Основные положения биологизированной системы земледелия на агроландшафтной основе

ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ  ПРОМЫШЛЕННОСТИ

КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

ФГБОУ ВПО « Кубанский государственный аграрный университет»

 

ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт

масличных культур им. В.С. Пустовойта»

 

ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт риса»

ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт

биологической защиты растений»

 

СИСТЕМА ЗЕМЛЕДЕЛИЯ 

КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ НА

АГРОЛАНДШАФТНОЙ ОСНОВЕ

РЕКОМЕНДАЦИИ

Краснодар – 2015 г.

 

ББК 41.4

УДК 631.5:504.54 (470.620)

C 40

 

Рекомендации подготовили:

от министерства сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности Краснодарского края: А.Н. Коробка, С.Ю. Орленко, Е.В. Алексеенко, Н.Н. Малышева, Е.М. Сорочинская

от ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»: А.И. Трубилин Н.Н. Нещадим Н.Г. Малюга, В.П. Василько.; А.М. Кравцов; Э.А. Пикушова; А.С. Найденов; В.В. Ефремова; Н.И. Бардак; А.В. Сисо; Е.Ю.Веретельник

от ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур им. В.С. Пустовойта»: В.М. Лукомец; Н.И. Бочкарев,          Н.М. Тишков

от ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт риса»: С.В. Гаркуша, В.С. Ковалев, Е.М. Харитонов, В.П. Науменко

от ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт биологической защиты растений»: В.Д. Надыкта, В.Я. Исмаилов, Г.В.Волкова, И.С. Агасьева, Р.В. Данилов, В.В Костюков, О.А. Монастырский, А.П. Савва,  М.В. Пушня, В.Т. Садковский, Ю.Г. Соколов, Ю.В. Шумилов

 

Издаются в рамках государственной программы Краснодарского края «Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия».

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Основные положения биологизированной системы земледелия на агроландшафтной основе                                                     2. Агроклиматическое и ландшафтное районирование территории Краснодарского края 2.1 Характеристика климатических условий 2.2 Характеристика агроландшафтов 2.3 Состояние плодородия почв в агроландшафтах 3. Севообороты и структура посевных площадей для различных  агроландшафтов и почвенно-климатических зон края 3.1 Схемы почвоохранных полевых севооборотов 3.2 Структура посевных площадей 4. Сбалансированная биологизированная система удобрения 5. Теоретическое обоснование и  задачи обработки почвы 5.1 Задачи и обоснование основной обработки почвы 5.2 Обработка почвы в посевах сельскохозяйственных культур 5.3 Принципы почвоохранной системы обработки почвы 6. Интегрированная защита полевых культур от вредных организмов  6.1 Роль сорта и гибрида в интегрированной защите растений 6.2 Значение биологии полевых культур в управлении фитосанитарной обстановкой 6.3 Влияние агротехнических приемов на фитосанитарное состояние полевых культур

4   14   14   20   37   54   54 67   78   106   106   113   115     121   121     126     135

6.4 Биологический и химический методы в интегрированной  защите растений 6.5 Биологическая защита сельскохозяйственных культур 6.5.1 Использование сортов с груповой устойчивостью к патогенам 6.5.2 Использование беспестицидной системы защиты от  вредителей 6.5.3 Использование технологии защиты хранящегося зерна 6.5.4 Технические средства оснащения фитосанитарного мониторинга сельскохозяйственных культур 7. Технологии возделывания основных полевых культур 7.1 Озимая пшеница 7.2 Озимый ячмень 7.3 Кукуруза 7.4 Рис 7.5 Подсолнечник 7.6 Соя 7.7 Рапс озимый 7.8 Лен масличный 7.9 Сахарная свекла 7.10 Люцерна, клевер, эспарцет 8. Техническое обеспечение современных систем земледелия 9. Экономическая эффективность сбалансированной биологизированной системы земеледлеия на               агроландшафтной основе

153 158   159   160   164     166   171 171 189 194 205 267 288 310 321 335 351   358   363

Основные положения биологизированной системы земледелия на агроландшафтной основе                                                    

 

Большое значение плодородия почв хорошо осознавали и понимали не только ученые, но и политические деятели планеты. Так, В.И. Ленин в виде завещания потомкам писал: «Берегите, храните, как зеницу ока, землю...». Аналогичную оценку деятельности земледельцев дал известный американ­ский президент Т.Д. Рузвельт: «Народ, который разрушает почву, - уничто­жает сам себя». Точнее, по-видимому, не скажешь, т. к. это заявление прези­дента было высказано после осознания США значения для экономики и экологии страны результатов тех страшных пыльных бурь, которые в двадцатые годы прошлого столетия на огромных площадях сняли почти весь пахотный слой почвы в Северной Америке. После этих потрясений ученые и политики США разработали систему ведения сельского хозяйства и достигли опреде­ленных результатов.

Почти два века назад известный агрохимик Юстус Любих писал: «...Причина возникновения и падения наций лежит в одном и том же. Рас­хищение плодородия почвы обуславливает их гибель, поддержание этого плодородия - их жизнь, богатство и могущество». Еще более точно охарак­теризовал роль и значение плодородной почвы великий русский ученый поч­вовед Василий Докучаев: «Великая Россия кормится землей. На плодородии ее зиждется наше народное и государственное богатство, налоги, торговля, характер сельскохозяйственной культуры, наконец, можно сказать, вся жизнь многих десятков миллионов русских, - все это теснейшим, неразрывным об­разом связано в России с землей, с теми или иными природными силами на­ших почв......

Очевидная переоценка человеком своих возможностей и своей роли в природе особенно усилилась во второй половине двадцатого века. Ярким примером технократического подхода к решению проблем АПК можно отметить и у выдающегося физика XX века А.Д. Сахарова, который в статье "Мир через полвека» в 1974 году писал о возможном будущем сельского хозяйства. В его представлении сочетаемы элементы «автотрофного питания» и идеи дальнейшего резкого наращивания вложения энергии в сельское хозяйство при уменьшении общей площади земель, занятых полями, пастбищами, городами и предприятиями, которые он называл рабочими территориями.

В.И. Вернадский, А.Д. Сахаров и многие другие учёные не считают повышение вложений энергии альтернативой поддерживающему земледелию и уповают на резкое повышение энерговооружённости человека за счёт новых источников ядерной энергии, которые могут повысить роль гидропонного выращивания растений.

Ошибочность технократического пути развития сельского хозяйства в настоящее время в основном осознана научным миром и общественностью. Известный учёный Д. Энберг так оценивает сложившееся мнение... «Вера в то, что человеку подвластно всё в подлунном мире, подготовила почву для равнодушной к природе технологии. Мы утратили добросердечное восприятие жизни и почтение к целостности, которое является предпосылкой для существования на условиях, диктуемых нам землёй».

Сейчас осознано, что природа, как и человеческая жизнь, бесценна, и её нельзя низводить до уровня простого товара, стоимость которого можно выразить в долларах, франках или юанях. Растительный и животный мир, реки, болота, озёра, полезные ископаемые, горы, океаны и атмосфера, т.е. вся экосистема, в которой обитает человек, подвергается его деятельностью сильному воздействию и значительному разрушению. Особенно это заметно в сельском хозяйстве. Поэтому агроэкологические представления сводятся к принципиально иной альтернативе. Агроэкологи стремятся встроить в природу нужные нам элементы экосистемы. При этом основой природопользования является экологический и в какой-то степени моральный принцип.

Агроэкологию можно определить как науку, разрабатывающую способы решения экономических альтернатив в рамках экологического императива, т.е. получения достаточного для пропитания человечества количества продукции при сохранении агроресурсов для будущих поколений и улучшения среды для современных.

Становой хребет агроэкологии - поиск экономических альтернатив в рамках экологического императива на основе адаптивного подхода, предложенного академиком А.А. Жученко, т.е. на каждую единицу вводимой в экосистему антропогенной энергии (как неизбежную плату за количество и качества производимой продукции) следует обеспечить максимальную фиксацию неисчерпаемой солнечной энергии. Это требует усиление селекционной работы в направлении закрепления адаптивного потенциала культуры, разработки энергосберегающих технологий, оптимизации структуры агросистем в различных ландшафтах.

Для возникших проблем в аграрном секторе были предложены различные теоретическое модели экологически безопасных, социально приемлемых систем ведения сельского хозяйства. Однако, в практике воплощение получил вариант адаптивного подхода к сельскому хозяйству, т.е. различные модификации биологических методов хозяйствования. В разных странах они известны как «биологическое», «органическое», «экологическое» и др. сельское хозяйство. Зарождение органического или экологического сельского хозяйства в странах Западной Европы и Америке началось ещё в 40 - е годы прошлого столетия, но оно не получило широкого развития. Доля продуктов, полученным по этим технологиям в настоящее время в разных странах не превышает 3%.

Экологическое сельское хозяйство было обоснованно в России ещё в XVIII веке известным учёным и практиком А.Т. Болотовым. Его по праву считают отцом экологического земледелия. Основным принципом его системы было: «хозяйствование в сочетании с природой». Обобщение всего накопленного человечеством опыта позволило в последующие годы разработать вариант наиболее приемлемого, сбалансированного сельского хозяйства.

Сбалансированное сельское хозяйство включает некоторые варианты нетрадиционного сельского хозяйства, которое часто называют органическим, альтернативным, регенеративным, экологическим или низкокапиталоемким. Но «органическая» или "альтернативная" система еще не является "сбалансированной". Чтобы быть "сбалансированной" она должна производить достаточное количество высококачественного продовольствия, сохранять свои ресурсы, быть безопасной для окружающей среды и приносить доход. А чтобы не быть зависимой от таких покупных материалов, как удобрения, "сбалансированная" система должна опираться, насколько это возможно, на выгодные природные ресурсы и собственные возобновляемые источники.

Чтобы осознать преимущества сбалансированного сельского хозяйства, необходимо понять, какое важное значение имеет почва. Почва - это сложная и хрупкая среда, которую необходимо охранять и пестовать, чтобы обеспечить ее долговременную производительность и стабильность.

Здоровая почва является благодатной средой для роста растений. В нее свободно проникает воздух, она надолго задерживает влагу после дождя.

 Причем и влага и воздух находятся в оптимальном сочетании. Столовая ложка почвы содержит миллионы частичек песка, пыли и глины и может вмещать достаточное количество питательных веществ. В той же столовой ложке почвы содержатся миллиарды микроорганизмов, включая бактерии, актиномицеты, плесневые грибы и водоросли, большинство из которых разлагает органическое вещество. Разложение ведет к образованию гумуса и высвобождению питательных веществ. Микробы производят также клейкие вещества, называемые полисахаридами, которые склеивают между собой частички почвы и таким образом препятствуют эрозии.

Другим важным процессом, происходящем в почве, является фиксация азота из воздуха. Свободноживущие и симбионтные бактерии усваивают азот из воздуха и переводят его в доступные для растений формы, которые используются для синтеза белка. Следовательно количество азота в почве в значительной степени зависит от водно-воздушного режима и биоразнообразия и количественного состава азот фиксирующих микроорганизмов.

Сбалансированность не является простым возвратом к методам, существовавшим до индустриальных технологий, скорее она включает в себя старые "сберегающие" методы ведения сельского хозяйства в сочетании с современными технологиями. Сбалансированные сельскохозяйственные системы предусматривают использование современного оборудования, высокоурожайных сортов и гибридов, высококачественных семя, охрану и рациональное использование почв и водных ресурсов, а также последние достижения в способах возделывания и ухода за культурами. Упор делается на правильный выбор севооборотов, восстановление плодородия почвы, разнообразие культур и домашних животных интегрированную защиту от вредных организмов.

Важнейшим элементом почти всех сбалансированных агросистем является севооборот - планируемое замещение культур, выращиваемых на одном и том же поле. Только соблюдение севооборота гарантирует увеличение урожайности на 10-15% по сравнению с бессменным посевом. В большинстве случаев монокультура, ранее широкого применяемая фермерами США и других странах при выращивании кукурузы, может применяться длительно только при внесении большого количества удобрений и пестицидов. Севооборот же позволяет успешнее бороться с сорняками и вредителями, повышает устойчивость к болезням, обеспечивает более эффективное прохождение через почву питательных веществ и дает некоторые другие преимущества.

В настоящее время в Краснодарском крае следует уделить большее внимание совершенствованию, а главное, соблюдению севооборотов. Увеличить процент многолетних и однолетних бобовых трав в нем. Это во многом определяется почвенно-климатическими условиями и экономикой хозяйств края. Следует рассмотреть возможные специализации севооборотов в зависимости от запросов рынка и насыщения их бобовыми культурами, как "биофабриками" азота в почве и культурами почвоулучшителями. В опытах КубГАУ изучалось влияние люцерны на почвенное плодородие. С точки зрения сбалансированного сельского хозяйства роль многолетних трав в земледелии значительно шире. Наряду с уже названным позитивным влиянием этих культур на содержание гумуса в почве, на ее структурно-агрегатный состав, водно-воздушный режим, мы хотели бы отметить огромную роль люцерны как фитомелиоранта, прекрасного кормового растения и симбиотического азотфиксатора. Масштабы биологической фиксации азота люцерной огромны. По данным А.В. Лабинцева, в среднем за 1986-1995 гг., за ротацию 10-польного севооборота люцерна 3-х лет жизни накопила фиксированного азота на естественном неудобренном фоне 374 кг/га, на фоне 5 т навоза + (NРК)₃₀ - 514, на фоне 7,6 т навоза + (NPК)₃₀ - 581 и на фоне 10,5 т навоза + 2,7 т побочной растительной продукции - 506 кг/га. Варьирование по годам объемов азотфиксации люцерны за ротацию на неудобренном фоне не превышало 32, а на удобрен ном варианте - до 39%.

Накопление азота в почве на протяжении роста и развития люцерны существенно изменяется. В год посева покровная культура угнетает люцерну, но существенно снижает ее засоренность и дает урожай зерна. До завершения вегетации люцерна первого года жизни накапливала на неудобренном фоне 52 кг/га азота, а на удобренных вариантах - на 18-31% больше. Люцерна второго года жизни формировала за вегетацию три укоса и активно накапливала азот: на неудобренном фоне 178 и на удобренных - 252 кг/га. Люцерна третьего года жизни за один укос оставляла в почве на неудобренном фоне 144 кг/га и на удобренных - около 260 кг/га. В целом можно сказать, что в первый год жизни подпокровная люцерна накапливает в почве 10-12%, во второй год жизни - 48-58% и в третий год жизни - 36-38% общего количества азота за весь цикл развития. За счет этого люцерна на 60% покрывает свои потребности в азоте и оставляет его после себя в почве в количестве около 350 кг на 1 га. По многолетним данным других ученых, люцерна за два года может накапливать в почве до 480 кг/га азота, эспарцет и клевер - 150-200 кг/га, горох на зерно - 60-80 кг/га азота. Эти культуры позволяют решить проблемы азотного питания растений и сохранения почвенного плодородия, в значительной степени перевести на биологический азот, а высвобождаемые финансы использовать на другие цели.

Использование биологического азота в земледелии обеспечивает снижение энергозатрат, экономию материальных ресурсов, уменьшает загрязнение окружающей среды продуктами деградации азотных удобрений, решает в определенной степени проблему дефицита растительного белка. Это позволяет в сбалансированном сельскохозяйственном производстве решить проблему сохранения плодородия почвы, повышения продуктивности пашни и получения конкурентоспособной продукции.

Исходя из этого в равнинных агроландшафтах северной зоны Краснодарского края доли люцерны и эспарцета должна увеличена до 20-25%. Примерно на такой же площади в севообороте смогла бы занять люцерна в равнинных агроландшафтах центральной зоны края, а в низменно-западинных агроландшафтах процент люцерны и клевера мог бы быть увеличен до 25-30%.

Другой важной особенностью сбалансированного земледелия является регулярный возврат в почву пожнивных растительных остатков, внесение навоза и других органических веществ. Органическое вещество улучшает структуру почвы, водно-физические свойства, оптимизируя наступление сроков ее физической спелости. Это позволяет своевременно провести отработку почвы, посев, создание условия для формирования коревой системы. При хорошем физическом состоянии вода легче просачивается в почву, уменьшается поверхностный сток и эрозия. Органические вещества способствуют повышению микробиологической активности почвы, являясь питательным субстратом для бактерий, актиномицетов, грибов.

Ценность их состоит в том, что органические удобрения являются важным фактором, способствующим повышению продуктивности пашни и имеющим не только прямое действие (как минеральные туки), но и длительное последействие. В стационарном полевом опыте КубГАУ доказано, что применение подстилочного навоза КРС в количестве 200 т на 1 га позволяет получать в звене севооборота сахарная свекла - озимая пшеница - кукуруза на зерно - озимая пшеница - подсолнечник такую же урожайность, как и при внесении средней дозы  минеральных удобрений. При этом затраты на приобретение минеральных удобрений были более чем в 2,5 раза выше, чем при внесении подстилочного навоза под сахарную свеклу и проявлении его последействия на последующие культуры.

Большой агрономический и экономический эффект получен, по данным наших и других исследований, от использования соломы и других пожнивных остатков в качестве органического удобрения и мульчи. Более полное использование органических удобрений и их качественное применение позволит хозяйствам региона повысить продуктивность пашни и получить значительный эффект от снижения затрат на выращивание сельхозпродукции.

В основе научных разработок академика В.Р. Вильямса о травопольных севооборотах лежит учение о структурной почве как важнейшем условии плодородия. Только в структурной почве, состоящей из прочных нерасплывающихся в воде комков величиной 1-10 мм, более полно удовлетворяются потребности растений в воде и пище. В такой почве вода атмосферных осадков полностью проникает  вглубь, хорошо сохраняется и легко доступна растениям. На структурных почвах, даже в засушливых районах, с небольшим количеством выпадающих атмосферных осадков, воды в почве может быть достаточно для формирования неплохих урожаев. По утверждению В.Р. Вильямса, воды в 5 раз больше накапливается в структурных, чем в бесструктурных почвах паровых севооборотов. В структурной почве органическое вещество содержится в каждом комочке, вода от осадков сразу проникает в почву и рассасывается по комкам, в промежутки между комками поступает воздух, тем самым создаются благоприятные условия для развития аэробных микроорганизмов, утилизирующих органическое вещество до минеральных соединений.

По В.Р. Вильямсу, бесструктурную почву можно сделать структурной после двухлетнего пребывания на ней смеси многолетних злаково-бобовых трав. Их корневая система пронизывает почву, разделяет ее на мелкие комки. После отмирания корней бактерии разлагают их и образуют перегной, т.е. гумус, который впитывается в комки и цементирует их. Комки становятся прочными, не расплывающимися в воде. На такой почве в течение 6-7 лет можно получать высокие урожаи однолетних культур, после чего вновь надо сеять многолетние злаковые и бобовые травы. Не соглашаясь полностью с такой трактовкой роли злако-бобовых травосмесей для юга нашей страны, мы подтверждаем, что травопольный севооборот может существенно повышать плодородие почв. Такой севооборот В.Р. Вильямс назвал культурным. По данным ряда ученых, занимающихся изучением травопольных севооборотов, после 2-3 летнего пребывания на поле многолетних трав не только восстанавливается прочная структура почвы, но и остается в ней количество органических корневых остатков, которое равно внесению примерно 75 тонн самого доброкачественного навоза.

Основным источником питательных веществ в сбалансированном земледелии являются навоз животных, зеленые удобрения и пожнивные растительные остатки (солома). Зеленые удобрения - это травы или бобовые культуры которые запахиваются в почву или "мульчируются" на ее поверхности в конце вегетационного периода с целью повышения продуктивности почвы и улучшения ее физического состояния. Зеленые удобрения помогают бороться с сорняками, насекомыми-вредителями и с эрозией, а также идут на корм скоту и не наносят вреда дикому природному миру.

Обобщенные результаты опытов использования соломы на удобрение, проведенных в последние годы в России, в странах Западной Европы, Америки, показали, что различий в эффективности соломы различных колосовых культур не отмечено: содержание углерода изменяется в пределах 40-50%, азота - 0,24-0(-50%, а соотношение С:N как 100:1. Поэтому солома разлагается относительно медленно и применять ее в неорошаемых условиях Кубани и других регионов юга страны необходимо в основном под пропашно-технические культуры с дополнительным внесением азотного удобрения для ускорения утилизации. Установлено, что необходимо на каждую тонну соломы озимых колосовых культур вносить: на обыкновенных черноземах — 7-8 кг азота по действующему веществу, а на типичных и выщелоченных черноземах - 8-10 кг. Применение соломы в сочетании с минеральными удобрениями уменьшает вымывание из почвы нитратов на 10-25%,приводит к уменьшению газообразных потерь азота. По нашим данным 1 т соломы в качестве органического удобрения приравнивается к 3,5 т подстилочного полуперепревшего навоза.

Установлено, что интенсивность негативного экологического влияния сжигания соломы на плодородие почвы зависит от ее массы, влажности стерни и верхнего слоя почвы. Солома сгорает на 1 м² за 30-40 сек, при этом температура на поверхности почвы достигает 360 градусов, на глубине 5 см не превышает 50 градусов. Выгорание гумуса отмечено в слое 0-5 см, а

потери воды - в слоях 0-5 и 5-10 см.

При сжигании всей массы соломы (6 т/га) теряется  2,89 т/га гумуса или

12-25,5% от исходного и 23,6 м³/га воды - 6,1% от общего количества.