На правах рукописи

КОТЯК Полина Алексеевна ВЛИЯНИЕ МНОГОЛЕТНЕГО ПРИМЕНЕНИЯ РАЗНЫХ ПО ИНТЕНСИВНОСТИ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ, УДОБРЕНИЙ И ГЕРБИЦИДОВ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ГЛЕЕВАТОЙ ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР Специальность 06.01.01 - общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2009

Работа выполнена на кафедре земледелия ФГОУ ВПО Ярославская государственная сельскохозяйственная академия

Научный консультант: Заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Смирнов Борис Александрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Хохлов Николай Федорович кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Раскин Михаил Степанович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина

Защита состоится л 22 сентября 2009 г. в л1600 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.05 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва И550, ул. Тимирязевская, 49, тел./факс 976-24-92. Учёный совет РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева

Автореферат разослан л13 августа 2009 г. и размещен на сайте университета www.timacad.ru Учёный секретарь диссертационного совета Н.Н. Лазарев 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рациональное использование почвенного плодородия, разработка путей и приёмов его гарантированного сохранения, расширенного воспроизводства и на этой основе повышение урожайности при высоком качестве продукции полевых культур является основной задачей сельскохозяйственной отрасли. Современное научное земледелие требует комплексного решения поставленных задач в рамках адаптивно-ландшафтных систем земледелия, обеспечивающих экологическую чистоту агробиоценоза.

При разработке научно-обоснованных систем земледелия, адаптированных к различным агроландшафтам, следует уделять особое внимание биологическим показателям плодородия почвы, как важнейшим его факторам и чувствительным экологическим и агрономическим индикаторам антропогенного воздействия на почву.

Одним из самых сложных компонентов агроландшафта, вместе с тем, имеющим большое страховое значение, особенно в засушливые годы, занимающим большую долю от площади пашни в Нечерноземной зоне, является почва с временным избыточным увлажнением (глееватая). Только в Ярославской области площадь пашни под такими почвами составляет 16,3% от общей площади пахотных угодий.

Недостаточная изученность возможных вариантов минимализации обработки в целом и, особенно, необходимость адаптации энергосберегающей системы поверхностно-отвальной обработки на дерново-подзолистых глееватых почвах по разным фонам удобрений придаёт актуальность нашей работе.

Цель и задачи исследований. Целью исследований было изучение многолетнего влияния разных по интенсивности систем обработки на основе минимализации, удобрений с использованием соломы и химических средств защиты полевых культур от сорных растений в управлении биологическими показателями плодородия дерново-среднеподзолистой глееватой среднесуглинистой почвы.

В задачи входило определение: содержания органического вещества в почве, показателей биологической активности, фитотоксичности почвы, численности полезной энтомофауны, потенциальной засоренности почвы генеративными и вегетативными органами размножения сорных растений, адаптации полевых культур к условиям выращивания, хозяйственной и экономической эффективности технологий производства продукции, энергетической оценки разных по интенсивности систем обработки.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с программами: научно-исследовательских работ РАСХН и перспективным планом ФГОУ ВПО ЯГСХА Разработка научных и технологических основ адаптивно-ландшафтных систем земледелия для Центрального района Нечерноземной зоны РФ.

Научная новизна. В Центральном районе Нечерноземной зоны России было изучено многолетнее влияние и установлена роль разных по интенсивности систем обработки, в т.ч. энергосберегающей поверхностно-отвальной, удобрений с использованием соломы и периодического применения гербицидов в изменении основных биологических показателей плодородия дерново-среднеподзолистой глееватой среднесуглинистой почвы. При этом впервые была установлена прямая корреляционная зависимость между содержанием органического вещества с токсичностью почвы, активностью целлюлозоразрушающих микроорганизмов, продуктивностью полевых культур, а также доля изучаемых факторов (систем обработки почвы, удобрений и защиты растений) в формировании урожая на данном типе агроландшафта.

Практическая ценность работы. Многолетнее применение (13 лет) системы поверхностно-отвальной обработки в среднем по всем системам удобрений и защиты растений способствует достоверному накоплению органического вещества в целом по пахотному горизонту по сравнению с системами ежегодных отвальной и поверхностной обработок, увеличению активности целлюлозоразрушающей микрофлоры и численности полезной энтомофауны; не вызывает токсического эффекта, повышает хозяйственную и экономическую эффективность технологий, экономит затраты совокупной энергии на основную обработку почвы в 3,23 раза в сравнении с отвальной. Была обоснована недопустимость применения многолетней ежегодной поверхностной обработки в связи с усилением токсичности почвы нижней (10-20 см) части пахотного горизонта, и необходимость периодического оборачивания его на глубину 20-22 см.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на научных конференциях ФГОУ ВПО ЯГСХА в 2006-2008 гг. и отмечены дипломом на межрегиональной выставке Инновации. Производство. Рынок в 2006 году в г. Ярославле.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в т.ч. 5 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки Российской Федерации.

Структура и объём работы. Основное содержание диссертации изложено на 131 страницах компьютерной вёрстки, включает 33 таблицы, 10 рисунков и состоит из введения, трёх глав, выводов, предложений производству и приложений. Список использованной литературы включает 281 наименование, среди которых 22 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ Экспериментальная работа проводилась в 2005-2008 гг. в полевом стационарном многолетнем трёхфакторном опыте, заложенном на опытном поле ФГОУ ВПО ЯГСХА в 1995 году методом расщеплённых делянок с рендомизированным размещением вариантов в повторениях. Повторность опыта четырёхкратная.

Почва опытного участка дерново-среднеподзолистая глееватая среднесуглинистая на карбонатной морене. В годы исследований почва пахотного горизонта в среднем содержала органического вещества - 2,57%, легкодоступного фосфора - 228,5 мг/кг почвы, обменного калия - 74,6 мг/кг почвы, сумма обменных оснований составляла - 19,66 мг-экв./100 г почвы, гидролитическая кислотность - 1,52 мг-экв./100 г почвы, рН солевой вытяжки - 5,86.

В опыте выращивались следующие полевые культуры в чередовании во времени: многолетние травы (залежь, 1995) - озимая пшеница (1996) - однолетние травы (1997) - ячмень (1998) - овес (1999) - однолетние травы (2000) - озимая рожь (2001) - однолетние травы (2002) - озимая рожь (2003) - однолетние травы (2004) - ячмень (2005) - озимая тритикале (2006) - однолетние травы (2007) - озимая рожь (2008). Сорта: Мироновская-808 (озимая пшеница), Ярославская-136 (вика полевая) + Скакун (овес) - однолетние травы, Московский-(ячмень), Скакун (овес), Волхова (2001, 2003), Валдай (2008) (озимая рожь), Антей (озимая тритикале).

В опыте использовались рекомендованные для региона технологические приемы выращиваемых культур (кроме изучаемых).

Схема трёхфакторного (4 6 2) опыта включает 48 вариантов. На делянках первого порядка площадью 756 м2 (54 м 14 м) изучались системы основной обработки почвы, на делянках второго порядка площадью 126 м(14 м 9 м) - системы удобрений и на делянках третьего порядка площадью 63 м2 (9 м 7 м) - системы защиты полевых культур от сорных растений.

Схема полевого стационарного трёхфакторного (4 6 2) опыта Фактор А. Система основной обработки почвы, О.

1. Отвальная: вспашка на 20-22 см с предварительным лущением на 8-10 см, ежегодно, О1.

2. Поверхностная с рыхлением: рыхление на 20-22 см с предварительным лущением на 8-10 см 1 раз в 4-5 лет + однократная поверхностная обработка на 6-8 см в остальные 3-4 года, О2.

3. Поверхностно-отвальная: вспашка на 20-22 см с предварительным лущением на 8-10 см 1 раз в 4-5 лет + однократная поверхностная обработка на 6-8 см в остальные 3-4 года, О3.

4. Поверхностная: однократная поверхностная обработка на 6-8 см, ежегодно, О4.

В год закладки опыта (1995) проводилась вспашка плугом ПЛН-3-35 на глубину 20-22 см с предварительным дискованием пласта многолетних трав БДТ-3 на 8-10 см на всех вариантах опыта.

Фактор В. Система удобрений, У.

1. Без удобрений, У1.

2. N30, У2.

3. Солома 3 т/га, У3.

4. Солома 3 т/га + N30 (азотное удобрение в расчете 10 кг д.в. на 1 т соломы), У4.

5. Солома 3 т/га + NPK (норма минеральных удобрений, рассчитанная на планируемую прибавку урожая), У5.

6. NPK (норма минеральных удобрений, рассчитанная на планируемую прибавку урожая), У6.

Фактор С. Система защиты растений от сорняков, Г.

1. Биотехнологическая (без гербицидов), Г1.

2. Интегрированная (с гербицидами), Г2.

Технологические приемы осуществлялись: дискование пласта многолетних трав на 8-10 см под озимую пшеницу - тяжёлой дисковой бороной БДТ-3 в агрегате с трактором ДТ-75М; все остальные приемы выполнялись в агрегате с трактором МТЗ-82: вспашка на глубину 20-22 см - плугом ПЛН-3-35, вспашка на глубину 20-22 см с оборотом пласта на 180о и с рыхлением подпахотного горизонта на 7 см - плугом ПБС-2 (только в 2004 г. на варианте О3); лущение и поверхностная обработка - дисковым лущильником ЛДГ-5А, культивация - культиватором КБМ-4,2НУ, боронование - зубовой бороной БЗТС-1,0, рыхление на 20-22 см - сменными рабочими органами к плугу ПБС-2 - рыхлителями.

В опыте применялись гербициды: 2,4-ДА (40%) в норме 2,0 кг/га весной в фазу кущения озимой пшеницы (1996); Раундап в норме 5,0 л/га за две недели до предпосевной обработки под вико-овсяную смесь по всходам пырея ползучего (10-15 см) (1997); Гранстар в норме 15,0 г/га в фазу кущения ячменя (1998); Раундап в норме 8,0 л/га при массовом появлении побегов многолетних сорных растений, за 14 дней до предпосевной обработки почвы под викоовсяную смесь (2004); Агритокс в норме 1,25 л/га в фазу кущения озимой тритикале (2006). В остальные годы изучалось последействие ранее применявшихся гербицидов.

Содержание органического вещества определяли по методу И.В. Тюрина (вариант ЦИНАО по ГОСТу 26213-91 ); каталазную активность - газометрическим методом А.Ш. Галстяна; целлюлозоразрушающую способность почвы - методом лаппликации; учет численности и видового состава почвенной микрофлоры - по общепринятым методикам; токсичность почвы - методом почвенных пластинок, микробный токсикоз - методом биотестирования В.С. Гузева; численность хищных жужелиц - с помощью ловушки Барбера, дождевых червей - методом отмучивания; потенциальную засоренность почвы семенами сорных растений - методом малых проб; запас органов вегетативного размножения многолетних сорных растений в почве - по методике Б.А. Смирнова и В.И. Смирновой. Урожайность всех полевых культур учитывали сплошным поделяночным методом. Выход зерна определялся с поправкой на чистую продукцию и стандартную влажность 14%. Экономическая и энергетическая оценка перспективных технологий производства продукции полевых культур дана на основании фактических технологических карт, действующих в хозяйствах области, нормативов и цен на продукцию, материалы и энергию, а так же действующих методик. Для статистической обработки экспериментальных данных использовали программы STRAZ, Microsoft Excel.

Основной характерной особенностью метеорологических условий за годы исследований (2005-2008 гг.) было меньшее суммарное количество атмосферных осадков за год в сравнении со средними многолетними данными. Так, при среднемноголетней сумме осадков 596 мм, суммарное годовое их количество было: в 2005 - 514, 2006 - 554, 2007 - 521, 2008 - 526 мм. Это снижение происходило в основном за счет уменьшения количества осадков в вегетационные периоды при некотором повышении среднесуточных температур.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1. Содержание органического вещества в почве при применении разных по интенсивности систем обработки, удобрений и защиты растений Содержание органического вещества в значительной мере определяет биологические свойства почвы и урожайность полевых культур.

В среднем за 4-х летний период на 10-13 год действия факторов применение изучаемых систем энергосберегающей обработки в среднем по факторам способствовало существенному увеличению содержания органического вещества по обоим слоям пахотного горизонта в сравнении с отвальной обработкой (табл. 1). Эти изменения обусловлены преобладанием процессов гумификации над минерализацией в связи с разным по интенсивности механическим воздействием на почву. Следует отметить, что наибольшее накопление органического вещества как в слое 0-10 см, так и в 10-20 см и в целом по пахотному горизонту отмечалось на поверхностно-отвальной обработке.

Изучаемые системы обработки вели к некоторой дифференциации пахотного горизонта за счет накопления органического вещества в слое 0-10 см. При этом более заметное разделение на слои по содержанию органического вещества было характерно для системы поверхностной обработки с рыхлением.