50 и больше 50. Однако, более корректным является технологическое распределение почвенного покрова определенного склона по интенсивности сельскохозяйственного использования на основе расчетов: 1) смыва с чистого пара 10%-й обеспеченности без применения противоэрозионной агротехники (длина линии стока равняется расстоянию между полезащитными полосами); 2) смыва с чистого пара при применении противоэрозионной агротехники; 3) смыва с чистого пара с напаханными валами-террасами (минимальная длина линии стока равняется 50 метрам); 4) смыва с чистого пара при применении противоэрозионной агротехники и напаханных валов-террас (длина линии стока равняется 50 метрам) [2]. Если результаты в последнем (четвертом) случае будут выше от допустимых потерь почвы, то этот рабочий участок, ограниченный расстоянием между полезащитными лесополосами, выводят с полевого севооборота в почвозащитный зерно-травяной или травопольный севооборот (с расчетом величины возможного смыва) без поля чистого пара. При этом граница между полевым и почвозащитным севооборотами определяется не только уклоном земной поверхности, но и параметрами эрозионной устойчивости почвы. На почвах с высокой эрозионной устойчивостью граница между севооборотами может размещаться в зоне склона крутизной 4-50, а на бесструктурных слабогумусированных почвах с низкой эрозионной устойчивостью – в зоне склона крутизной 1-20. В региональном и зональном масштабах значительные коррективы будут вносить климатические параметры эрозионной устойчивости. По такой же схеме (только вместо чистого пара берется наименее эрозионноустойчивый агрофон почвозащитного севооборота, например, ярые зерновые) можно определить границу пахотных земель с природными кормовыми угодьями (пастбища и сенокосы).

Поскольку технологический блок является важной составной частью экологически сбалансированного агроландшафта для инженерного проектирования его конструкции необходимо иметь алгоритм количественных оценок почвозащитной эффективности отдельных агротехнических мероприятий и технологий возделывания сельскохозяйственных культур в целом. Наиболее перспективным в этом плане следует считать оценку влияния технологических операций и способов использования земельных участков на основные параметры плодородия почвы, среди которых интегральным показателем ее качества является содержание гумуса.

Экологические аспекты в оценке роли гумусового состояния почв усиливаются в процессе интенсификации земледелия. На современном этапе развития аграрного сектора экономики гумусовое состояние почв определяет экологические пределы интенсификации, в частности выступает в качестве разрешающего фактора химизации с точки зрения обеспечения буферности почв и поглотительной способности по отношению к питательным веществам, преодоления нагрузки пестицидами и другими химическими веществами. Обеспеченность почв гумусом определяет возможности минимизации обработки почвы и соответственно сокращения энергетических затрат, способствует повышению устойчивости агроэкосистем при неблагоприятных внешних воздействиях.

Системы рационального сельскохозяйственного землепользования должны формироваться таким образом, чтобы воспроизводство гумуса в почвах не требовало специальных затрат, а являлось следствием мероприятий, направленных на повышение продуктивности агроценозов и защиту почв от различных видов деградации. В частности, наращивание запасов гумуса в почвах с помощью органических удобрений должно отвечать принципам экологической безопасности и экономической эффективности.

Поэтому целью наших исследований была адаптация балансового метода оценки землеустроительных решений по формированию структуры севооборотов к условиям Киевского Полесья, что выполнялось путем сравнения прогнозированного на основании балансовых расчетов и фактического содержания гумуса в конце ротации типичной для правобережного Полесья Украины 7-ми-польного севооборота.

Объект и методы исследований. Изучение баланса гумуса проводилось в длительном стационарном опыте, заложенном в 1970 г. на дерново-среднеподзолистой пылевато-супесчаной почве в Киевском агропочвенном районе.

Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы до закладки опыта: содержание гумуса (по Тюрину) – 0,91%, рН КСІ – 4,55, гидролитическая кислотность 2,30 мг-экв/100 г почвы, содержание подвижного фосфора – 3,20, калия – 6,20 мг на 100 г почвы.

Схема опыта, распределение удобрений и мелиорантов по вариантам на протяжении 4-х ротаций севооборота приведены в таблице 1.

В 1986 году после завершения двух ротаций севооборота схема опыта реконструирована, повторно внесены полные дозы извести для доведения реакции почвенного раствора до оптимального уровня, расширен диапазон доз органических удобрений. С этого времени введен 7-польный севооборот с таким чередованием культур: люпин на силос, озимая рожь, картофель, ячмень, клевер на зеленую массу, озимая пшеница, кукуруза на силос.


1. Схема опыта и количество внесенных удобрений на 1 га посевной площади



№№

вари-


антов

Варианты опыта



1-2-я ротации 8-польного севооборота

(1970-1985 г.г.)



Навоз,

т


N-P2O5- K2O

CaCO3

(по Нг)


1

Контроль

0

0-0-0

0

2

NРК

0

49-51-54

0

3

NРК + навоз

10

49-51-54

0

4

NРК + навоз + СаСО3

10

49-51-54

0,75

5

NРК+ 2 навоз + СаСО3

“-“

“-“

“-“

Минеральные удобрения вносили в виде аммиачной селитры, суперфосфата и калийной соли: под люпин 90 кг/га – Р45 К45, под озимую рожь 180 – N60P60K60, под картофель 240 - N90P60K90, под ячмень 150 - N60P45K45, под озимую пшеницу 180 - N60P60K60, под кукурузу 270 - N90P90K90.

В качестве химического мелиоранта использовали сыромолотый известняк с содержанием СаСО3 90%. Его вносили в 1-й ротации под культивацию перед посадкой картофеля, в 3-й ротации – перед посевом люпина. Дозы извести рассчитаны по величине гидролитической кислотности (Нг): 0,75 Нг – 3,75 т/га, 1,0 Нг – 5 т/га. Органические удобрения вносили под картофель и кукурузу в дозах соответственно 10 ( 40 и 30 т/га) и 20 т (80 и 60 т/га) на гектар севооборотной площади. За 4 ротации на основных вариантах (с одинарными дозами) внесено 300 т органических удобрений, 1498 кг действующего вещества азотных, 1530 – фосфорных и 1648 кг действующего вещества калийных удобрений.

Определение общего содержания гумуса в начале и конце ротации осуществляли методом Тюрина-Симакова в модификации Никитина. Расчет баланса гумуса проводили методом Чесняка [1].

Результаты исследований и их обсуждение. В наших исследованиях установлено, что сельскохозяйственное использование дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава приводит к нарушению природного процесса гумусообразования, изменению интенсивности и направленности процессов гумификации органической массы растительных остатков, и как результат – к уменьшению содержания гумуса. В частности, за 30 лет использования земельных участков без применения удобрений содержание гумуса в дерново-подзолистой супесчаной почве снизилось на 37,4% от исходного (табл. 2).

Последнее связано с преобладанием на неудобренных участках процессов минерализации над новообразованием гумуса. Об этом свидетельствует дефицитный баланс гумуса (-0,4-0,7 т/га) и интенсивность баланса гумуса на уровне 50-72% на протяжении последних двух ротаций севооборота (табл. 3).


2. Динамика расчетного и фактического содержания гумуса в дерново-подзолистой супесчаной почве в зависимости от системы удобрения и известкования (слой 0-20 см)

№№ вариантов опыта

Фактическое

содержание гумуса, %



Конец III-й ротации

7-ми-польного севооборота



Фактическое содержание гумуса, %



Расчетное содержание

гумуса с использованием

его баланса


Конец

I-й


ротации

8-ми-польного севооборота



Конец

II-й ротации

8-ми-польного севооборота


%

+ к факти-ческому

1

0,72

0,70

0,69

0,61

-0,08

2

0,77

0,79

0,76

0,78

+0,02

3

0,92

1,03

0,97

1,17

+0,10

4

0,96

1,09

1,13

1,26

+0,13

5

-

-

1,45

1,37

-0,08

Среднее по опыту

0,89

0,94

1,05

1,09

+0,04

В общем, исследуемые дерново-подзолистые почвы легкого гранулометрического состава, которые являются фоновыми для зоны Полесья Украины, из-за генетически унаследованного низкого содержания физической глины (5-15%) и промывного типа водного режима характеризуются низкой гумусированностью верхних горизонтов (0,6-1,4%), неблагоприятными агрохимическими и физическими свойствами, слабой устойчивостью к разрушающему действию антропогенных факторов.

Поэтому, особое значение в комплексе мероприятий, которые обеспечивают возмещение потерь гумуса, приобретают удобрения. Если роль органических удобрений в оптимизации гумусового состояния дерново-подзолистых почв не вызывает сомнения [7, 14], то относительно влияния минеральных удобрений на этот показатель в литературе встречаются противоречивые мнения: от неблагоприятного [10] до непрямого положительного [9].

Механизм положительного действия минеральных удобрений на трансформацию содержания гумуса может проявляться путем увеличения биомассы послеуборочных остатков и корней под влиянием питательных веществ этих удобрений, а также за счет минерального азота, что стимулирует новообразование гумусовых веществ. Однако, в наших исследованиях минеральная система удобрения сельскохозяйственных культур не обеспечила бездефицитного баланса гумуса (его потери за 30 лет составили 7,7%), что обусловлено недостаточным количеством послеуборочных остатков для компенсации минерализационных потерь гумусовых веществ.


3. Среднегодовой баланс гумуса в типичном 7-ми-польном полесском севообороте в зависимости от системы удобрения и известкования

№№ вариантов опыта

III-я ротация

Новообразование

гумуса (т/га)

за ротацию


Минерализация гумуса (т/га) под всеми культурами севооборота

Среднегодовой баланс

гумуса (т/га)



Интенсивность баланса гумуса, %

за счет послеуборочных

остатков


за счет органических

удобрений



1

7,04

-

9,80

-0,39

71,8

2

9,45

-

9,80

-0,05

96,4

3

11,21

2,94

9,80

+0,62

144,4

4

11,90

2,94

9,80

+0,72

151,4

5

11,96

5,88

9,80

+1,15

182,0
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20


База данных защищена авторским правом ©refedu.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница