Наука земледелие и основные направления повышения урожайности

Обновлено: 07.07.2024

Выделились и развились как самостоятельные многие научные дисциплины — общее земледелие, растениеводство, физиология растений, почвоведение, агрохимия, мелиорация, метеорология, селекция и семеноводство, сельскохозяйственные машины и орудия, микробиология, энтомология, фитопатология и др.

Дифференциация агрономических дисциплин является закономерным процессом развития науки в целом, поскольку вычленение более конкретных объектов познания и соответствующих методов исследования способствует ускорению научно-технического прогресса. Вместе с тем диалектика развития науки не противопоставляет процесс ее дифференциации процессу интеграции. Наоборот, интеграция научных достижений различных дисциплин есть объективная необходимость как развития самой науки, так и ее приложения к конкретным отраслям производства.

Земледелие как наука занимает особое место в системе агрономических знаний. Она связывает естественнонаучные дисциплины с прикладными и, таким образом, служит общетеоретической базой растениеводческих отраслей сельскохозяйственного производства, основанных на возделывании земли.

Главной задачей научного земледелия, как считал К. А. Тимирязев, является изучение требований культурных растений и разработка способов их удовлетворения В. Р. Вильямс основную задачу земледелия видел в обеспечении культурных растений в течение всего периода их жизни водой и питательными элементами, путем повышения потенциального плодородия почв. Развивая положение К. А. Тимирязева о связи физиологии растений с земледелием, Д. Н Прянишников считал объектами изучения физиологии растений свойства растений, почвоведения и метеорологии — свойства окружающей среды, а земледелия — способы согласования этих свойств путем воздействия преимущественно на почву и растение. В настоящее время эти положения дополняются задачей рационального использования всех сельскохозяйственных угодий в неразрывной связи с проблемами охраны биосферы.

Земледелие — наука об эффективном управлении экологическими условиями жизни культурных растений в целях получения наибольшего урожая растительной продукции желаемого качества. В земледелии значительное внимание уделяется более рациональному использованию почвенных ресурсов и повышению плодородия почв как непременному условию достижения высоких урожаев возделываемых растений.

Способы повышения плодородия почвы могут быть физическими (приемы, системы обработки почв и др.), биологическими (воздействие культурных растений, севооборотов), химическими В земледелии изучаются и разрабатываются преимущественно физические и биологические способы, а способы повышения плодородия почв с помощью удобрений изучаются агрохимией.

Земледелие как наука тесно связана с другими науками. Теоретической и методологической базой земледелия являются фундаментальные естественнонаучные дисциплины — биология, физика, химия и др. Особенно тесная связь земледелия с почвоведением, агрохимией, мелиорацией, механизацией, которые рассматривают важные вопросы землепользования и возделывания сельскохозяйственных культур. Главной задачей земледелия как науки является неуклонное повышение плодородия почв и на его основе достижение дальнейшего роста урожайности и валовых сборов всех сельскохозяйственных культур. Эффективное использование техники, удобрений, капитальных вложений, других средств в земледелии в первую очередь связано с успешным решением задачи по коренному улучшению почв во всех регионах страны. В этом плане намного возрастает роль почвоведения и земледелия как наук, непосредственно связанных с изучением естественного и культурного почвообразовательного процессов и разрабатывающих методы, пути и технологии оптимизации почвенных условий для растений и получения максимально возможных урожаев сельскохозяйственных культур необходимого качества. В этом отношении перед почвоведением и земледелием стоят задачи: выяснения закономерностей и разработки способов ускоренного преобразования низко-плодородных почв в высокоплодородные; эффективного использования богарных и мелиорированных почв; выработки комплексных показателей уровня плодородия различных типов почв, проведения их бонитировки; изучения миграционных процессов в почвах; мобилизации труднодоступных форм питательных элементов в почве; повышения коэффициента использования растениями элементов минерального питания из удобрений; разработки бездефицитных по гумусу технологий производства сельскохозяйственных культур (по снижению, а затем полному прекращению потерь гумуса и постепенному повышению оптимального его содержания в почвах для определенных природно-климатических зон).

Перед земледелием поставлена задача обеспечить в ближайшее время разработку и совершенствование применяемых систем земледелия. В этой работе самое непосредственное участие должны принимать и ученые-почвоведы.

Научно-технический прогресс в области механизации, мелиорации и химизации способствует интенсификации земледелия и ставит вопрос контроля за почвообразовательными процессами на этих почвах, поскольку интенсификация в этих условиях достигает своего высшего значения на данном этапе развития производительных сил. Важны исследования по динамике всех составляющих почвообразовательного процесса, учитывая, что при этом происходит ускорение темпов изменения структурного состояния почвы, разрушения и передвижения веществ в почве, включая ее органическую часть. Поэтому одно из важнейших направлений научного поиска в почвоведении и в земледелии заключается в разработке мер по воспроизводству почвенного плодородия.

Земледелие в настоящее время и в будущем должно быть почвозащитным, обеспечивать сохранность и прогрессивное наращивание плодородия почв. Научные разработки в области земледелия и почвоведения должны предшествовать внедрению новых приемов обработки почв, почвозащитных систем земледелия в различных регионах страны, чтобы практика земледелия базировалась на научно обоснованных рекомендациях ученых.

Задачей земледелия и почвоведения является придание современным системам земледелия строго сбалансированного нормативно-программного характера управления имеющимися ресурсами, в первую очередь почвенными, с учетом экологических аспектов разрабатываемых в земледелии технологий производства. Рекультивация земель, частичное или полное восстановление их плодородия, приобретает все большее значение и становится в ряд важнейших проблем. Здесь особенно возрастает роль ученых в области земледелия и почвоведения в быстрейшем вовлечении таких земель в сельскохозяйственное производство.

В связи с интенсификацией земледелия в почву вместе с удобрениями, мелиорантами, химическими средствами защиты растений вносится большое количество балластных веществ. Изучение их влияния, а также различных других веществ (токсикантов, тяжелых металлов и др.) на процессы, происходящие в почве и влияющие на их плодородие, качество и урожайность возделываемых культур, также представляет важное направление исследований в области земледеления и почвоведения.

Основными объектами изучения в земледелии являются пахотные почвы и возделываемые на них растения. Важнейшим методом исследования служит полевой опыт, позволяющий изучать реакцию растений на изменения экологической среды в конкретных условиях. Для изучения процессов и закономерностей взаимодействия растений с окружающей средой проводятся вегетационные, лизиметрические, лабораторно-полевые и лабораторные опыты. При этом в зависимости от поставленных задач используются визуальные наблюдения, физические, химические, физиологические, микробиологические, математические и другие методы исследования.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

С 2006 года в системе полевых севооборотов, заложенных в 70-е годы прошлого столетия, наряду с отвальной стали изучать минимальную обработку почвы, постепенно осуществлять переход на культуры, востребованные рынком и отличающиеся между собой хозяйственными и биологическими свойствами, особенно выделяющимися по лучшему использованию осадков второй половины лета (зерновая кукуруза, соя).

В плодосменном севообороте (кукуруза-пшеница-однолетние травы-пшеница) однолетние травы на корм заменили горохом на зерно, в зернопропашной севооборот (кукуруза-пшеница-пшеница-пшеница) вместо кукурузы ввели пар и второй культурой — рапс на зелёный корм, затем с 2010 года рапс стали возделывать первой культурой после пара на маслосемена.

В зернопаротравяной севооборот (пар-пшеница-однолетние травы-пшеница) с 2010 года вместо однолетних трав ввели сою, а в плодосменный — зерновую кукурузу вместо силосной.

В настоящее время исследования проводятся в плодосменном севообороте (кукуруза зерновая – пшеница – горох – пшеница), в зернопаровых (пар – пшеница – соя – пшеница и пар – рапс – пшеница – пшеница), изучается и бессменная пшеница. За стандарт принят традиционный для центральной лесостепной зоны зернопаровой севооборот: пар – пшеница – пшеница – пшеница.

Продуктивность культур севооборотов изучается на четырех фонах минерального питания: без удобрений и на трёх вариантах применяются азотные удобрения. В зернопаровых севооборотах, где больше накапливается нитратного азота, удобрения вносятся под третью и четвертую культуры севооборота, что в среднем на гектар пашни составляет 10, 20, 30 кг.

С учётом большей потребности в азотном питании культур плодосменного севооборота и бессменной пшеницы на гектар пашни вносится 20, 40, 60 кг минерального азота.

Посев пшеницы и гороха производится сеялками СКП-2,1 заводской комплектации (сошник культиваторного типа), посев рапса, сои и кукурузы — этими же сеялками, оборудованными анкерными сошниками, с нормами высева соответственно 5; 1,2; 2,5; 0,8 млн и 80 тыс. всхожих зерен на гектар.

Горох и рапс высеваются в первой декаде мая, кукуруза — во второй, пшеница и соя в третьей. В зависимости от степени засоренности посевы пшеницы обрабатываются гербицидами группы 2,4-Д (элант премиум и др.) и противоовсюжными препаратами.

На горохе и рапсе против мятликовых видов сорняков (щетинник, просо куриное, овсюг и др.) применяется фюзилад, против вредителей — шарпей. Перед посевом кукурузы и сои вносятся почвенные гербициды, при необходимости посевы кукурузы дополнительно обрабатываются гербицидом титус.

Погодные условия за ротацию четырёхпольных севооборотов (2012-2015 гг.) характеризовались как засушливые. Острозасушливым оказался 2012 год, ГТК вегетационного периода составил 0,4 при среднемноголетних показателях 0,9-1,1.

В 2013, 2014, 2015 годах засуха проявилась в самую ответственную за урожай пшеницы фазу — кущение — выход в трубку. В то время выпадало от 13 до 25% среднемноголетнего количества осадков на фоне высоких температур при полном их отсутствии в отдельные декады июля.

Результаты исследований, приведённые за последнюю ротацию четырёхпольных севооборотов (2012-2015 гг.), свидетельствуют о различной реакции культур на средства химизации и снижение интенсивности почвообработок в условиях недостаточного увлажнения.

За период исследований горох снизил урожайность по мелкой обработке без удобрений на 1,7 ц/га, с применением удобрений — на 1,7-2,6 ц/га. В среднем по фонам удобренности прибавка в пользу вспашки составила 1,9 ц/га, или 15%. Математически достоверные прибавки зерна гороха получены от азотных удобрений в дозе 20 кг/га по вспашке, где урожайность составила 13,2 ц/га.

Соя благодаря глубоко проникающему в почву стержневому корню хорошо себя чувствует как на вспашке, так и на мелкой поверхностной обработке. Она слабо реагирует на высокие дозы азота, а на фоне N20 переходит на минеральный тип питания и увеличивает урожайность.

Лучшим вариантом удобрения сои за период исследований является доза 20 кг/га д.в. азотных удобрений, прибавка урожайности относительно неудобренного фона составила по вспашке 3,9 ц/га, по поверхностной обработке — 1,6 ц/га.

Аналогичная закономерность замечена и при возделывании рапса, который, как и соя, не боится мелкой обработки, хорошо реагирует на азотные удобрения в дозе 20 кг д. в./га. Дальнейшее увеличение дозы азота не привело к дополнительному увеличению урожайности рапса, как по мелкой обработке, так и по вспашке.

Кукуруза как пропашная культура реагирует на снижение интенсивности почвообработки. Урожайность зерна по отвальной обработке составила 22,9-32,7 ц/га, по поверхностной — 20,1-27,3 ц/га. При этом прибавка урожайности по вспашке относительно поверхностной обработки в среднем по фонам удобренности составляла 5,6 ц/га.

Применение минерального азота под кукурузу увеличивало урожайность по отвальной обработке почвы на 7,1-9,8 ц/га (31-43%), по мелкой поверхностной обработке — на 3,2-7,2 ц/га (16-36%), оптимальная доза — N60. Одним из главных критериев оценки культур в качестве предшественников и технологий их возделывания является урожайность пшеницы.

В нашем опыте предшественники яровой пшеницы в севооборотах расположились (согласно этому показателю) в следующей последовательности: пар, соя, пшеница после пара, горох, вторая пшеница после пара, кукуруза, бессменная пшеница, рапс.

Кроме пара хорошим предшественником является соя, после которой урожайность пшеницы (последнее поле севооборота) на фоне глубокой обработки находится на уровне парового предшественника (21,3 ц/га против 21,6 ц/га).

Посевы пшеницы после гороха занимают уровень повторных посевов зернопарового севооборота. Рапс в качестве предшественника значительно уступил другим культурам, так как оставлял после себя минимальное количество влаги и минеральных элементов питания.

Посевы пшеницы, возделываемые по вспашке без удобрений, в течение ротации севооборотов имели преимущество по урожайности перед посевами по поверхностной обработке на 1,5-3,0 ц/га, в то время как эффективность азотных удобрений напрямую зависела от условий влагообеспеченности. За исследуемый период оптимальной дозой применения азота по вспашке в зернопаровых севооборотах является 20 кг на гектар севооборотной площади, в плодосменном севообороте и в условиях монокультуры — 40 кг/га.

По поверхностной обработке почвы потребность в минеральном питании увеличивается по мере удаления культур от пара. Диверсификация культур позволила коренным образом изменить приоритеты по общей продуктивности севооборотов. По производству зерна с гектара пашни плодосменный севооборот при 100% занятости полей за счёт зерновой кукурузы вышел на первое место.

Даже в засушливых условиях он имел преимущество по сравнению с зернопаровыми севооборотами. Севообороты пар-три пшеницы и пар-пшеница-соя-пшеница на фоне отвальной обработки без минеральных удобрений по производству зерна находятся практически на одном уровне, соответственно 10,6-10,8 и 10,4-11,0 ц/га. По мелкой поверхностной обработке традиционный севооборот пар-три пшеницы без удобрений уступил зернопаровому севообороту с соей 1,3 ц/га.

Плодосменный севооборот, несмотря на самый высокий выход зерна с севооборотной площади на фоне удобрений и отвальной обработки (17,6 ц/га), при низких ценах на кукурузное зерно (8,0 тыс. руб./т) и горох (10,5 тыс. руб./т) по экономическим показателям уступил зернопаровому с соей, стоимость зерна которой 25 тыс. руб./т.

При аналогичных приёмах агротехники и выходе зерна с гектара пашни 12,4 ц в севообороте пар-пшеница-соя-пшеница рентабельность составила: без удобрений — 70%, на фоне N40 — 86% против 23% и 24% в плодосменном севообороте.

Стабильные экономические показатели обеспечил и зернопаровой севооборот, где рапс возделывается первой культурой на маслосемена. При выходе зерна с гектара севооборотной площади 8,5-9,3 ц на фоне отвальной обработки рентабельность зернопроизводства за счёт высокой цены маслосемян составила 50-51%.

Таким образом, исследованиями по диверсификации культур в полевых севооборотах центральной лесостепной зоны на фоне двух видов обработки почвы установлена положительная роль вновь введённых культур, адаптированных к природным и экономическим условиям Зауралья. При этом эффективнее используются почвенные и гидротермические ресурсы центральной лесостепной зоны за счёт биологического разнообразия возделываемых культур.

Производится продукция растениеводства, востребованная рынком (высокобелковое зерно сои, маслосемена рапса, качественное зерно пшеницы); улучшаются условия для возделывания основной зерновой культуры — яровой пшеницы за счёт подбора лучших предшественников; экономятся средства за счёт минимизации почвообработок.

Кроме повышения экономической эффективности зернового производства в полевых севооборотах, вновь введённые культуры оказывают положительное влияние на почвенное плодородие. За счёт возделывания гороха и сои улучшается азотный режим; рапс и соя, как разрыхлители пахотного и подпахотного горизонтов, улучшают агрофизические показатели мелко обработанной почвы.

Кукуруза, возделываемая на зерно, служит основным поставщиком органического листостебельного вещества в почву и является единственной в нашей зоне полноценной мульчирующей культурой в системе бесплужного земледелия.

19.08.2016

Современные системы земледелия в своей основе должны обеспечивать рост урожайности культурных растений, восстановление, сохранение и повышение плодородия почвы за счет факторов интенсификации земледелия – применения удобрений, мелиорации, орошения, механизации, автоматизации, почвозащитных, ресурсосберегающих и экологически чистых технологий, совершенствования орудий и машин. Все это в сумме должно обеспечить повышение экономической эффективности использования земли.

Поэтому все эти средства интенсификации должны использоваться с учетом последних достижений сельскохозяйственной науки и передового опыта, чтобы предусмотреть высокопродуктивное использование пригодных земель для выращивания самых ценных высокоурожайных культур, сортов и гибридов. Соотношение между отдельными культурами в севообороте при интенсивных системах земледелия устанавливается с учетом государственных, хозяйственных и личных потребностей в соответствии с требованиями рынка относительно разных сельскохозяйственных продуктов, специализацией хозяйства и почвенно-климатическими условиями.

Таким образом, современные системы земледелия направлены на эффективное использование земли и прочих ресурсов с целью получения в конкретных природных и экономических условиях максимального количества сельскохозяйственной продукции с наименьшими расходами. Направлены они также на борьбу с засухой, эрозией почв, обеспечение экологической безопасности и охрану окружающей среды. Основываются такие системы на плодосменных севооборотах.

Пропашная (промышленно-заводская) система земледелия является наиболее интенсивной и энергоемкой. Более 50% пашни при этой системе отводится под интенсивные пропашные культуры, требующие применения высоких норм органических (50-60 т/га) и минеральных (до 1 т/га) удобрений, пестицидов, достаточной влагообеспеченности почвы. Помимо этого, используют повторные и промежуточные посевы. Такая система земледелия обеспечивает высокий уровень выхода продукции с 1 га севооборотной площади, сопровождается большими выносами из почвы питательных веществ и физическими нагрузками на нее (уплотнение, распыление) вследствие интенсивной механической обработки. Она требует обязательного принятия агротехнических мер по предотвращению деградации почвы и ее защите от эрозии. Плодородие почвы поддерживается за счет внесения больших норм органических и минеральных удобрений. Эта система распространена в хозяйствах, занимающихся выращиванием высокоинтенсивных пропашных культур – сахарной свеклы, подсолнечника, кукурузы на зерно, картофеля и подобного.

Зернопаровая система земледелия отличается насыщенность севооборотов зерновыми продовольственными (озимые зерновые, яровая пшеница) и фуражными (ячмень, овес и т. п.) культурами. Значительные площади пашни (5-25%) отведены под чистые пары. Эта система обеспечивает высокий выход зерна из 1 га севооборотной площади. Плодородие почвы восстанавливается и поддерживается путем внесения органических и минеральных удобрений, принятия почвозащитных мер (полосное размещение пара и посевов, безотвальная обработка и др.), влагонакопления и очищения почвы от сорняков.

Зернопропашная система земледелия предусматривает, что в севооборотах зерновые и пропашные культуры будут занимать основную часть пашни. Эта система более интенсивна, чем зернопаровая, и обеспечивает наибольший выход растениеводческой продукции из 1 га севооборотной площади, что сопровождается высоким выносом элементов питания из почвы. Плодородие почвы поддерживается путем применения высоких норм органических и минеральных удобрений, а также рациональной почвозащитной обработки почвы. Отсутствие в севооборотах чистого пара, как и противосорняковых мер, вызывает необходимость применения гербицидов.

Зернопаропропашная система земледелия предусматривает, что большую часть севооборотной площади будут занимать зерновые и пропашные культуры и чистый пар. По своей интенсивности она уступает зернопропашной, но превосходит зернопаровую систему. При такой системе обеспечивается высокий выход зерна, кормов и прочей растениеводческой продукции из единицы площади.

Зернотравяная система земледелия предусматривает, что не менее половины площади пашни занимают зерновые продовольственные и фуражные культуры. Обязательным компонентом севооборотов должны быть посевы многолетних трав и отсутствие чистых паров. Выход зерна из 1 га севооборотной площади средний, однако, высокий выход сочных кормов и сена.

В засушливых районах при дефиците влаги в почве, использование такой системы является рискованным, поскольку может привести к значительному понижению продуктивности пашни. Вместе с тем, эта система отличается высокой почвозащитной эффективностью благодаря значительной доле в структуре посевных площадей многолетних трав и культур сплошного способа посева. Восстановление плодородия почвы обеспечивается за счет выращивания многолетних трав и использования органических и минеральных удобрений.

Плодосменная система земледелия предусматривает, что зерновые культуры будут занимать не более половины площади пашни, а оставшуюся часть будут занимать пропашные и бобовые культуры. Высокий выход растениеводческой продукции из 1 га севооборотной площади требует внесения в больших нормах органических и минеральных удобрений, применения пестицидов. Плодородие почвы поддерживается и повышается за счет плодосмены – чередования зерновых, бобовых и пропашных культур, использования удобрений и почвозащитных мер.

Почвозащитная система земледелия наряду с восстановлением и сохранением плодородия почвы в качестве основной цели имеет защиту почвы от водной и ветровой эрозии, и предусматривает комплекс научно обоснованных организационно-хозяйственных агротехнических, лесомелиоративных, гидротехнических и других мер.

Важной составляющей почвозащитной системы земледелия являются зернопаровые четырех- и пятипольные севообороты, где чистые пары занимают 20-25% пашни. На чистых парах используют кулисы, полосную обработку почвы (полосы пара шириной 100-150 м чередуют с полосами такой же ширины зерновых культур). На полях с легким гранулометрическим составом почвы эффективной мерой почвозащитной системы земледелия является внедрение почвозащитных севооборотов, в которых при полосном размещении полосы многолетних трав чередуют с посевами однолетних культур.

Органическая (биологическая) система земледелия , как и несколько других видов альтернативного земледелия (экологическая, органо-биологическая, биодинамическая и подобные системы), появилась вследствие научно-технического прогресса в странах с высоким уровнем химизации. Ее основными принципами являются:

- ведения земледелия на основе максимальной реутилизации и рециркуляции всех отходов хозяйств;

- повышение рентабельности хозяйства.

Решить эти задания можно при помощи отказа от искусственных химических веществ, хотя отдельные направления альтернативного земледелия допускают использование определенных средств химизации. При этом новые системы земледелия должны быть конкурентоспособными и обеспечивать удовлетворительные урожаи. Речь идет не о возврате к старому, экстенсивному земледелию, хотя умное принятие отдельных его мер не исключается.

В мире все большую популярность приобретает именно биологическая или органическая система земледелия, основанная на исключении или значительном сокращении применения минеральных удобрений и пестицидов. Главными ее преимуществами являются высокое качество сельскохозяйственной продукции, уменьшение загрязнения окружающей среды, сохранение и даже повышение плодородия почвы. Фермерские хозяйства, которые переходят на эту систему земледелия, все чаще называют ее экологической. Они обрабатывают почву и разводят скот без использования искусственных удобрений, средств для опрыскивания или добавок к корму.

Система земледелия n o-till. Суть этой системы такова: каждый полученный урожай культуры должен повышать содержание органического вещества в почве, поэтому урожай следующей культуры должен расти не за счет внесения дополнительного количества удобрений, а за счет повышения плодородия почвы.

Эт о не просто отказ от механической обработки почвы. Отсутствие системы механической обработки почвы обуславливает изменение всех других составляющих системы земледелия – системы удобрения, семеноводства, системы севооборотов, организации территории, структуры посевных площадей.

Преимуществами этой системы являются:

- уменьшение расходов на выращивание сельскохозяйственных культур;

- увеличение содержания и улучшение баланса органического вещества и влаги в почве, сохранение структуры почвы, уменьшение угрозы эрозии;

- уменьшение количества технологических операций во время выращивания сельскохозяйственных культур;

- уменьшение рабочего времени, занятости, создание возможностей для людей заниматься другими занятиями.

Таким образом, все современные системы земледелия являются основой интенсификации сельского хозяйства – процесса резкого роста производства зерна, технических, кормовых и овощных культур на основе расширенного восстановления плодородия почвы. Они характеризуются высоким техническим оснащением производства, использованием более эффективных способов обработки почвы, внесением органических и минеральных удобрений с расчета на запланированный урожай, интенсивными почвозащитными технологиями выращивания сельскохозяйственных культур, мелиоративными, а также прогрессивными организационно-хозяйственными мерами.

Читайте также: