Ресурсосберегающие системы обработки почвы, предусматривающие замену вспашки плоскорезной или поверхностной обработкой 3 раза в течение ротации севооборота, были энергетически более эффективны, по сравнению с ежегодной отвальной вспашкой, проводимой на глубину пахотного слоя, коэффициент энергетической эффективности увеличился на 0.33-0.59, коэффициент энергоемкости уменьшился на 0.1.

Наиболее высокой энергетической эффективностью по всем показателям выделилась чизельно-поверхностная система обработки почвы, что объясняется не только экономией энергии на 2429.6 МДж/га, но и увеличением валового выхода энергии на 11078 МДж/га.

Таким образом, ресурсосберегающие системы обработки почвы, базирующиеся на чередовании отвальной и безотвальной обработок и безотвальным разноглубинным рыхлением обеспечивают снижение энергетических затрат, себестоимости продукции, увеличению продукции в энергетическом эквиваленте, окупаемости затрат и коэффициенту энергетической эффективности.

Для экологически безопасной организации сельскохозяйственного производства с учетом природно-экономических условий и ландшафтной структуры на территории Пермского края выделено 5 агроэкологических разделов: Вятско-Камский средней тайги, Вятско-Камский южной тайги, Вятско-Камский подтаежный, Уфимско-Сылвенский южной тайги, Уфимско-Сылвенский подтаежный, которые состоят из: опольных, полесских и пойменных.

2. Основные причины экологической неустойчивости ландшафтов, обусловлены неблагоприятными климатическими условиями, низким плодородием, наиболее распространенных дерново-подзолистых почв, развитием эрозионных процессов, высокой распаханностью территории. По мере увеличения антропогенной нагрузки на опольный ландшафт, которая усиливается с севера на юг, происходит трансформация внутренней структуры изучаемой агроэкосистемы в сторону снижения ее устойчивости вследствие активизации эрозионных процессов. В северной части опольного ландшафта Предуралья наиболее сильным и универсальным фактором, определяющим характер произрастания большого спектра культур, является сумма эффективных температур, в центральной и южной – геохимические, литогенные условия, показатели плодородия почвы.

3. Ландшафтная неоднородность геохимического состояния моренно-эрозионной равнины (опольный ландшафт), обусловленная рельефом, определяет характер водно-физических, агрохимических, биологических свойств почвы, которые улучшаются от водораздела к ложбине. В направлении межхолмной депрессии, вниз по катене увеличивается содержание агрономически ценной фракции с 33.8 до 34.5, водопрочной структуры, подвижного фосфора и калия, легкогидролизуемого азота, гумуса, повышается биологическая активность.

4. Гумусное состояние почвенного покрова обусловлено направленностью вещественно-энергетических потоков и литерального стока на склоновых территориях. Наиболее высокое содержание общего гумуса 3.42-3.62%, гуминовых кислот 35.30-35.83% и улучшение соотношения гуминовых и фульвокислот Сгк : Сфк с 0.65 до 0.87 отмечено в аккумулятивном ландшафте.

5. Лучшая обеспеченность элементами питания в аккумулятивном ландшафте способствовала формированию наиболее высокой урожайности зерновых культур 3.14-4.19 т/га. Максимальная урожайность картофеля 27.7 т/га получена в элювиальном ландшафте, так как эта культура в большей степени реагировала на теплообеспеченность почвы, чем на содержание питательных веществ.

6. Нерациональное использование пашни без внесения удобрений способствовало развитию деградационных процессов в дерново-мелко-подзолистой почве, которые проявились в ухудшении показателей поглощающего комплекса, увеличении гидролитической кислотности на 0.2-0.3 мг-экв/100 г, снижении суммы обменных оснований, обеднении пахотного слоя подвижными формами фосфора и калия на 19 и 26 мг/кг, гумусом на 0.14%. В биологизированном севообороте деградационные процессы протекают менее интенсивно, по сравнению с типичным.

7. Стабилизацию почвенного плодородия на исходном уровне в типичном севообороте обеспечивает внесение навоза 60 т/га в сочетании с NPK по 60 кг д.в. на гектар, в биологизированном – 40 т/га навоза и NPK 60 кг д.в/га. Органо-минеральная система удобрения обеспечивает не только формирование положительного баланса гумуса, но и улучшение его качества: увеличивается фракция свободных и рыхлосвязанных гуминовых кислот, расширяется соотношение Сгк : Сфк с 0.54 до 0.73.

8..В биологизированном севообороте за счет запашки сидеральной культуры и корнестерневых остатков в почву поступает 242.7 кг/га азота, 137,1 кг/га – фосфора, 321.3 кг/га – калия, что на 11, 9 и 14% соответственно выше по сравнению с типичным севооборотом.

9. Урожайность сельскохозяйственных культур в условиях Предуралья в значительной степени определялись гидротермическими условиями, складывающимися в период вегетации растений.

Наиболее высокая урожайность зерновых культур 3.0 т/га, выход зерна 1.93 т/га и продуктивность – 3.19 тыс.к.ед. получены в биологизированном севообороте при внесении навоза 60 т/га и NPK - 60 кг д.в.

10. По комплексной оценке выделился вариант с запашкой сидерата внесением навоза 40 т/га и NPK по 60 кг д.в., обеспечивший формирование продуктивности 3.14 тыс.к.ед/га, сбор зерна – 2.0 т/га, урожайность зерновых – 3.0 т/га, энергетический коэффициент 2.59 и положительный баланс гумуса.

11. Выявлена высокая структурообразующая роль безотвального рыхления (чизельное, поверхностное) и чередование его с отвальной вспашкой (плужно-плоскорезная, плужно-поверхностная, чизельно-поверхностная системы обработки почвы). Эти приемы обработки повышают в дерново-мелкоподзолистой среднесуглинистой почве содержание агрономически ценной макроструктуры на 30-45%, микроструктуры 4–8%, фактор структурности на 14-31% к первоначальному уровню, в оподзоленном черноземе – макроструктуры на 5-10 %, водопрочных агрегатов 5-10 %, коэффициент структурности – 28-71%.

12. При проведении ежегодной отвальной вспашки в течение 21 года отмечена тенденция снижения содержания гумуса на 0.34%. Замена ежегодной отвальной вспашки 3 раза в течение ротации на плоскорезную и поверхностную обработку, а также на разноглубинное безотвальное рыхление (чизельно-поверхностная обработка почвы способствует снижению фактора минерализации с 1.46 до 1.02, повышению гуминовых кислот на 5.5%, расширению соотношения Сгк : Сфк с 0.70 до 0.82.

13. Постоянная безотвальная обработка усиливает засоренность посевов, количество малолетних сорняков увеличивается на 15-32%, многолетних – 15-20%, потенциальная засоренность – на 28-33%.

14. На основании комплексной оценке в Вятско-Камском АР южной тайги наиболее оптимальна глубокая система обработки почвы, базирующаяся на углублении пахотного слоя. В Уфимско-Сылвенском АР южной тайги – комбинированные системы обработки почвы: плужно-поверхностная, плужно-плоскорезная, чизельно-поверхностная; в Уфимско-Сылвенском подтаежном АР чизельная обработка, обеспечивающая накопление влаги.

15. Учет комплексного воздействия ландшафтных условий, культур севооборота, обработки почвы и удобрений позволяет сформировать биологический принцип формирования устойчивости агроэкосистемы, экологическими индикаторами которого являются растения , водно-физические свойства и показатели плодородия почвы, а критериями – количество пожнивно-корневых остатков, баланс гумуса и элементов питания, структурность почвы, урожайность сельскохозяйственных культур.

16. Агроэкологическая концепция формирования устойчивости агроэкосистемы предусматривает максимальное использование биологического потенциала растений и ландшафтных условий, ресурсосберегающую почвозащитную обработку почвы (плужно-поверхностную, плужно-плоскорезную, чизельно-поверхностную) биологизированные зернотравяные севообороты с включением сидерального пара и многолетних бобовых трав, органо-минеральную систему удобрения в умеренных дозах (навоз не менее 5 т/га и NPK 60 кг д.в./га), запашку соломы и пожнивно-корневых остатков. Результатами исследований установлено, что мероприятия обеспечивают продук-тивность пашни выше 3 тыс. к.ед./га и положительные балансы вещественно-энергетических потоков, сохранение плодородия и предотвращение деградации почвы.

Предложения производству

Для повышения эффективности сельскохозяйственного производства и устойчивого функционирования агроэкосистем Северо-Восточной части Нечерноземной зоны России предлагаются следующие мероприятия:

Использование сельскохозяйственных угодий в режиме адаптивно-ландшафтного земледелия. Главным принципом которого является выбор местоположений в ландшафте, наиболее благоприятных для выращивания конкретных культур и жесткая адресная привязка мероприятий по их возделыванию.

Совершенствование севооборотов в направлении биологизации: введения сидеральных паров, многолетних бобовых трав не менее 2-х полей, запашки соломы, корневых и пожнивных остатков, обеспечивающих продуктивность пашни не менее 3 тыс.к.ед./га, положительные балансы гумуса, азота, фосфора и калия и оптимальное соотношение между приходной и расходной частью энергетических потоков в агрофитоценозах.

Для создания оптимальных агрофизических свойств почвы, снижения интенсивности минерализации органического вещества и повышения продуктивности агрофитоценозов в Вятско-Камском АР южной тайги проводить интенсивную обработку почвы, базирующуюся на углублении пахотного слоя, в Уфимско-Сылвенском АР южной тайги – комбинированные системы (плужно-поверхностную, чизельно-поверхностную, плужно-поверх-ностную, плужно-плоскорезную), в Уфимско-Сылвенском подтаежном АР – на оподзоленном черноземе и почвах, близких к нему по морфологическим и генетическим показателям – чизельную и чизельно-поверхностную.

Список работ,

опубликованных по теме диссертации

Косолапова А.И. Приемы обработки почвы и севообороты в интенсивном земледелии // Сельскохозяйственная наука Урала – производству. Свердловск. 1986. с. 6 – 7.

Косолапова А.И. Влияние предпосевной обработки почвы на урожайность яровых зерновых культур // Изменение и регулирование почвенного плодородия в условиях интенсификации земледелия: Сборник научных трудов. Пермь. 1988. Т.10. С. 48-53.

Косолапова А.И. Сравнительная оценка различных систем обработки почвы с эффективным применением удобрений в севообороте. Материалы научно-практической конференции. Пермь. 1988. С.43.

4. Косолапова А.И. Изменение агрофизических свойств почвы под влиянием систем обработки почвы // Научные основы расширенного воспроизводства почвенного плодородия и рационального использования минеральных удобрений. Сборник научных трудов. Пермь. 1990. Т.11. С.57-66.

5. Зиганьшина Ф.М., Попова С.И., Косолапова А.И. Приемы повышения и регулирования плодородия черноземных почв Предуралья //Проблемы Уральских черноземов: Сборник научных трудов. Челябинск. 1993. С.15-21.

6. Косолапова А.И. Предпосевная обработка почвы // Организационно-агротехнические особенности проведения полевых работ в агропромышленном комплексе Пермской области в 1998 г. Рекомендации. Пермь. 1998. С.19-28.

7. Пискунов А.С., Косолапова А.И., Лейних П.А. Влияние агротехнических приемов на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы //Сборник научных трудов: ПГСХА. Пермь. 2001. Вып. 6. С- 58-61.

8. Косолапова А.И., Ямалтдинова В.Р. Система комплексного использования органических удобрений, обеспечивающая бездефицитный баланс гумуса. Рекомендации. Пермь. 2001. 6 с.

9. Бугреев В.А., Косолапова А.И. Пути повышения органического вещества в дерново-подзолистой почве Предуралья //Органическое вещество. Отчет координационного Совета о НИР за 2001. Владимир. 2001. С. 58-60.

10. Косолапова А.И. Пути повышения плодородия дерново-подзолистой почвы Предуралья // Проблемы воспроизводства плодородия почвы при адаптивной интенсификации сельскохозяйственного производства Евро-Северо-Востока России. Материалы научно-практической конференции. Киров. 2002. С. 23-24.

11. Косолапова А.И. Комплекс приемов повышения плодородия оподзоленных черноземов в Пермской области//Сборник научных трудов УРО РАН. Пермь. 2002. вып. 1. С. 46-47.

12. Бугреев В.А., Косолапова А.И. Пути повышения органического вещества в дерново-подзолистой почве Предуралья //Сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной 20-летию ВНИПТИОУ. Владимир. 2002. С. 42-44.

13. Косолапова А.И. Энергосберегающая система обработки почвы //Сборник научных трудов УРО РАН. Пермь. 2003. вып. 2. С. 56-57.