Медь и марганец в агроландшафтах юга нечерноземья и оптимизация их применения в полевых агроценозах (стр. 1 )

На правах рукописи

КУДАШКИН МИХАИЛ ИВАНОВИЧ

МЕДЬ И МАРГАНЕЦ В АГРОЛАНДШАФТАХ ЮГА НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В ПОЛЕВЫХ АГРОЦЕНОЗАХ

Специальность 06.01.04 – Агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук

Саранск – 2009

Диссертационная работа выполнена в 1975–1992 гг. в ФГУ «Государственный центр агрохимической службы «,,Мордовский”» и в 1993–2008 гг. в ГНУ «Мордовский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» РАСХН

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук профессор

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук профессор

;

доктор сельскохозяйственных наук профессор

;

доктор сельскохозяйственных наук профессор

Ведущая организация: ГНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства центральных районов Нечерноземной зоны РФ»

Защита состоится «_____» _________________ 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.117.11 при Мордовском государственном университете имени ёва по адресу : Республика Мордовия, г. Саранск, п/о Ялга, , ауд. 223.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке имени
Мордовского государственного университета имени ёва.

Автореферат разослан «_____» ______________2009 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Успешное обеспечение экологической и продовольственной безопасности российские ученые-аграрники видят в ландшафтном подходе в земледелии, в ориентации на адаптивность полевых агроценозов, биологизации земельных ресурсов на ландшафтной основе и использовании ресурсосберегающих технологий (, 1992; , 2000; , 2004).

В ресурсосберегающих технологиях особую остроту приобретает вопрос о сбалансированном питании растений всеми необходимыми элементами для обеспечения устойчивых урожаев с высоким качеством продукции, что вызывает необходимость применения микроудобрений с учетом типа агроландшафта, содержания их в почвах и биологических особенностей питания культур (, 1999; , 1999; , 2004).

Система земледелия на агроландшафтной основе нацелена на максимальное использование биологического азота, так как технический азот в
100 раз дороже азота многолетних трав и его производство чревато тяжелыми экологическими последствиями (, 1983). Вместе с тем применение бобовых трав в качестве сидерального удобрения на удаленных полях, навоза, соломы и извести, с одной стороны, улучшает физико-химические свойства почвы, увеличивает валовые запасы макро - и микроэлементов, а с другой – уменьшает их доступность для питания растений из-за фиксации подвижных форм органическим веществом почвы, карбонатами и фосфатами (, 1984; Милащенко Н. З., 1999).

Таким образом, с учетом ландшафтных условий местности на фоне биологизации земледелия и химической мелиорации почв включение в метаболизм растений микроэлементов азотного обмена (Cu, Mn, Mo) существенно повышает коэффициент использования макроудобрений, и в частности минерального азота, что обусловливает улучшение экологической обстановки в агроландшафте (, 2002; , 2007). В этой связи данные исследования актуальны как с теоретической, так и с практической точки зрения.

Цель и задачи исследований. Цель настоящих исследований заключалась в оптимизации применения медных и марганцевых удобрений в полевых агроценозах на основе разработанной нами методики зонирования агрогеосистем различных уровней, содержания и сезонной динамики форм соединений микроэлементов в компонентах ландшафта и предшественников.

В задачи исследований входило:

– разработать методику агроландшафтного районирования территории Республики Мордовия на макро-, мезо - и микроуровне;

– выявить влияние ландшафтных условий местности на накопление меди и марганца в морфологических органах растений и кормах;

– изучить особенности пространственной и внутрипрофильной дифференциации форм соединений меди и марганца под влиянием типа агроландшафта;

– провести оптимизацию применения медных и марганцевых микроудобрений в посевах сельскохозяйственных культур в агроландшафтах юга Нечерноземья;

– установить влияние типа микроагроландшафта на эффективность некорневых подкормок сульфатом меди и сульфатом марганца посевов пшеницы и гороха, динамику форм их соединений и плодородие почвы в агроландшафтных полигонах СХПК «Аловский» Атяшевского района;

– определить эффективность медных и марганцевых микроудобрений по фону различных предшественников (клевер луговой, пар чистый, вико-овсяная смесь), баланс и динамику форм изучаемых микроэлементов, плодородие почвы, урожайность и качество культур в севообороте;

– обосновать экологическую безопасность применения медных и марганцевых микроудобрений;

– рассчитать энергетическую и экономическую эффективность применения медных и марганцевых микроудобрений в интенсивных и ресурсосберегающих технологиях возделывания пшеницы, ржи и ячменя в агроландшафтах юга Нечерноземья;

– предложить производству методику агроландшафтного зонирования, способы, дозы и сроки применения медных и марганцевых удобрений в технологиях для хозяйств с различными финансовыми возможностями.

Научная новизна. Впервые на основе разработанной методики агроландшафтного зонирования и сопряженных исследований основных компонентов ландшафтов юга Нечерноземья (почва, растительность, вода и др.) проведена оптимизация применения медных и марганцевых удобрений в посевах сельскохозяйственных культур. Научно обоснована типизация территории на макро-, мезо - и микроуровне с учетом структуры угодий, литогенной основы, урожайности сельскохозяйственных культур и устойчивости земледелия. Выполнено систематическое определение различных форм соединений меди и марганца (легкоподвижных, труднорастворимых, в составе органического вещества, связанных с полуторными оксидами и др.) в профиле основных типов и разновидностей почв. Осуществлен мониторинг форм меди, марганца и других агрохимических показателей почвы в условиях агроландшафтных полигонов и реперных участков, определена эффективность этих микроудобрений в зависимости от типа микроагроландшафта в интенсивных и ресурсосберегающих технологиях. В областях и республиках лесостепной зоны впервые проведен полный цикл агрохимического обследования почв на содержание в них подвижной меди и марганца. Так, например, в 1984 году в Волго-Вятском регионе на содержание меди и марганца было обследовано 326,6 тыс. га пашни, из них 97,3 % приходилось на Мордовию.

Доказано влияние вида предшественника (клевер луговой, пар чистый, вико–овсяная смесь на зерно) и систем земледелия на баланс и динамику форм соединений меди и марганца, плодородие чернозема выщелоченного, урожайность и качество культур в севообороте.

Положения, выносимые на защиту:

– методика агроландшафтного районирования территории на макро-, мезо - и микроуровне для целей оптимизации применения медных и марганцевых удобрений;

– оценка степени влияния типа агроландшафта на содержание меди и марганца в полевых агроценозах;

– анализ пространственной и внутрипрофильной дифференциации форм соединений меди и марганца под влиянием типа агроландшафта;

– агрохимическая оценка эффективного использования медных и марганцевых удобрений в интенсивных и ресурсосберегающих технологиях возделывания сельскохозяйственных культур в зависимости от типа агроландшафта;

– степень влияния типа микроагроландшафта на содержание, динамику форм соединений меди и марганца, плодородие почвы, урожайность и качество сельскохозяйственных культур в севообороте;

– эколого-агрохимическое обоснование применения медных и марганцевых удобрений по фону различных предшественников в севообороте (клевер луговой, пар чистый, вико-овсяная смесь), баланс меди и марганца по видам пара;

– биоэнергетическое и экономическое обоснование эффективного применения медных и марганцевых удобрений в интенсивных и ресурсосберегающих технологиях возделывания сельскохозяйственных культур в агроландшафтах разных типов.

Практическая значимость. На примере Мордовии разработана методика агроландшафтного районирования территории на макро-, мезо - и микроуровне для целей оптимизации применения медных и марганцевых удобрений. Установлено влияние ландшафтных условий местности на содержание меди и марганца в морфологических органах растений и кормах, что дает возможность регулировать их концентрацию в процессе онтогенеза и сбалансировать рационы животных до закладки кормов на хранение. В результате проведенных исследований получены новые данные, позволяющие обосновать рекомендации по эффективному применению меди и марганца в интенсивных и ресурсосберегающих технологиях возделывания сельскохозяйственных культур в зависимости от типа агроландшафта. Установлено снижение урожайности и качества зерна, эффективности медных и марганцевых удобрений, ухудшение плодородия почвы в звене трехпольного севооборота с чистым паром. Сопряженные исследования всех компонентов ландшафта (почва, растительность, вода и др.) на содержание меди и марганца служат основой для использования полученных результатов в сельском хозяйстве, медицине, биологии, землеустройстве и в других областях.

Реализация результатов исследований. Материалы исследований использованы в рекомендациях по применению микроудобрений в колхозах и совхозах Мордовской АССР (1988); в крестьянских и фермерских хозяйствах Мордовии (1992); в методическом пособии по обоснованию оптимальной структуры посевов зерновых культур (1997); в методическом пособии: «Современные технологии производства зерна» (2002); в монографиях «Пшеница в Мордовии» (2005); «Медь и марганец в агроландшафтах юга Нечерноземья» (2008); в методических рекомендациях «Использование клевера лугового в полевых севооборотах Республики Мордовия» (2005).

Основные положения и результаты диссертационной работы прошли производственную проверку в хозяйствах Мордовии: в колхозе им. М. Горького Атяшевского района (1975–1978 гг.), «Рассвет» Ельниковского (1983–1985 гг.), в Кемлянском совхозе-техникуме Ичалковского (1985–1988 гг.), в племсовхозе «Россия» Лямбирского, им. 50-летия ВЛКСМ Дубенского
(1987 г.), им. Кочкуровского (1988 г.), СХПК «Николаевское» Старошайговского района (1989–1992 гг.), в Мордовском НИИ сельского хозяйства (1993–2007 гг.) на общей площади около 20 тыс. га. Материалы диссертации используются в учебном процессе Аграрного института Мордовского государственного университета им. , Кемлянского совхоза-техникума Ичалковского района и Института агробизнеса при Министерстве сельского хозяйства и продовольствия Республики Мордовия.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практических конференциях ЦИНАО, ВНИПТИХИМ, ВДНХ СССР (1983–1992 гг.), Международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию со дня рождения академика (Йошкар-Ола, 1983), IV Международной конференции «Миграция тяжелых металлов и радионуклидов в звене почва – растение (корм, рацион) – животное – продукт животноводства
– человек» (Великий Новгород, 2003), международных научно-практических конференциях, посвященных памяти члена-корреспондента РАСХН (Кинель, 2003–2005 гг.), на ежегодных научных сессиях Северо-Восточного НМЦ РАСХН (Киров, 2002–2005 гг.), научно-практических конференциях, посвященных 70- и 75-летию Мордовского НИИСХ (Саранск, 2000, 2005 гг.), Огаревских чтениях Мордовского государственного университета им. (Саранск, 1993 – 2006 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 120 научных работ, в том числе около 40 в реферируемых журналах. В иностранных источниках опубликована одна работа.

Структура работы. Диссертационная работа изложена на 432 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 8 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа содержит 76 таблиц, 11 рисунков, 52 приложения. Библиографический список включает 599 источников, из них 57 – на иностранных языках.

Типизация территории проведена согласно государственной программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса на 1996–2000 гг. и заданию Российской академии сельскохозяйственных наук 02.01.01 «Разработать научные основы и модели систем адаптивно-ландшафтного земледелия для природно-сельскохозяйственной зоны (Евро-Северо-Востока) России».

Методика агроландшафтного зонирования территории на макро-, мезо - и микроуровне разработана на основе анализа статистических, картографических и фондовых материалов с использованием схемы типизации агрогеосистем гумидной зоны России. Агроэкологические разделы и типы агроландшафтов выделены на основе анализа урожайности сельскохозяйственных культур за последние 25 лет и структуры угодий землепользования в 72 типичных хозяйствах Мордовии. Группы родов агроландшафтов выделены на основе анализа свойств литогенной основы и рельефно-литологических особенностей всей территории республики. Микрозонирование проведено по устойчивости земледелия в 2 типичных хозяйствах с землеустройством на агроландшафтной основе.

Схемы проведения полевых и производственных опытов

Ландшафты опольно-эрозионного типа

В условиях интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур полевые опыты и производственные испытания лучших вариантов проводились в соответствии с программой НИР кафедры общего земледелия Мордовского государственного университета им. в колхозе им. М. Горького Атяшевского района в 1975–1980 гг. В исследованиях была задействована озимая пшеница Мироновская 808, рожь Саратовская 4 и ячмень Луч.

Схема опыта: 1) контроль – обработка семян ТМТД – 2 кг/т + ТУР (ретардант) – 4 л/т; 2) обработка семян ТМТД – 1,0 кг/т + CuSO4 – 1,0 кг/т + ТУР – 4 л/т (фон 1); 3) фон 1 + некорневая подкормка CuSO4 (250 г/га) + ТУР – 4 л/га в стеблевание; 4) обработка семян ТМТД – 1,0 кг/т + MnSO4 – 1,0кг/т + ТУР – 4 л/т (фон 2); 5) фон 2 + некорневая подкормка MnSO4
(250 г/га) + ТУР – 4 л/га в стеблевание.

Общая площадь делянки 80 м2 (4,0×20м), учетная – 72 м2 (3,6×20 м). Повторность трехкратная. Агрохимическая характеристика почв полевых и производственных опытов представлена в табл. 1.

В хозяйстве пшеница озимая, рожь и ячмень размещались в свекловичном севообороте, где проводились мероприятия по комплексному агрохимическому окультуриванию полей. На каждый гектар пашни вносилось 100–120 т навоза; 14–16 т доломитовой и 1,0–1,5 т фосфоритной муки; 1,0 т калия хлористого; 0,5–0,7 т аммиачной воды (под вспашку).

На сахарной свекле сорта Льговский гибрид опыты проводились по схеме: 1) контроль – традиционная агротехника хозяйства; 2) некорневая подкормка CuSO4 в фазе вилочки и до смыкания рядков по 250 г/га; 3) некорневая подкормка MnSO4 в те же фазы и в той же дозе. Культура размещалась в севообороте: пар чистый – озимая пшеница – сахарная свекла – ячмень – овес.

Общая площадь делянки 105 м2 (3,0×35 м), учетная – 94,5 м2 (2,7×35 м). В делянке размещались 6 рядков свеклы. Повторность трехкратная.

Семенники люцерны синегибридной заложили на южном склоне поля
№ 10 (уклон 4,5–5°). Общая площадь семенника 8 га, сорт Кемлянская местная.

В опытах изучали варианты: 1) контроль – обработка семян нитрагином (фон); 2) фон + некорневая подкормка раствором борной кислоты
(670 г/га); 3) фон + некорневая подкормка раствором CuSO4 – 250 г/га;
4) фон + некорневая подкормка раствором MnSO4 – 250 г/га.

Общая площадь делянки 60 м2, учетная – 54 м2 (2,7×20 м).

Растворы микроэлементов наносились на растения ранцевым опрыскивателем в фазу бутонизации из расчета 300 л/га. Повторность трехкратная.

В 1996–2000 гг. проводились исследования по заданию РАСХН 2.1
(2. Р. 01–«Разработать комплекс приемов управления процессами формирования качества зерна яровой пшеницы в технологиях на основе подбора новых сортов, сбалансированности минерального питания растений, экологически безопасных защитных мероприятий».

Опыты проводились в полевом севообороте опытного поля Мордовского НИИСХ. Предшественник – клевер луговой Носовский 4, яровая мягкая ценная пшеница Самсар, твердая – Безенчукская 139.

Схема опыта: 1) способ использования предшественника – клевера (фактор А): 1.1) сидераты; 1.2) семена; 1.3) сено; 2) основная обработка почвы и оборота пласта (фактор В): 2.1) вспашка; 2.2) безотвальное рыхление; 2.3) дискование; 3) удобрение (фактор С): 3.1) контроль (без удобрений);
3.2) рядковое внесение NРК (фон); 3.3) фон + N30 в колошение;

Таблица 1 – Агрохимическая характеристика почв пахотного горизонта полевых и производственных опытов

3.4) фон + Cu + N30 в колошение.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11