20 травня 2019р.
про проект | контакти | часті питання | мапа | гостьова книга | English ver.
Аграрний сектор України
 
Рослинництво
Каталог культур
Зернові
Зернобобові
Зернові круп"яні
Овочеві
Ефіро-олійні
Технічні
Кормові культури
Прядильні
Плодові зерняткові
Плодові кісточкові
Горіхоплідні
Ягідні
Виноград
Гриби
Спеції
Декоративні та лікарські
Хімічний захист рослин
Групи культур (культури)
Препарати
Бур'яни
Шкідники
Хвороби
Додаткова інформація
Лікарські рослини
Насінництво
Календар городника
No-Till
Тваринництво та ветеринарія
Технічне забезпечення
Переробка та якість продукції
Економіка
Правове забезпечення та земельні питання
Корисна інформація
Новини
Статистика
Ціни
Аграрна освіта та наука
Дорадництво
Агровебкаталог
Дошка агро-оголошень
Агро-форум
Рослинництво - Зернові - Пшениця - Корисна інформація - Как продуктивно использовать почву (журнал "Зерно", 2008 г.)


Пшениця

Как продуктивно использовать почву (журнал "Зерно", 2008 г.)

Системный подход к изучению почвы и проблем возделывания культур позволяет проверять соответствие наших научных знаний практическим задачам земледелия и одновременно выявлять пробелы в базовых знаниях

 

При изучении проблемы минимизации технологических операций, которые вызывали деградацию почвы и окружающей среды в период летнего пара, мы применили такой подход, чтобы повысить рентабельность земледелия. Многое известно о летней паровой системе обработки почвы на специфических земельных участках, но эти знания мало применяют в отношении почвенных и климатических градиентов. Интенсификация севооборота с использованием метода No-till может заменить летнее парование и увеличить продуктивность на единицу имеющейся влаги. При этом сокращаются эрозия почвы и потери органических веществ. Мы исследовали проблему на различном рельефе местности для лучшего выявления причины и следствия, и одновременно проводили фундаментальные исследования круговорота питательных веществ почвы и водного баланса. Такой подход можно эффективно использовать в качестве учебного пособия, способствующего передаче технологии от исследователя производителю.

 

Сокращения:
ET - эвапотранспирация; WF - пшеница-пар; CF - кукуруза-пар, WC (S) F - пшеница-кукуруза (сорго обыкновенное)-пар; WC (S) MF - пшеница-кукуруза (сорго обыкновенное)-просо- пар; OPP - возможность; Г - трава; WUE - эффективность использования воды.

 

Трансформация исследовательских подходов

 

Современные агрономические исследования начинались в 19 столетии. Эксперименты в Rothamsted (Англия), инициатором которых выступил фермер-агроном Lawes, позволили сравнить эффективность применения навоза и различных комбинаций минеральных удобрений на больших, нерепликационных земельных участках (Rothamsted, опытное поле, 1984). Стационары в Морроу (Иллинойс) и Санборне (Миссури) - примеры аналогичного подхода в США. Изучаемые явления в этих экспериментах выступали как отдельные агротехнологические факторы. Изначально наблюдалось два недостатка: (І) невозможность различить биологическую изменчивость и реальные различия за счет изучаемого фактора; (ІІ) невозможность определять, почему и как были получены наблюдаемые результаты. Появление современных математических методов оценки достоверности биологических измерений по Фишеру (1925) открыло для агрономов новые направления исследования. Развивалось понимание биологической изменчивости и методов, позволяющих оценить эту изменчивость количественно. Факториальный механизм обработки и метод дисперсионного анализа позволили исследовать специфические вопросы и лучше понять причинно-следственные связи. Это обусловило начало исследований на небольших земельных участках.

 

Но при изучении одной или двух переменных одновременно с другими константами стала очевидной потребность определять причинно-следственные связи. Это привело к проведению еще более узких экспериментов и ослаблению связи между ними. Меньше внимания стали уделять изучению и пониманию систем земледелия. Базовые знания начали расширяться настолько, что агрономам стало сложно в них разобраться, а тем более применить в реальных системах земледелия.

 

Проблема продолжила усугубляться на пороге 21 столетия из-за ускоренного расширения базовых знаний. Как обобщить информацию для понимания сложных вопросов на более высоком системном уровне? Elliott и Cole (1989) проиллюстрировали научный подход, объединивший результаты исследований технологического процесса и полевых опытов через использование моделирования и географических информационных систем. На первый план выдвинули потребность понять многочисленные взаимодействия и обратные связи, которые отличаются как при изменении климата, так и при организации производства. Цели экологов и ученых-аграриев сходятся в изучении агроэкосистемы. Целесообразно разработать модель агроэкосистемы, позволяющую оценить влияние системы земледелия и климатических изменений на продуктивность экосистемы и ее устойчивость.

 
Рис. 1. Информационные требования и структура долгосрочной и крупномасштабной оценки агроэкосистемы (по определению Elliott и Cole, 1989).
 

Как показано на рис. 1, многие факторы вовлечены в модель агроэкосистемы, которая предоставляет возможность регионального прогнозирования. Цель этой статьи состоит в том, чтобы описать, как мы исследовали проблему экосистемы, применительно к разным ландшафтам.

 

Влияние систем обработки почвы и возделывания культур изучалось во взаимодействии с климатическим и почвенным градиентами, включая систему обратной связи (рис. 1). Конечной целью являлась точная обстоятельная модель управления агроэкосистемы, необходимая как для изучения продуктивности почвы, так и для принятия решений фермерами. В своей научно-исследовательской работе мы обращались к региональной и географической информации, учитывали результаты полевых опытов исследования технологического процесса и рассчитывали реальные экономические затраты и прибыль.

 

Исследование проблем агроэкосистемы

 

Зависимость от летнего пара для зоны Великих равнин возрастала, начиная с 1920 года до настоящего времени. Получение стабильного урожая благодаря системе парования сопровождалось несколькими негативными последствиями, три из которых угрожают устойчивости земледелия на Равнинах.

 

Первое - это частая механическая обработка. Необходимая для уничтожения сорняков в период парования, она разрушает покрытие из пожнивных остатков и уменьшает размер и стабильность почвенных агрегатов, усиливая эрозионные процессы, как ветровые, так и водные.

 

Второе - низкая эффективность использования осадков. Данные, собранные от Северной Дакоты до Техаса за последние 40 лет, показывают, что в почве накапливается и сохраняется менее 25% осадков, полученных в течение парового периода (Haas и др., 1974). Ускоренное испарение и поверхностный сток - это ворота для потери влаги. При этом поверхностный сток усиливает потенциал эрозии.

 

Третье - потеря почвой органических веществ C и N. Haas и др. (1957) сообщают о потерях азота от 24 до 60% после 30-43 лет чистого выращивания культур с механической обработкой почвы. Потери органического вещества еще существеннее. Многократные обработки парового поля уменьшают размер почвенных агрегатов, разрушают покрытие и таким образом ускоряют окисление C и минерализацию N. Добавление остатков в почву происходит только один раз в два года, поэтому общее количество возвращенного C под паром также уменьшается, что способствует дальнейшему ускорению потерь C.

 

Современные исследования показали, что от 40 до 60% осадков, выпадающих в течение 14-месячного пара, можно сохранить при минимальной или ограниченной обработке почвы (Fenster и Peterson, 1979; Greb, 1979; Smika и Greb, 1978; Smika и Wicks, 1968). Smika и Wicks (1968) сообщали, что выращивание культур на протяжении 2 лет в 3-летнем цикле возможно с применением метода No-till в отличие от варианта 1 год в 2-летнем цикле со стандартно практикуемой вспашкой в севообороте WF.

 

Dickey и др. (1984) установили, что применение методов No-till сокращает водную эрозию на 95% в течение парового периода в севообороте WF. Увеличение урожайности культур стало результатом улучшения накопления и сохранения влаги благодаря большему количеству пожнивных остатков, что в свою очередь улучшает контроль эрозии.

 

 

При применении No-till в севообороте WF потери азота из почвы составили лишь 3%, в то время как при обработке плугом потери азота за 12-летний период достигали 19%. По данным Эллиотта (1986), метод No-till обеспечил увеличение накопления влаги по сравнению с чистой паровой пашней. При этом интенсификация растениеводства способствует увеличению количества гумуса в почве (Wood и др., 1991).

 

Как пополнить базы данных?

 

Практика свидетельствует, что при помощи минимальной или нулевой обработки можно полностью остановить процессы деградации и что почвы способны восстановить потенциал продуктивности, который был потерян в течение последних 50-75 лет использования интенсивной механической обработки.

 

К сожалению, было проведено мало экспериментов, чтобы можно было оценить воздействие No-till и трансформированных севооборотов на систему земледелия в целом. Например, в Акроне (Колорадо), где уровень осадков составляет в среднем 400 мм в год, исследователи обнаружили, что кукурузу (Zea mays L.) можно включить в севооборот WCF без снижения урожая пшеницы по сравнению с традиционной системой WF. Но можно ли результаты, полученные в Акроне, экстраполировать на другие регионы? Так как осадки и градиенты потенциального суммарного испарения изменяются во всех направлениях, на этот вопрос нельзя ответить на основе имеющихся данных. Большинство экспериментов проводилось на экспериментальных полях с неэродированными почвами средне- и мелкокомковатого состава, обладающих высокой продуктивностью. Насколько применимы результаты этих исследований на почвах с более низким или более высоким потенциалом продуктивности? А если время пара уменьшено, то какая последовательность чередования культур в севообороте должна использоваться и на каких почвах? Можно ли сохранить достаточное количество пожнивных остатков, если в севообороте выращивались пропашные культуры (кукуруза, сорго обыкновенное)? Каковы долгосрочные эффекты интенсификации систем возделывания культур на органический материал почвы и ее физические свойства в контексте накопления осадков? И самое главное: какие системы земледелия являются экономически и экологически стабильными на всех почвенных рельефах?

 

Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо выбрать систему последовательности выращивания культур и обработки почвы в богарном земледелии, способную повысить эффективность использования влаги растениями, сохранить продуктивность почвы и одновременно обеспечить экономически стабильный уровень производства. Результат этого подхода меняется в зависимости от цели. Для агрономов, это - определение количественных связей между различными операциями обработки почвы, определение и характеристика обратных связей системы и выявление дефицита знаний. Последнее приведет к реорганизации предметов исследования, обеспечивающей развитие концептуальных моделей системы выращивания культур и обработки почвы (агроэкосистемы), которые смогут функционировать в широком диапазоне почв и окружающей среды. Для фермеров - это ориентированная на потребителя модель ведения хозяйства, позволяющая оценить выгодность новых агротехнологий и осознать риски, связанные с их применением. Объединение этих целей позволит использовать системный подход в планировании и управлении современными экспериментальными исследованиями.

Системы выращивания культур и обработки почвы, которые мы изучаем, имеют четыре переменные : (I) климат, (II) вид почвы, (III) система севооборота и (IV) время.

Важные переменные

Системы выращивания культур и обработки почвы, которые мы изучаем, имеют четыре переменные : (I) климат, (II) вид почвы, (III) система севооборота и (IV) время.

 

Климатический режим базируется на трех уровнях потенциала эвапотранспирации (суммарного испарения). Он представлен тремя участками в восточном Колорадо с различным градиентом потенциальной ET (рис. 2): в Стерлинге - низкая ET (40,37 град. N, 103,13 град. W), в Страттоне - средняя (39,18 град. N, 102,26 град.W) и в Уэлше высокая (37,23 град. N, 102,17 град. W). Уровень осадков на всех участках в среднем составляет от 400 до 450 мм, но потенциал ET существенно отличается на севере и на юге. Индекс суммарного испарения, открытое почвенное испарение в период выращивания культур, в среднем составляет от 1000 мм на севере (Стерлинг, низкая ET) до 1900 мм на юге Уэлша ( высокая ET).

 

Сокращения:

 

ET - эвапотранспирация; WF - пшеница-пар; CF - кукуруза-пар,

 

WC (S) F - пшеница-кукуруза (сорго обыкновенное)-пар; WC (S) MF - пшеница-кукуруза (сорго обыкновенное)-просо- пар; OPP - возможность; Г - трава; WUE - эффективность использования воды.

 
Рис. 2 . Места проведения опытов в Восточном Колорадо с соответствующим вегетационным периодом, открытым почвенным испарением и классификация эвапотранспирации
 

Переменная почвы также имеет три уровня. Она зависит от расположения участка на рельефе местности и представлена катенарной последовательностью трех типов почв на каждом участке, характерном для той или иной географической зоны. Почвы также различаются определенными свойствами, независимо от крутизны склона. Все опытные поля пахали и использовали в основном севооборот пшеница-пар или сорго обыкновенное в течение 50 лет в частных хозяйствах. Во время подбора участков топографически изучалась экспериментальная площадь с помощью специальной сетки, размером 15,2х15,2 м.

 

Образцы почвы брались из каждого квадрата сетки до глубины 60 см с интервалами от 0 до 10, от 10 до 20, от 20 до 30 и от 30 до 60 см и анализировались на содержание NaHCО3-P, органики C и почвенного показателя pH.

 
Рис. 3. Топографическая карта расположения опытного участка в Стерлинге (низкая эвапотранспирация)
Рис. 3. Топографическая карта расположения опытного участка в Стерлинге (низкая эвапотранспирация)
 

Топографическая карта опытного поля в Стерлинге (рис. 3) - пример спланированного разнообразия почвы в пределах одного участка. Три разных вида почвы (табл.1) обозначены на каждом из участков как вершина склона, средняя часть и подножие склона. Все необходимые измерения проводились на каждой экспериментальной единице в пределах контрольной площадки.

 

Третья переменная (система севооборота) внедрялась с учетом географической последовательности почвы (рис. 4). Система севооборотов представлена континуумом с возрастающей интенсивностью культур и меньшим количеством периодов пара. Севооборот включал следующие варианты: пшеница-пар, пшеница-кукуруза (сорго обыкновенное)-пар, пшеница-кукуруза (сорго)-просо-пар, потенциальный севооборот и травы. Все варианты обрабатывались по технологии No-till, чтобы обеспечить максимальное сохранение влаги. Зерновое сорго обыкновенное заменило кукурузу на участке с самым высоким потенциалом ET в Уэлше.

 
Рис. 4. Схематическая диаграмма типичности почв и размещение севооборотов на катене
Рис. 4. Схематическая диаграмма типичности почв и размещение севооборотов на катене
 

Потенциальный севооборот - это система длительного выращивания одной культуры, но не монокультуры. При этом выбор культур зависел от количества сохраненной влаги в почве в данное время. Вариант с многолетними травами представляет приближение к естественной растительности прерий и обеспечивает условия с минимальным уровнем эрозии почвы и максимальным потенциалом использования влаги. Травы также способствовали накоплению органического материала и восстановлению структуры почвы. Высевалась смесь трав, а именно: пырей пустынный, пырей Смита, бухлоэ (бизонова трава), бутелоуа коротконисходящая и грамова трава.

 

Четвертая переменная (время) представлена с учетом того, что опыт планировался минимум на 20 лет (5 ротаций четырехпольного севооборота).

 

Экспериментальная единица - отдельная площадка определенного типа почвы в пределах земельного участка и в пределах системы севооборота. Размер каждой отдельной экспериментальной единицы разный. Все поля имеют ширину 6,1 м, но отличаются по длине в зависимости от участка (от 185 до 305 м). Площади контрольных почв также различны.

 

Экспериментальный проект является опытом с разделением по блокам, который включает следующие параметры: климат (низкая, средняя и высокая ET), позиция склона (вершина, середина, подножие), севооборот (пшеница-пар, пшеница-кукуруза-пар, пшеница-кукуруза-просо-пар). Все варианты каждого севооборота присутствуют в каждом из двух повторений ежегодно. Месторасположение является самым важным показателем в блоке распределения. Каждое место разделено на два блока (репликации). Позиция склона является вторым показателем в блоке разделения, хотя эту переменную нельзя выбирать произвольно. Варианты каждого севооборота произвольно размещены внутри каждого блока, и распространялись по всей длине катенарной последовательности почвы. Рисунок 4 иллюстрирует схему размещения, но не показывает каждый блок и каждый вариант севооборота, как это обычно происходит на поле.

 

Анализ результатов проводился с использованием системы статистических анализов для проверки всех основных процессов и их взаимодействия (Институт САС, 1991). LSD (наименьшая существенная разница) использовалась для определения усредненной разницы с учетом погрешности. Когда взаимодействия были значительными, вычисляли LSD.

 

 

Присутствие всех вариантов севооборотов является необходимым для тщательной интерпретации данных. Все системы должны сравниваться хотя бы раз в год, поскольку все культуры в данной системе ежегодно присутствуют и подвержены влиянию условий окружающей среды, характерных для данного года. Это позволяет нам сравнивать системы, даже если все циклы севооборотов повторяются.

 

Во всех севооборотах применялась технология No-till. В контроле сорняков предпочтение отдавалось применению гербицидов во избежание проблем безгербицидного выращивания культур в севообороте. Программы применения гербицидов составляются ежегодно (Peterson и др., 1992) и постоянно корректируются с учетом новых, менее дорогих и более безопасных для окружающей среды продуктов.

 

Азотные удобрения вносились на каждом опытном поле согласно тестам почвы, полученным из каждой контрольной почвы в пределах каждого севооборота, и специфике культур, выращиваемых в данный год. Почвенные профили были проанализированы на глубине от 30 до 180 см - до материнской породы. Образцы анализировались на наличие NО3 и NH4. Сведения о наличии NО3были использованы, чтобы определять количество азотного удобрения, требовавшегося для получения урожая культур при каждой из трех специфических позиций почвы. Источник азотного удобрения, мочевина - NH43(32-0-0), была применена при посеве прямым методом. Фосфорное удобрение вносилось в виде раствора 10-15-0 во время посева каждой культуры на одной из половин каждого экспериментального поля. P-показатель составил 9,5 кг/гa. Результаты оценивались по общей продуктивности посева, эффективности использования влаги, изменениям в химических, физических, микробиологических свойствах почвы и экономическим расчетам.

 

Все почвенные образцы, урожай и массу пожнивных остатков отбирали с каждой экспериментальной единицы в пределах каждой контрольной почвы на данную дискретную дату. Дискретные даты менялись в зависимости от культуры севооборота.

 

Чтобы оценивать и системно характеризовать результаты, на каждом участке проводили периодически следующие измерения:

 

1. Климатические данные: температура воздуха, температура почвы на двух глубинах, относительная влажность, количество осадков, общая солнечная радиация, направление и скорость ветра. Потенциальное суммарное испарение вычислялось с учетом вышеуказанных переменных.

 

2. Почва: содержание влаги в определенное временя в каждом севообороте на каждой контрольной почве с использованием нейтронного влагомера; скорость инфильтрации (просачивания); твердость почвы; водопрочность почвенных агрегатов, структура почвы; объемная масса; полевая влагоемкость; влажность увядания; содержание органики C; уровень азота, NaHCО3-P, NО3 и NH4. Образцы, получаемые ежегодно из каждой контрольной почвы на каждой экспериментальной единице, сохраняются для изучения в будущем.

 

3. Сухое вещество: урожаи зерновых убирали комбайном, солому - вручную на маленькой площади с каждой экспериментальной единицы. Все зерно и солома анализировались на содержание азота и фосфора.

 

4. Масса пожнивных остатков определялась в период посева и в период сбора урожая. Измерения проводились по каждой культуре, на каждой почве, в каждом севообороте.

 

Урожайность

 

Результаты установленных обратных связей между факторами за период от 1989 до 1991 года иллюстрируют значение системного подхода. Использовалась диагностика для системной оценки: урожая (зерно или фураж), эффективности использования влаги, накопления растительных остатков и изменения органического материала почвы во времени.

 

Чтобы расчетные показатели корректно сравнивать в системах, которые включают летний пар, урожаи пересчитаны на среднегодовые показатели (с учетом общего количества лет в севообороте, включая паровой год). Системные расчеты могут быть сделаны для любого отрезка времени, даже если каждая система не может включать одинаковое количество циклов, поскольку все культуры представлены ежегодно в каждом севообороте. Среднегодовые показатели продуктивности оцениваются суммированием урожаев всех культур в пересчете на абсолютно сухое вещество и делением на общее число лет в севообороте. Например, для севооборота WCMF суммарный урожай делили на 4.

 
Рис 5. Севооборот пшеница-пар, пшеница-кукуруза (сорго)-пар, пшеница-кукуруза(сорго)-просо-пар с учетом среднегодового показателя урожая зерновых, соломы и общей биомассы (1989-1991 г.г.) во всех климатических зонах и видах почв
 

На рис. 5 предоставлены данные, которые получают в результате долговременного опыта с севооборотами, проведенного в одном месте. Используя сетевое размещение агроэкосистемы, мы можем оценить результаты опытов с севооборотами, которые заложены по одной методике, но расположены на разных почвах с неизменным потенциалом суммарного испарения.

 

Урожайность зерна очень чувствительный параметр в условиях ограниченной влажности. Как наиболее обобщающий показатель он является первоочередной результативной переменной. Повышение интенсификации севооборота WF путем увеличения количества культур и снижения длительности летнего пара повысили среднегодовые показатели урожая зерновых во всех климатических условиях и на всех почвах, однако не точно так, как рассчитано при взаимодействии трех переменных.

 

При низкой ЕТ на участке (Стерлинг) увеличение интенсивности севооборота CF до севооборота WCF и WCMF повысило урожайность зерновых на 960 и 260 кг/гa, соответственно, в среднем на всех почвах. Только почва середины склона не дала положительных результатов в самом длинном севообороте WC(S)MF.

 

Урожайность на участках со средней и высокой ЕТ повысилась на всех почвах при переходе от двухпольного севооборота (WF) к трехпольному (WC(S)F), но дальнейшая интенсификация севооборота WC(S)F до WC(S)MF. не дала прибавки урожая ни на одной из почв.

 

Результат перехода от трехпольного к четырехпольному севообороту WC(S)MF существенно отличался в зависимости от типа почвы. Эти данные иллюстрируют, почему необходимо при исследовании агроэкосистем работать с градиентами и определять количественно взаимодействие факторов. Так как разница результатов в зависимости от севооборота в разных климатических условиях является очевидной, сбор данных в течение долгосрочного периода (переменная - время) покажет истинную важность и цель чередования культур в севообороте в зависимости от типа почвы. Увеличение интенсивности севооборота, даже в неблагоприятных условиях окружающей среды, может быть экономически и экологически стабильной практикой.

 

Почвенные условия существенно воздействовали на продуктивность зерновых во всех севооборотах. Увеличение продуктивности (в абсолютных величинах) за счет повышения интенсивности севооборота было самым значительным на подножии склона, где отмечаются самые благоприятные условия по влажности почвы. Минимальное увеличение за счет интенсивности культур наблюдалось на вершине склона. Причиной незначительной прибавки урожая может быть более обедненная почва на вершине (более плотный подпахотный слой).

 

Интенсификация севооборота, как выяснилось, тождественна или более оправданна на более наклонных и сильно эродированных почвах, нежели на почвах нагорья, характерных для опытных полей. Эти наблюдения оказались прямо противоположны нашим изначальным предположениям.

 

Примечательно, что увеличение интенсивности севооборота повысило продуктивность на всех почвах при любом уровне суммарного испарения (ЕТ). Модели агроэкосистемы, в которых используются наши четыре основных переменных, уточняются с учетом этих данных (Metherell, 1992). Одновременно проводится экономическая интерпретация полученных результатов.

 

Рациональное использование влаги

 

Рациональное использование единицы влаги является диагностическим показателем для оценки системы земледелия по единственной числовой величине, поскольку она объединяет продуктивность и использование влаги. Эта величина может быть рассчитана для общей биомассы, надземной растительной биомассы или массы зерна. Поскольку влажность является ограничивающим фактором в богарном земледелии, диагностика рационального использования влаги - важное и точное средство оценки комбинированного воздействия климата, почвы и севооборота.

 

Коэффициент эффективного использования влаги в этих экспериментах был рассчитан делением продукции зерна на сумму потребляемой влаги от посева до уборки урожая и количества осадков в течение вегетационного периода.

 
Рис.6. Взаимодействие климата (зона эвапотранспирации) и севооборота (пшеница-пар, пшеница-кукуруза(сорго)-пар, пшеница-кукуруза(сорго)-просо-пар) с учетом среднегодового показателя урожайности зерновых и эффективности использования влаги (1989-1991)
Рис.6. Взаимодействие климата (зона эвапотранспирации) и севооборота (пшеница-пар, пшеница-кукуруза(сорго)-пар, пшеница-кукуруза(сорго)-просо-пар) с учетом среднегодового показателя урожайности зерновых и эффективности использования влаги (1989-1991)
 

Эффективность использования влаги зерновыми на базе среднегодовых показателей повышалась с увеличением интенсификации севооборота при любом суммарном испарении (рис. 6). Удивительно, но результат не изменился за счет потенциала эвапотранспирации. Интересной аномалией явилась высокая продуктивность севооборота пшеница-пар при среднем уровне эвапотранспирации. Почвы вершины и средней части склона на всех участках имеют меньшее ограничение для развития корней, чем в тех же позициях при низкой эвапотранспирации. Почвы вершины в условиях низкой эвапотранспирации имеют B-горизонт (20-30 cм) с содержанием глины 38%, который препятствует проникновению корней вглубь, тогда как средняя часть склона имеет глубину корневой зоны приблизительно 1 м.

 

Почвы вершины и середины склона на участке со средним уровнем эвапотранспирации не имеют ограничения для развития корневой системы, вызванного наличием слоя плотной глины или уплотненного подпахотного слоя в почвенном профиле.

 

Таким образом, обычно более благоприятный климат на участке с низкой эвапотранспирацией нейтрализуется худшими физическими условиями верхнего слоя почвы. Это демонстрирует другой показатель сетевой системы, который мы используем, чтобы изучать эту проблему.

 

До настоящего времени эксперимент обеспечивает понимание пользы от применения интенсификации севооборотов на центральных Великих Равнинах. Оказывается, частота летнего пара может существенно уменьшаться, если сохранение влаги культурами будет максимально.

 

Продолжение этих экспериментов на длительный период важно для оценки экономической стабильности данной системы земледелия. Имитационное моделирование, где используются исторические сведения о погоде и климатические данные, собранные в этом эксперименте, может быть использовано, чтобы предсказывать стабильность системы со временем и потенциальные эффекты от будущих изменений климата.

 

Накопление пожнивных остатков

 

Эффективность богарного земледелия зависит от наличия покрытия из пожнивных остатков в период отсутствия культуры на поле. Оно защищает почву от разрушающего действия дождей. Таким образом поддерживаются максимально возможные показатели инфильтрации воды и уменьшается испарение накопленной влаги. Мульча обеспечивает и замедление изначального высушивания почвы (первая стадия ЕТ), при этом даже незначительное количество осадков эффективно используется, сохраняя влажность почвы.

 

Уровень накопление пожнивных остатков является отличной диагностикой для этих систем, поскольку в цикле обратной связи он влияет на эффективность накопления и сохранения влаги. Общее количество пожнивных остатков прямо пропорционально степени поглощения осадков и эффективности сохранения влаги почвой. Положительные результаты повышения интенсивности выращивания культур, проявившиеся в увеличении общей продуктивности и эффективном использовании влаги, несомненно, были связаны с воздействием сохраненных растительных остатков. Наш метод позволяет измерять эффекты взаимодействия климата и севооборота на накопление остатков (рис. 7) и потенциальную обратную связь с накоплением влаги.

 
Рис. 7. Наличие пожнивных остатков в посевах пшеницы за 1990 год на вершине склона с учетом севооборота и климатического режима (зона эвапотранспирации)
Рис. 7. Наличие пожнивных остатков в посевах пшеницы за 1990 год на вершине склона с учетом севооборота и климатического режима (зона эвапотранспирации)
 

Увеличение интенсивности севооборота от 2-польного WC к 4-польному WC(S)MF удвоило уровень пожнивных остатков на поверхности в условиях низкой ЕТ, а в условиях высокой ЕТ увеличение составило почти две трети. Мы предполагаем, что более высокие температуры и более длинный вегетационный сезон в условиях более высокой ЕТ обуславливают более интенсивное разложение, что уменьшает общее накопление по сравнению с условиями низкой ЕТ. Количество пожнивных остатков явно зависит от общей продуктивности участка; самая высокая продуктивность и накопление пожнивных остатков происходит при самой низкой ЕТ.

 

Наибольшая важность наших наблюдений в отношении растительных остатков состоит в том, что расширенные севообороты, очевидно, в состоянии накопить и сохранить больший покров из остатков для контроля эрозии в период отсутствия культур на поле, чем севооборот WC даже c применением технологии No-till.

 

Органический почвенный материал

 

Потери почвой органического вещества происходят из-за эрозии и повышения минерализации и зависят от интенсивности её механической обработки. Мы предположили, что минимализация механической обработки и повышение количества пожнивных остатков при увеличении интенсивности севооборота должны в конечном счете повышать уровень органического материала на поверхности почвы во всех климатических зонах.

 

Wood и др. (1990, 1991) сообщали, что при технологии No-till повышение содержания органики C и N в почве начинает проявляться уже на 4-й год с начала севооборота. Четырехпольный оборот значительно повысил содержание органического материала C на поверхности почвы. Таким образом, может пройти несколько лет прежде чем эффект трехпольного севооборота станет очевидным.

 

Итоги и выводы

 

Использование стационарного долговременного опыта, включающего изучение таких факторов, как климат, почва, севооборот и время, позволило нам обеспечить основу для прогнозирования результатов применения разработанных рекомендаций в регионе на больших площадях. Экономические анализы в настоящее время полностью не завершены. Работа сфокусирована на сохранении влаги и ее эффективном использовании, но принцип нашего подхода применим и в решении других проблем земледелия. Градиенты могут полностью зависеть от почвы, как например, показатель pH или потребность в известковании, физические характеристики почвы различных типов или комбинаций климатических условий и почв. Развитие схемы может продолжаться, и новые модели могут быть использованы, чтобы выявить влияние неизвестных факторов, исследование которых требуется начать даже на уровне процесса.

 

Каждый научно-исследовательский участок был местом проведения нескольких Дней поля, где присутствующие имели возможность визуально оценить результаты и задать интересующие их вопросы.

 

Разработчики имитационных моделей работают над созданием механистических схем, которые могут быть проверены и согласованы с серией экспериментов в полевых условиях. Мы согласны с выводами Weiss и Robb (1988), что современный синтез научных знаний должен осуществляться таким образом, чтобы расширить применение результатов научно-исследовательских работ в реальном мире.

 


Г. Петерсон, Д. Вестфол, К. Коул (G.A.Peterson, D.G.Westfall, C.V.Cole), журнал "Зерно", №09, 2008 г.



Корисна інформація | дивіться також
Ботанічна характеристика та морфологічні особливості пшениці
Біологічні особливості пшениці
Попередники, обробіток грунту, та удобрення
Яра пшениця та її біологічні особливості
М'яка і тверда пшениця та їх різновиди
Сівба, догляд за посівами та збирання пшениці
Яра пшениця: весняний цикл робіт
Особливості проведення весняно-польових робіт під урожай 2009 року в умовах степової зони України (рекомендації Інституту зернового господарства УААН)
Шкідник номер один пшеничного поля – клоп шкідлива черепашка
«П’яний хліб» спричиняється хворим на фузаріоз зерном озимої пшениці
Прогноз розвитку, поширення шкідливих комах і хвороб в озимих зернових культурах і ріпаку та захист посівів восени 2009 року
Агрометеорологічні умови осіннього періоду 2009 р. в Україні - Укргідрометеоцентр
Основні елементи технології вирощування озимої пшениці в умовах Сумської області
Загроза мишоподібних гризунів - Головдержзахист (2009р.)
Пшениця. ДСТУ 3768:2009
Порівняльний аналіз переліку пестицидів, дозволених до використання на зернових, в українській і міжнародній практиці
Сравнительный анализ требований к показателям безопасности зерновых культур
Сорняки и яровая пшеница при переходе на No-till
Как продуктивно использовать почву (журнал "Зерно", 2008 г.)
Продуктивность и структура урожая озимой пшеницы (журнал "Зерно", 2008 г.)
Чисельність клопа шкідливої черепашки піддається господарському регулюванню
Прогноз фітосанітарного стану, проблеми осіннього поля - 2010 та шляхи вирішення - Головна державна інспекція захисту рослин
Методика визначення морозостійкості сортів пшениці озимої
Асортимент засобів захисту рослин на 2011 рік
Прогноз розвитку та поширення хвороб зернових колосових культур у 2011 році - Головдержзахист
Прогноз фітосанітарного стану та рекомендації щодо захисту основних сільськогосподарських рослин у господарствах України в серпні 2011 року - Головна державна інспекція захисту рослин
Державний реєстр пестицидів та агрохімікатів за перше півріччя 2011 року
Захист озимих культур восени - Гловдержзахист
Державний реєстр сортів рослин придатних для поширення в Україні (витяг станом на 10.01.2012) - Державна служба з охорони прав на сорти рослин
Державний реєстр пестицидів та агрохімікатів за 2012 рік
Рекомендації щодо вирішення проблем перезимівлі озимих культур, підвищення їх потенційного врожаю та утримання цього потенціалу навесні - Головна державна інспекція захисту рослин
Державний реєстр пестицидів та агрохімікатів 2008-2012 рр - Міністерство екології та природних ресурсів України
Державний реєстр сортів рослин придатиних для поширення в Україні у 2013 році
Інформація про стан перезимівлі озимих культур в закладах експертизи станом на 20 лютого 2013 року, - Український інститут експертизи сортів рослин
Державний реєстр пестицидів і агрохімікатів, дозволених до використання в Україні (доповнення з 01.01.2013 згідно вимог постанови Кабінету Міністрів України від 21.11.2007 № 1328)
Державний реєстр виробників насіння і садивного матеріалу, - Державна інспекція сільського господарства України
Прогноз фітосанітарного стану та рекомендації щодо захисту основних сільськогосподарських рослин у господарствах України в червні 2013 року, - Управління захисту рослин Держветфітослужби України
Прогноз фітосанітарного стану та рекомендації щодо захисту основних сільськогосподарських рослин у господарствах України в травні 2013 року, - Управління захисту рослин Держветфітослужби України
Прогноз фітосанітарного стану та рекомендації щодо захисту основних сільськогосподарських рослин у господарствах України в липні 2013 року, - Управління захисту рослин Держветфітослужби України
Огляд поширення карантинних організмів в Україні на 1 січня 2014 року
Прогноз фітосанітарного стану та рекомендації щодо захисту основних сільськогосподарських рослин у господарствах України в квітні 2014 року, - Держветфітослужба
Прогноз фітосанітарного стану та рекомендації щодо захисту основних сільськогосподарських рослин у господарствах України в травні 2014 року, - Держветфітослужба
Державний реєстр пестицидів і агрохімікатів, дозволених до використання в Україні (доповнення з 01.01.2014 згідно вимог постанови Кабінету Міністрів України від 21.11.2007 № 1328)
Державний реєстр сортів рослин придатних для поширення в Україні у 2016 році, - Держветфітослужба

Свіжі обговорення на агро-форумі: Коленчатые валы на все виды с.х. двигателей. «Униконс Фреш» сохраняет свежесть мяса и мясных продуктов. Какую культуру можно посеять после подсолнечника? Трапензунд, Керасунд (черенкование) Фитобиотик (Хвойно-энергетическая добавка) для КРС
©agroua.net 2002-2015. Усі права захищені.
Без посилання на сайт "Аграрний сектор України" (agroua.net) перепублікація матеріалів заборонена.