Агрохимическая политика в апк: уроки прошлого и современные задачи

Вид материалаУрок

Содержание


Внесения вермикомпостов под картофель и повышение эффективности точного земледелия
Некоторые аспекты использования препаратов-почвоулучшителей в системах точного земледелия
Сравнительная эффективность севооборотов с набором культур, отличающихся чувствительностью к реакции почвенной среды
Различная чувствительность культур севооборотов к уровню кислотности почв
Оптические тестеры для точного земледелия
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7
Агрофизические свойства почвы и урожайность семян ярового рапса в системе точного земледелия

Рысев М. Н., к. с.-х. н., ГНУ Псковский НИИ сельского хозяйства, Дятлова М. В., к. с.-х. н., ГНУ Псковский НИИ сельского хозяйства, Моисеев К. Г., к. с.-х. н., ГНУ Агрофизический институт РАСХН, Гончаров В. Д., к. с.-х. н., ГНУ Агрофизический институт РАСХН

Для понижения уровня затрат сельскохозяйственного производства необходимо повысить экономическую эффективность использования удобрений, применять высокоэффективные технологии возделывания сельскохозяйственных культур, основанные на точном земледелии. Такое земледелие предполагает проводить регулярный агрофизический мониторинг полей и посевов.

В 2006 г. на базе ПНИИСХ (Псков) был заложен стационарный полевой опыт, в котором получили экспериментальные данные по действию комплексного применения удобрений, известкования почв, использования микроэлементов и микробиологических препаратов на урожайность семян ярового рапса (сорта «Оредежский»). Полевой опыт заложен в севообороте по схеме, включающей следующие исследуемые факторы: пары (чистый, сидеральный, унавоженный), известкование, минеральные удобрения (в дозе N80P80K110), микроэлементы (Mg, B, Zn), микробиологический препарат «Экстрасол».

Агротехнические приемы, используемые в опыте, оказали влияние на физико-химические свойства почвы опытного участка и содержание элементов питания. Применение минеральных удобрений приводило к увеличению содержания подвижного фосфора на всех типах паров и к увеличению содержания обменного калия в условиях чистого пара. Известкование способствовало повышению содержания подвижного фосфора на фоне сидерального и чистого паров и снижению кислотности.

В результате полевого опыта были получены экспериментальные данные по агрофизическому состоянию почвы опытного участка: гранулометрическому составу, влажности, плотности сложения, плотности твердой фазы, пористости, удельной поверхности, глубины залегания плужной подошвы и твёрдости.

Различные агротехнические приемы обработки почвы всегда играли важную роль в плодородии почвы, т. к. именно они воздействуют на многие физические, химические и биологические свойства почвы.

После обработки дерново-подзолистая супесчаная почва в опыте в течение двух месяцев приобрела равновесную, объемную плотность, которая для супесчаной почвы с содержанием гумуса 2% составляла 1,40–1,45 г/см3.

В течение вегетации по вариантам твердость почвы в слое 0–5 см в большинстве случаев была в пределах 1,0–3,0 кг/см2, слоя 0–10 см 1,0–4,0 кг/см2. Твёрдость, или сопротивление зондированию было выше, в среднем, на вариантах опыта с внесением извести.

На третий год исследований установлено последействие изучаемых видов паров (технологий) на урожайность маслосемян ярового рапса. Максимальная урожайность семян (25,7 ц/га) в среднем по опыту, получена на фоне унавоженного пара, минимальная (24,1 ц/га) – на фоне сидерального пара.

Применение минеральных удобрений способствовало повышению величины урожая на всех видах паров. В среднем по опыту прибавка от NPK составляла 14%. Наибольшая прибавка (33%) получена на фоне известкованного чистого пара, в то время как без известкования – 15%. В условиях сидерального пара урожайность возросла на 23% при известковании и на 21% на неизвесткованном фоне. Минимальный эффект от внесения минеральных удобрений получен в условиях унавоженного пара.

Последействие внесения извести установлено в условиях чистого пара на минеральном удобренном фоне, где прибавка урожая составила 3,6 ц/га.

Наибольшая прибавка урожая семян рапса получена при комплексном применении минеральных удобрений, микробиологического препарата и микроэлементов на чистом (на 9,9 ц/га), сидеральном (на 10,3 ц/га) и унавоженном (4 ц/га) парах, как с внесением извести, так и без известкования.

На третий год исследований преимущество унавоженного пара сохраняется лишь на неудобренном фоне, при внесении удобрений – последействие паров на урожайность рапса было одинаковым. При этом наибольшая урожайность семян рапса получена на всех видах паров при внесении минеральных удобрений, микроудобрений и микробиологического препарата (29,3–30 ц/га).

В результате проведенных исследований были выявлены наиболее эффективные технологии (с учётом агрофизических, агрохимических свойств почв) для возделывания ярового рапса в условиях СЗ РФ на лёгких почвах.

Сформирована электронная база данных агрофизической информации для полей (лёгких почв) стационарного опыта ПНИИСХ.

^ ВНЕСЕНИЯ ВЕРМИКОМПОСТОВ ПОД КАРТОФЕЛЬ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Гришко Ю. В., инженер 1 категории, ГНУ Агрофизический институт Россельхозакадемии

Почвенному покрову Северо-Запада РФ изначально свойственна пространственная неоднородность агропроизводственных параметров, что является одной из главных причин низкой отдачи от внесения удобрений, как минеральных, так и органических. Еще более значительным здесь становятся качество удобрений, а также равномерность их внесения и распределения в пахотном слое. Это относится к органическим удобрениям даже в большей степени, чем к минеральным, тем более, что последние из-за дороговизны становятся все менее доступными для сельских производителей.

Что касается использования минеральных удобрений в картофелеводстве, то многими исследователями установлено, что систематическое внесение высоких доз минеральных удобрений приводит к эффекту почвоутомления – ухудшению физико-химических свойств, разрушению гумуса, угнетению полезной микрофлоры и др. При этом снижаются урожаи и качество получаемой продукции [1]. Особенно опасно внесение одних минеральных удобрений на малобуферных легких почвах в настоящее время, когда повсеместно нарушаются основы земледелия (не выдерживаются севообороты и не вносятся рекомендуемые нормы органических удобрений, снизилось качество вспашки, традиционных органических удобрений и др.).

В отношении же органических удобрений у наших сельских производителей неоправданно сложился стереотип их экологической безопасности, а вследствие значительных экономических издержек на их разбросное внесение, а также других проблем, обстоятельством необходимости их равномерного внесения повсеместно пренебрегают. В результате, как показывают данные прецизионных обследований пахотных почв, именно грубые нарушения в технологии применения навоза стали главным антропогенным фактором повышения и без того немалой пестроты почвенного плодородия. Конечно, роль навоза в повышении плодородия дерново-подзолистых почв трудно переоценить. Однако из-за неравномерного внесения в производственных условиях его окупаемость очень низка [2], а степень потенциального загрязнения почв достаточна высока. В случае же применения бульдозерного расталкивания по полям или разлива жидких навозных масс под угрозу загрязнения всегда попадают поверхностные стоки и грунтовые воды, а также водоемы любого гидрологического генезиса. При этом не только искусственно усугубляется или создается пестрота почвенного покрова, но также происходит весьма значительная дифференциация почвенного плодородия и качества сельскохозяйственной продукции [3].

Для того чтобы избежать отрицательных действий навоза (а это не только его «обжигающее» действие, но и зараженность гельминтами, а также засоренность семенами сорняков), в том числе и значительных потерь питательных веществ, необходимо, чтобы он поступал в почву в процессе биохимического круговорота, что в полной мере обеспечивается при его вермикомпостировании. Кроме того, технологии переработки органического сырья при помощи заселения компостов подстилочными кольчатыми червями вида Eisenia foetida обусловливают значительно более экономичное и эффективное его использование. При этом вовсе не нужны «калифорнийские» черви, а достаточно использовать местных подстилочных червей этого вида или любого другого в пределах той же экотрофной группы.

Испытания по применению вермикомпоста, получаемого в Агрофизическом НИИ из различных субстратов, были проведены в 2002–2007 г.г. в полевом опыте на среднеокультуренных супесчаных дерново-подзолистых почвах при выращивании картофеля. Многолетний микрополевой опыт показал, что локальное (под клубень) применение вермикомпоста-сырца (непросеянного, с влажностью 40%) в дозе 4–8 т/га дает прибавку урожая картофеля до 40–50% даже в неблагоприятные годы, что по действию равнозначно применению 25 т/га подстилочного навоза КРС (при его внесении в борозду, а не вразброс), со значительной экономией сырья и трудозатрат. При этом клубни картофеля, накапливая больше сухого вещества и крахмала, становятся более экологически чистыми и устойчивыми к болезням, чем при использовании навоза. В целом, внесение вермикомпоста эффективнее при выращивании сортов с продолжительным периодом вегетации. И если, для ранних и среднеранних сортов, достаточно внесение вермикомпоста в пределах 4–8 т/га, то для более поздних сортов эта доза должна возрастать до 12 т/га. Расчет экономической эффективности применения навоза и вермикомпоста на картофеле показал, что условно чистый доход при использовании 50 т/га навоза составляет 315 $ при рентабельности 75%, а 5 т/га вермикомпоста дает 460 $ дохода и 130% рентабельности [4].

Применение вермикомпоста в полевых севооборотах, а также в тепличных хозяйствах – один из путей преодоления создавшегося дефицита минеральных и органических удобрений у сельхозпроизводителей России, который имеет большой потенциал развития в нынешних условиях. Вермикомпосты, по сравнению с обычными компостами, более гомогенны и структурированы, обладают более высокой водостойкостью и водоудерживающей способностью. По сравнению с навозом, они требуют значительно меньшего объема внесения и обладают несравнимо большей сыпучестью, что делает возможным их равномерное машинное внесение в почву. Это делает их агентами выравнивания агропроизводственных параметров полей севооборотов, что значительно повышает эффективность применения технологий точного земледелия.

Литература

1. Федотова Л.С. и др. Минеральная система удобрений картофеля как деструктивный фактор плодородия малобуферных дерново-подзолистых почв. // Мат-лы междун. научно-практич. конференции «Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие», ПГСХА, Пенза, 2005, с. 61–62.

2. Иванов А.И. Пути повышения эффективности минеральных удобрений в условиях Северо-Запада РСФСР. //Дисс. к. с.-х. н., Великие Луки, 1989, 388 с.

3. Иванов А.И., Федотенков Д.В., Конашенков А.А. Равномерность внесения навоза и пестрота почвенного плодородия. // Плодородие, 2007, № 2, С. 16–18.

4. Цыганов А.Р., Вильдфлуш И.Р. Эффективность применения вермикомпостов при возделывании зерновых культур и картофеля на дерново-подзолистых почвах Республики Белорусь // Мат-лы 2-й Международной научно-практической конференции «Дождевые черви и плодородие почвы», 17–20 марта 2004, Владимир, с.183–186.

^ НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРЕПАРАТОВ-ПОЧВОУЛУЧШИТЕЛЕЙ В СИСТЕМАХ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Катичева И. А., ведущий инженер, АФИ

В связи с интенсивным развитием исследований по точному земледелию и внедрением их в практику сельскохозяйственного производства возникают и новые возможности для практического использования синтетических полимерных препаратов. Интерес к исследованиям, посвященным применению полимеров в сельском хозяйстве, в последние годы заметно снизился из-за экологических и экономических трудностей, возникающих при их использовании. Однако проблемы, связанные с необходимостью восстановления нарушенной структуры почвы в результате антропогенного воздействия, остались и решение этих проблем с наименьшими затратами как раз и стало возможным с внедрением технологий точного земледелия и дискретного обследования сельскохозяйственных полей.

Особенно важно сохранить водопрочную структуру поверхностного слоя до момента появления всходов на тяжелых по механическому составу почвах, склонных к коркообразованию, чтобы избежать изреженности посевов, а при неблагоприятных погодных условиях и необходимости пересева.

Как показали исследования, проведенные на суглинистых и тяжелосуглинистых почвах различного генезиса (дерново-подзолистых, черноземах, серых лесных почвах, сероземах), перспективным способом борьбы с почвенной коркой является обработка поверхностного 1–2 см слоя почвы раствором гидролизованного стиромаля (ГС) в дозе 0,05% к массе почвы, что позволяет увеличить количество водопрочных агрегатов в 1,6–3,0 раза. Кроме того, за счет наличия в составе препарата углеводородных радикалов, наблюдается эффект гидрофобизации почвенных частиц, что приводит к снижению непроизводительного физического испарения в 1,5–2 раза.

В мелкоделяночном полевом опыте на дерново-среднеподзолистой поверхностно-оглеенной почве (Прикарпатье) исследовано влияние ГС на некоторые физические свойства почвы и на состояние всходов сельскохозяйственных растений. ГС в дозе 0,05% к массе почвы вносили на глубину 0–5 или 0–20 см. Оструктуривание проводилось вручную, при увлажнении почвы раствором ГС до влажности структурообразования с одновременным перемешиванием. На контрольных делянках почву оструктуривали водой аналогичным образом. Водопрочность агрегатов, отобранных непосредственно после оструктуривания ГС и просушивания почвы, возросла почти в два раза по сравнению с контролем – 64,2% и 34,3% соответственно, при этом больше, чем в два раза увеличилось содержание агрономически ценных агрегатов. Агрегаты с обработанных делянок отличались и гидрофобными свойствами. В конце вегетационного периода агрегаты в слое 0–20 см потеряли гидрофобные свойства при сохранении высокой водопрочности – 52,1%. Стабильность искусственной структуры в первую очередь благоприятно сказалась на изменении объемной массы, т. к. исследуемые дерново-подзолистые поверхностно оглеенные почвы отличались слитым сложением. Наблюдалось достоверное снижение величины объемной массы в обработанном ГС 0–20 см слое по сравнению с контролем, причем этот эффект сохранялся до осени следующего года. Однако, несмотря на оптимизацию ряда физических свойств почвы, достоверных различий по вариантам при уборке зеленой массы кукурузы в фазе выметывания метелки не было обнаружено, что связано с отсутствием дождей в мае-июне в год проведения опыта. В засушливые периоды нежелательно присутствие агрегатов с гидрофобными свойствами в зоне высева семян.

Однозначно положительный результат получен в полевом опыте при использовании оструктуренной ГС почвы в качестве мульчслоя, предотвращающего возможность появления почвенной корки. В опыте использовали семена фасоли (сорт кормовая черная № 16) с лабораторной всхожестью 95–96%, которые были высеяны на двадцати последовательно расположенных полосах длиной 1 м. Глубина заделки семян 4 см, норма высева – 30 семян на 1 м, расстояние между рядами – 45 см (широкорядный посев). На 10 полосах (четные номера) провели мульчирование агрегатами, оструктуренными ГС в дозе 0,1% к массе почвы, слоем один сантиметр. На 10 контрольных полосах (нечетные номера) – проведено поверхностное рыхление.

В результате опыта на вариантах с мульчированием получено достоверное увеличение количества всходов. Этот эффект наблюдался несмотря на достаточное количество осадков в период появления всходов.

Таким образом, используя раствор стиромаля, мы можем создавать своеобразный мульчирующий слой нужной глубины из агрономически ценных водопрочных агрегатов, который предотвращает непроизводительные потери влаги на физическое испарение за счет гидрофобизации почвенных частиц и защищает почву от коркообразования. Учитывая возможности точного земледелия, можно гарантировано наносить препарат узкой полосой непосредственно над ложем высеянных семян, не допуская его лишнего расхода и попадания в зону высева семян.

^ СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТОВ С НАБОРОМ КУЛЬТУР, ОТЛИЧАЮЩИХСЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ К РЕАКЦИИ ПОЧВЕННОЙ СРЕДЫ

Гадаборшев Р. Н., директор ЛенНИИСХ, к. с.-х. н., Драгунов О. А., заведующий лабораторией, к. с.-х. н., Ильвес А. Л., ведущий научный сотрудник, к. с.-х. н.

В пореформенный период состояние сельскохозяйственной отрасли характеризуется как кризисное. В частности, выражается в том, что в большинстве регионов Северо-Запада около половины пахотных земель официальная статистика относит к пассивно используемым. Это приводит к их деградации и, в конечном итоге, выводу из сельскохозяйственного оборота. Задача расширенного воспроизводства плодородия почв для многих сельскохозяйственных товаропроизводителей становится неразрешимой из-за ограничений экономического характера.

В этих условиях возникает необходимость более гибкого, многовариантного подхода при планировании севооборотных схем. Главным критерием рациональности севооборота становятся стоимостные показатели единицы продукции. При этом необходимо обеспечить, по крайней мере, определенную стабильность плодородия почв, как главного средства производства в сельском хозяйстве. При остром недостатке техногенных ресурсов эту проблему можно частично решить за счет более активного использования биологических факторов. В этом направлении могут быть различные решения, одним из направлений является более широкое использование в севооборотах полей с бобовыми культурами, в том числе и сидерального назначения. При этом в зависимости от миссии и программы развития предприятия устанавливается структура посевов и схемы севооборотов. В то же время такой детерминации видов севооборотов и специализации хозяйства практически не наблюдается. В частности, многоотраслевое хозяйство может использовать специализированные севообороты для решения определенных локальных задач. Следовательно, целевые функции того или иного севооборота можно рассматривать, как относительно самостоятельный фактор в рамках общей стратегии развития хозяйства.

Серьезные трудности при формировании севооборотов возникают из-за существенных различий плодородия почв по отдельным полям севооборота. Традиционная концепция исходит из того, что за счет целенаправленного применения удобрений и известковых материалов такие показатели как кислотность, содержание подвижных форм калия, фосфора и даже уровень содержания органического вещества можно оптимизировать по полям севооборота. Реализация этой идеи предполагает интенсивное окультуривание почв. В целом, такая форма использования пашни предопределяет высокий уровень затрат, при относительно длительных сроках их окупаемости. В условиях острого дефицита ресурсов в определенной мере задача может быть решена на основе подходов адаптивного земледелия. Очевидно, используя биологические особенности отдельных культур, можно формировать севообороты, имеющие приемлемый выход продукции, при этом, не прибегая к дорогостоящему известкованию почв. В тоже время практических экспериментов в этом направлении не проводилось.

Целью изучения сравнительной эффективности севооборотов с набором культур, отличающихся различной чувствительностью к реакции почвенной среды впервые в условиях Северо-Западной зоны разработаны схемы и заложен полевой опыт.

Исследования проводились на дерново-подзолистой легкосуглинистой среднеокультуренной почве с экспериментально заданными уровнями кислотности: на фоне рН 4,2–4,4 без внесения извести, и на фоне рН 5,3–5,5 с внесением извести. Полевой опыт заложен в 2006 г. с двумя равнозначными пятипольными севооборотами из основных сельскохозяйственных культур, отличающихся требовательностью к известкованию.

В первом севообороте все культуры требовательны к известкованию. Во втором севообороте подобраны культуры способные эффективно расти на кислых почвах. Норма известковых удобрений (СаСО3) определялась по величине гидролитической кислотности (НГ-1,5).

Результаты исследований за 2006–208 гг. представлены в таблице.

Таблица

^ Различная чувствительность культур севооборотов к уровню кислотности почв

Урожай, ц/га Кислая почва Слабокислая почва Прибавка от известкования НСР05 ц/га %

2006 год

Ячмень 21,1 23,4 2,3 10,9 1,7

Овес 23,5 24,7 1,2 5,1 2,1

2007 год

Клевер 1 г. п. 86,9 90,9 4,0 4,6 7,9

Люпин 1 г. п. 32,7 36,2 3,5 10,7 9,1

2008 год

Клевер 2 г.п. 8,23 9,50 1,27 15,4 3,0

Люпин 2 г.п. 8,50 8,32 -0,18 -2,1 2,4


Очевидно, используя биологические особенности отдельных культур, можно формировать севообороты, имеющие приемлемый выход продукции, не прибегая к дорогостоящему известкованию почв. На основании этих и других многолетних исследований в дальнейшем был разработан адаптивно-ландшафтный подход к формированию севооборотов, который позволил разработать рекомендации по усовершенствованию схем севооборотов и структуры посевных площадей для Северо-Запада РФ (Белогорка, 2008).

^ ОПТИЧЕСКИЕ ТЕСТЕРЫ ДЛЯ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Сурин В. Г., ведущий научный сотрудник ГНУ АФИ, к. ф.-м. н.

Диагностика физиологического состояния растений (посевов) важна для дозированного внесения удобрений, поддержания плодородия почв, получения высоких урожаев и повышение качества сельхозпродукции. Для этих целей используются специальные полевые оптические тестеры. Их действие основано на избирательном (селективном) поглощении световых потоков растениями в зависимости от их состояния. Соответствующие датчики, как правило, используют в качестве сигнала отраженный от исследуемого объекта солнечный свет по аналогии со спутниковыми съемочными системами. Недостатком таких тестеров является зависимость их показаний от условий освещения и, как следствие, низкая точность измерения.

В Агрофизическом институте на технической базе Государственного Оптического Института им. С. И. Вавилова, используя инновационные технологии, разработаны более универсальные «активные» оптические тестеры – бесконтактный и контактный. Активные тестеры используют принцип искусственной подсветкой исследуемых объектов, подобно локаторам в радиодиапазоне. С их помощью проводятся измерения отраженных от объекта световых потоков на двух (и более) длинах волн. Достоинством активных тестеров является стабильная освещенность и возможность их эксплуатации независимо от погодных условий в любое время суток.

Тестеры обеспечивают измерения в двух спектральных каналах, относящихся к видимой и ближней инфракрасной областям спектра.

Бесконтактный тестер дает возможность проводить экспрессные измерения коэффициентов яркости посевов на уровне растительного полога и имитирует данные, получаемые спутниковой аппаратурой.

С помощью контактного тестера выполняются более точные измерения коэффициентов отражения отдельных фитоэлементов растений – лист, стебель, колос. Повышенная точность измерений дает возможность с помощью специальных приемов выявлять стрессовые состояния растений на ранней стадии при отсутствии внешних признаков угнетения.

Наиболее эффективным на практике является совместное использование контактного и бесконтактного тестеров.

Путем специальных калибровок с помощью тестеров получают информацию о состоянии растений и почв, их агрохимических и агрофизических показателях. По оптическим показателям определяются оптимальные дозы минерального питания растений, фитомасса и листовой индекс, содержание хлорофилла в фитоэлементах, выявляются заболевания растений, осуществляется прогноз урожая.

Интегральным оптическим индикатором состояния растений являются величина вегетационного индекса, представляющий двухканальное отношение сигналов: VI = (инфракрасный канал / видимый канал). Индикатором наилучшего состояния растений и, соответственно, оптимальной дозы минерального питания является максимальная величина вегетационного индекса. Для расшифровки изменений происходящих в растениях проводится анализ характеристик отражения в разных каналах. Для этих целей лучше подходит контактный тестер. В целом при измерениях оперативные данные о состоянии посева дает бесконтактный тестер, в то время как контактный тестер обеспечивает более точную и полную информацию.

Примеры использования тестеров отражены в цитируемой ниже литературе.

Литература

1. Якушев В. П., Якушев В. В. Информационное обеспечение точного земледелия. –СПб.: Изд-во ПИЯФ РАН, 2007.

2. Сурин В. Г., Баденко В. Л., Слинчук С. Г. Исследование возможностей использования наземных спектрофотометрических измерений для развития агрономических технологий// Изд. «Наука» Исследование Земли из космоса № 2, 2007.

3. Кувалдин Э. В., Сурин В. Г. Экспресс-диагностика состояния растений// Сельскохозяйственные Вести №3 (70), 2007.

4. Сурин В. Г., Кувалдин Э. В., Зубец В. С. Бесконтактный экспресс-метод измерения фитомассы и влажности травостоя оптическим тестером// Доклады РАСХН N6, 2008.

5. Моисеев К. Г., Сурин В. Г., Рысев М. Н. Мониторинг плодородия почв дистанционным методом по стрессовым реакциям растений //Тезисы доклада на V съезд общества почвоведов им. В. В. Докучаева, Рос стник РАСХН № 1, 2009.

7. Сурин В. Г. Влияние переувлажнения на точность определения биомассы и влажности травостоя бесконтактным оптическим тестером// Вестник РАСХН, 2009 (в печати).