Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
БАКИРОВ ФАРИТ ГАЛИУЛЛИЕВИЧ
Эффективность ресурсосберегающих
систем обработки черноземов степной зоны Южного Урала
Специальность 06.01.01 - общее земледелие
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
Оренбург Ц 2008
Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Оренбургский государственный аграрный университет
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
заслуженный деятель науки РФ
Кислов Анатолий Васильевич
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Максютов Николай Алексеевич
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
заслуженный деятель науки РФ
Казаков Геннадий Иванович
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
заслуженный агроном РФ,
Курдюков Юрий Федорович
Ведущая организация: ГНУ Самарский научно-исследовательский институт
сельского хозяйства им. Н. М. Тулайкова
Защита диссертации состоится 24 декабря 2008 г. в 10 часов на
заседании диссертационного совета Д 220.051.04 при ФГОУ ВПО Оренбургский государственный аграрный университет
Адрес: 460795, г. Оренбург, ул. Челюскинцев-18.
Тел. (факс): 8(3532)77-52-30
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО Оренбургский государственный аграрный университет
Автореферат разослан ___ ________ ____
Ученый секретарь диссертационного
совета, доктор с.-х. наук, профессор А.А. Громов
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. Главной задачей земледелия является устойчивое наращивание производства качественной и конкурентоспособной (дешевой) продукции растениеводства с сохранением и повышением плодородия почвы. Основой решения этой проблемы является эффективное использование почвенно-климатических ресурсов региона и внедрение ресурсосберегающих систем обработки почвы.
Учеными Оренбуржья и Поволжья накоплен большой теоретический и практический материал по обработке почв. Значительный вклад в эту область науки внесли Н.М. Тулайков, К.Г. Шульмейстер, Д.И Буров, И.А. Чуданов, Г.И. Казаков, В.А. Корчагин, Ю.Ф. Курдюков, А.В. Кислов, Н.А. Максютов и другие. Однако стремительно меняющаяся экономическая ситуация в стране и мире, продолжающаяся деградация почв вынуждают ученых к поиску новых ресурсосберегающих почвозащитных способов обработки почвы.
Производство зерна в Оренбургской области ведется в жестких условиях дефицита влаги для растений. По зонам области выпадает от 260 до 470 мм осадков в год. Поэтому дополнительное накопление влаги в почве и ее эффективное использование - важный резерв повышения урожайности и стабилизации производства зерна.
Вспашка, оставаясь наиболее энергоемким приемом в технологии выращивания культур, не отвечает требованиям максимального аккумулирования влаги в почве и ее сбережения, является причиной деградации черноземов. За последние 20 лет содержание гумуса в пахотном слое почвы снизилось по зонам области на 0,73-1,78 % (А.И. Климентьев, 1997). Не решили в полной мере обозначенные проблемы и разноглубинные безотвальные способы обработки почвы, но привели к некоторому снижению урожайности культур. Причина тому применение техники и технологии посева, не отвечающих изменяющимся условиям произрастания растений при бесплужных обработках почвы.
В связи с этим разработка технологий основной обработки почвы и посева, обеспечивающих повышение плодородия почвы, эффективное использование влаги, рост урожайности, значительное сокращение затрат является актуальной.
Работа выполнена в соответствии с государственной научной программой Плодородие и темой научных исследований Оренбургского государственного аграрного университета Разработка биологических и агрофизических методов восстановления плодородия почв и управления продуктивностью агроэкосистем в условиях Южно-Уральского региона, номер государственной регистрации 01960006478.
Цель и задачи исследований. Цель работы - обосновать и разработать влаго- ресурсосберегающие почвозащитные технологии обработки черноземных почв степной зоны Южного Урала в системе зернопаропропашного и зернопарового севооборотов.
Задачи исследований: - установить закономерности изменения и приемы оптимизации агрофизических, биологических и агрохимических показателей плодородия черноземов под действием систем основной обработки почвы;
- изучить действие обработки почвы на накопление и расходование влаги и разработать наиболее эффективные приемы использования зональных ресурсов увлажнения;
- выявить влияние длительного применения ресурсосберегающих систем обработки почвы на урожайность культур зернопаропропашного и зернопарового севооборотов;
- обосновать агроэкологическую, экономическую целесообразность и разработать технологию мелкого посева зерновых культур;
- дать агроэкологическую, экономическую и энергетическую оценку ресурсосберегающим технологиям.
Научная новизна результатов исследований. В результате многолетних исследований дано теоретическое обоснование ресурсосберегающим технологиям в степной зоне Южного Урала.
Определены оптимальные параметры агрофизических показателей плодородия чернозема южного для зерновых культур и кукурузы и их изменение при минимизации обработки почвы.
Изучены особенности изменения микробиологической активности и дифференциации плодородия пахотного слоя почвы (гумус и NPK) под действием отвальных и безотвальных обработок почвы и их минимизации.
Определена динамика фитосанитарного состояния посевов в результате длительной минимизации обработки почвы в системе зернопаропропашного и зернопарового севооборотов.
Изучены закономерности накопления, сохранения влаги при подготовке почвы и посеве сельскохозяйственных культур, обеспечивающие рациональное использование ресурсов влаги.
Дано научное обоснование возможного уровня минимизации обработки чернозема южного в севооборотах, обеспечивающего повышение плодородия почвы без снижения продуктивности культур.
Разработана и научно обоснована технология мелкого посева зерновых культур по стерневым предшественникам.
Основные положения, выносимые на защиту: - в паровом звене севооборота плотность чернозема южного остается в пределах оптимальных значений, что дает возможность оставлять поле без обработки до 3 лет подряд и более. В пропашном звене почва уплотняется до критического порога уплотнения (КПУ) и требуется ее рыхление;
- продолжительное применение нулевых и мелких обработок способствует увеличению содержания гумуса и питательных веществ, с преимущественной локализацией их в верхнем слое почвы;
- безотвальные способы обработки почвы приводят к биологической разнокачественности пахотного слоя чернозема южного, с постепенным угасанием микробиологической активности с поверхности в глубь горизонта;
- чернозем южный обладает высокой способностью к разуплотнению, но при достижении критического порога уплотнения (КПУ) не способен за один сезон (осень - весна) саморазрыхлиться до равновесной (оптимальной) величины;
- при минимальных системах обработки почвы происходит повышение засоренности и смена видового состава сорняков с увеличением количества злаковых растений. Применение гербицидов осенью и (или) в фазу кущения зерновых культур позволяет контролировать численность сорняков на уровне экономического порога вредоносности;
- важными условиями накопления осенне-зимних осадков являются сохранение на поверхности почвы стерни и соломенной мульчи и обработка переуплотненной почвы чизельным плугом в сочетании с мелким плоскорезным рыхлением;
- мульча из соломы способствует увлажнению поверхностных слоев почвы, создавая предпосылку для мелкого (3-4 см) посева, образования вторичных корней зерновых культур и повышения их продуктивности.
Практическая значимость и реализация полученных результатов. Установленные положения и закономерности позволяют на научной основе совершенствовать приемы и системы основной обработки почвы, а также технологии предпосевной подготовки почвы и посева. Предложенные приемы способствуют экономии энергетических и трудовых ресурсов, а также повышению производительности труда и урожайности сельскохозяйственных культур.
Результаты полевых опытов и теоретических разработок нашли отражение в книгах Система устойчивого ведения сельского хозяйства Оренбургской области (Оренбург, 1999) и Сохранение и повышение плодородия почв в адаптивном земледелии Оренбургской области (Оренбург, 2002).
Результаты исследований прошли производственную проверку, нашли широкое применение на территории ООО СХП Время, ООО Колос, СПК Агрофирма Заветы Ленина, КФХ Труд и в других хозяйствах Оренбургской области. Полученные данные используются кафедрой земледелия ОГАУ при проектировании систем земледелия для хозяйств области, а также в учебном процессе при подготовке специалистов и аспирантов по специальности Земледелие.
Апробация работы и публикации. Основные положения работы докладывались на региональных конференциях ученых Урала и Поволжья (Пенза, 1992; Оренбург, 1994), на Всероссийском научно-техническом семинаре (Оренбург, 1994), на съезде Всесоюзного общества почвоведов (Ташкент, 1995), международных и межрегиональных научно-практических конференциях (Оренбург, 1995, 2000, 2003, 2004, 2006, 2007, 2008; Санкт-Петербург, 2002; Самара, 2005; Курган, 2006; Орал, 2006).
Основные положения диссертации опубликованы в 41 научной статье в журналах Вестник РАСХН, Земледелие, Плодородие, Экономика сельского хозяйства, Зерновое хозяйство России, Известия Оренбургского государственного университета, в межвузовских сборниках, научных трудах ОГАУ и ГНУ ОНИИСХ РАСХН.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 295 страницах компьютерного текста, содержит 110 таблиц в тексте и 35 в приложении, 23 рисунка и 5 фотографий. Список литературы включает 437 источников, из них 32 иностранных авторов.
Содержание работы
1. Состояние проблемы. В первой главе диссертации на основании анализа литературных источников проводится обоснование выбранного направления исследований по изучению влияния приемов, глубин и систем обработки почвы на водный режим почвы, ее почвозащитные и агрофизические свойства, на фитосанитарное состояние полей, а также оценка их с позиций ресурсосбережения. Приведенный краткий обзор литературы свидетельствует о нерешенности в полной мере проблемы сохранения почвы, накопления влаги в почве и ее эффективного использования, борьбы с сорняками в ресурсосберегающих технологиях. Остаются дискуссионными вопросы об уровне минимизации основной обработки почвы, месте и кратности глубокой, мелкой и нулевой обработок, вспашки и безотвального рыхления в различных видах севооборотов.
2. Характеристика природных условий. Степная зона Южного Урала подразделяется на степную и сухостепную Заволжскую и Казахстанскую провинции умеренного пояса и включает около 80 % территории Оренбургской, более половины Челябинской, и 10 % Курганской областей.
Климат Заволжской степной провинции средне континентальный (К = 190-200). Сумма температур (Т = 2200-2800 0С). Период вегетации составляет 140-160 дней. Безморозный период короче на 10 дней. Провинция очень засушлива (КУ = 0,70-0,66). Биоклиматический потенциал (БК - 92-137). Сумма годовых осадков - 300-400 мм. Континентальность и засушливость климата нарастает с северо-запада на юго-восток с продвижением из Заволжской степной в Казахстанскую степную и сухостепную провинции. Климат Казахстанской степной провинции средне и резко континентальный (К = 200-225); сухостепной - резко континентальный (К = 206-230), средне и ниже среднего обеспечен теплом (СТ = 2000-2400 0С и СТ = 2200-2700 0С). Основной период вегетации составляет 130-140 и 150-160 дней, безморозный - короче на 10-12 дней. Провинции соответственно засушливая и полузасушливая (КУ = 0,44-0,77), и очень засушливая (КУ = 0,33-0,44). Осадков за год выпадает 250-350 мм. БК-65 - в сухостепной и 89 - в степной провинциях.
3. Условия и методика исследований. Экспериментальные работы выполнялись в Оренбургской области в 1988-2005 гг. на черноземе южном (опытное поле Оренбургского государственного аграрного университета - ОГАУ), на черноземе обыкновенном (ООО МТС-Агро ОГАУ и ООО Колос Красногвардейского района Оренбургской области).
Производственные испытания и внедрение полученных результатов осуществлялись в хозяйствах Оренбургского, Красногвардейского, Саракташского, Новосергиевского, Домбаровского районов Оренбургской области и охватывали по существу все почвенно-климатические зоны рассматриваемого региона.
Почва опытного поля чернозем южный среднемощный карбонатный тяжелосуглинистый, перед началом исследований в слое 0-30 см характеризовалась следующими показателями: содержание гумуса - 4,4 %; рН - 7,8; N-NO3 - 10,2 мг/100 г; N-NН4 - 4,5 мг/100 г; P2O5 - 4,5 мг/100 г; K2O - 35 мг/100 г.
Почва ООО МТС-Агро - чернозем обыкновенный слабосмытый малогумусный маломощный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса 5,4 %, подвижного фосфора - низкое (9,0 мг/кг почвы), обменного калия - высокое (39 мг/кг почвы).
Почва ООО Колос - чернозем обыкновенный среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый. Содержание гумуса 6,9 %, подвижного азота (N-NО3) 13,5 мг на 100 г почвы, легкогидролизуемого азота 4,8 мг, подвижного фосфора (Р2О5) 3,2 мг, обменного калия (К2О) 32,7 мг на 100 г почвы. Высокая карбонатность почв обуславливает щелочную реакцию почв.
Водно-физические свойства черноземов вполне благоприятны для большинства сельскохозяйственных культур, особенно для зерновых. Содержание гумуса и гранулометрический состав дают основание считать, что почвы не нуждаются в частом рыхлении для подержания оптимальной плотности сложения.
Погодные условия в годы исследований за период 1988Е2005 гг. в полной мере охватили всю совокупность и разнообразие климатических особенностей региона. Крайней засушливостью выделялся 1995 год, когда сумма осадков за сельскохозяйственный год составила всего 227 мм, за период май-сентябрь - 76 мм, ГТК по Селянинову 0,22, число дней с относительной влажностью воздуха 30 % и ниже достигло 86. Засушливыми были также 1996, 1998, 2001 годы, характеризовавшиеся значительным дефицитом осадков в вегетационный период, высокими температурами воздуха, интенсивным развитием почвенной и воздушной засухи, а, отсюда, и никой урожайностью сельскохозяйственных культур. Значения ГТК в эти годы составили соответственно 0,28; 0,19 и 0,29, при норме 0,68. Засушливыми, но с большим количеством осадков за сельскохозяйственный год, чем в вышеуказанные были 1988, 1991, 1992 и 1999 годы, с ГТК в соответствии годам 0,43; 0,39; 0,58 и 0,45. Влажными были 1990, 1993, 1997 и 2000 годы, когда за год выпали соответственно 487, 455, 436 и 486 мм осадков, при норме 367 мм, а ГТК - соответственно 0,92; 0,74; 0,97 и 1,03. Влажными, когда суммы осадков за год превышали норму на 43, 59, 31 и 33 мм, были соответственно 2002, 2003, 2004 и 2005 годы.
Сравнение среднемноголетних значений агроклиматических показателей со средними значениями за 1988-2005 годы по основным зонам Оренбургской области показало, что на 8-13 дней увеличилась продолжительность периода с температурой выше 5 C, и на 83-214о - сумма температур выше 5 C. Особенно тепло стало в Центральной зоне. Это притом, что сумма осадков за с.-х. год осталась на уровне среднемноголетних значений, а количество осадков за вегетационный период уменьшилось на 25 мм. Это привело к увеличению аридности Центральной зоны. Противоположная ситуация сложилась в Восточной зоне. Здесь осадков за год в среднем за 1988-2005 годы выпало на 61 мм больше нормы, а за период май-сентябрь - на 25 мм. В Западной зоне сумма осадков за вегетационный период оказалась на 13 мм меньше нормы, а сумма осадков за сельскохозяйственный год увеличилась, в сравнении со среднемноголетним значением на 22 мм. Средние значения ГТК за 1988-2005 гг. во всех зонах области стали меньше, по сравнению со среднемноголетними показателями, за исключением Западной зоны, где этот показатель стал на 0,08 ед. больше.
Из выше изложенного следует, что в сложившихся погодных условиях особое значение приобретают способы обработки почвы и технологии, способствующие накоплению осенне-зимних осадков и рациональному использованию запасов влаги.
Исследования (опыт № 1) по совершенствованию систем обработки почвы в зернопаропропашном и зернопаровом севооборотах проводились в многофакторном стационарном опыте по схеме представленной в таблице 1. В опыте в пару вносилась полная норма органических и минеральных удобрений: 50 т/га навоза - под основную обработку и N90P90K60 - дробно: N60P60K60 при первой культивации пара сеялкой СЗС-2,1Л на глубину 12-14 см, Р30 при посеве и N30 при весенней подкормке посевов озимых. Под твердую и мягкую пшеницу проводилось только стартовое внесение минеральных удобрений в норме N10P10. Схемы других 5 опытов приводятся в автореферате по ходу изложения материала диссертации.
Эксперименты проводились в строгом соответствии с требованиями методики полевого опыта (Б. А. Доспехов, 1968, 1979; Е. А. Аринушкина, 1970 и др.). Подробное описание методик и программ приведено в диссертации и опубликованных работах. Результаты экспериментов подвергнуты математической обработке методом дисперсионного и корреляционного анализа.
- Схема многолетнего многофакторного стационарного полевого опыта № 1
№ варианта | Зернопаропропашной севооборот | Зернопаровой севооборот | ||||||||
пар черный - озимая рожь 1988- 1992 гг. | яровая пшеница твердая 1991- 1993 гг. | яровая пшеница мягкая 1992- 1994 | кукуруза 1993- 1995 гг. | яровая пшеница мягкая 1994 Ц 1996 гг. | ячмень 1995- 1997 гг. | пар черный - озимая пшеница 1996- 1999 гг. | просо 1998- 2000 гг. | яровая пшеница мягкая 1999- 2001 гг. | ячмень 2000- 2002 гг. | |
1 2 3 4 | В 28-30 | В 20-22 П 20-22 П 10-12 нулевая | В 20-22 | В 28-30 Б 28-30 П 28-30 Ч 38-40 | В 20-22 | В 20-22 П 20-22 П 10-12 нулевая | В 28-30 | В 25-27 Б 25-27 П 25-27 П 12-14 | В 20-22 | В 20-22 П 20-22 П 12-14 нулевая |
5 6 7 8 | Б 28-30 | В 20-22 П 20-22 П 10-12 нулевая | П 20-22 | В 28-30 Б 28-30 П 28-30 Ч 38-40 | П 20-22 | В 20-22 П 20-22 П 10-12 нулевая | Б 28-30 | В 25-27 Б 25-27 П 25-27 П 12-14 | П 20-22 | В 20-22 П 20-22 П 12-14 нулевая |
9 10 11 12 | П 28-30 | В 20-22 П 20-22 П 10-12 нулевая | П 10-12 | В 28-30 Б 28-30 П 28-30 Ч 38-40 | П 10-12 | В 20-22 П 20-22 П 10-12 нулевая | П 28-30 | В 25-27 Б 25-27 П 25-27 П 12-14 | П 12-14 | В 20-22 П 20-22 П 12-14 нулевая |
13 14 15 16 | П 10-12 | В 20-22 П 20-22 П 10-12 нулевая | нулевая | В 28-30 Б 28-30 П 28-30 Ч 38-40 | нулевая | В 20-22 П 20-22 П 10-12 нулевая | П 10-12 + чизель 38-40 | В 25-27 Б 25-27 П 25-27 П 12-14 | нулевая | В 20-22 П 20-22 П 12-14 нулевая |
Примечание: В - вспашка, Б - безотвальное рыхление почвы стойками СибИМЭ, П - плоскорезное рыхление.
4. Научные основы ресурсосберегающей обработки почвы
4.1. Физические параметры плодородия черноземов
Плотность почвы. Использование ресурсосберегающих способов обработки почвы в качестве приема приводит к уплотнению пахотного слоя, по сравнению с отвальным. Весной на вспашке плотность почвы колеблется в пределах 1,06Е1,13 г/см3, а на вариантах без осенней обработки - 1,15Е1,22 г/см3. Значения объемной массы почвы при плоскорезной обработке занимают промежуточное положение между ними. Любой прием обработки, проведенный по вспашке, обеспечивает более рыхлое, чем по другим фонам, сложение почвы. Поэтому почва при обработке ее плугом по плоскорезу рыхлее чем, например, по нулевому фону. Глубокие обработки, по сравнению со средними и мелкими, обеспечивают более рыхлое сложение не только 20-30 см слоя, но и верхних слоев. Отсюда, наиболее разрыхляющее действие на пахотный слой оказывает глубокая вспашка. Она, кроме того, устраняет резкую дифференциацию пахотного слоя почвы по плотности, характерную для вспашки и рыхления на среднюю глубину. В последних случаях плотность 20-30 см слоя превышает плотность вышележащего слоя на 0,07Е0,10 г/см3, а при глубоких рыхлениях разница составляет всего 0,03 г/см3. Различия по плотности этих слоев уменьшается до 0,01Е0,02 г/см3 при нулевых и мелких обработках, но при более высоких значениях объемной массы.
В результате чизелевания почвы происходит, сглаженное по слоям рыхление пахотного слоя, обеспечивающее плотность слоев 0-10, 10-20 и 20-30 см по вспашке на уровне 1,09; 1,19 и 1,20 г/см3 соответственно, а по нулевой - 1,08; 1,21 и 1,23 г/см3. Следует отметить, что на следующий год при всех способах обработки слой 20 - 30 см после чизеля уплотняется больше, чем по другим фонам. Видимо, механическая обработка подпахотного слоя нарушает монолитность естественного сложения почвы и структурные связи между почвенными агрегатами, а под влиянием естественных факторов происходит перемещение структурных отдельностей, что сопровождается усадкой почвенных слоев и уплотнением, превышающим исходное, которое усугубляется воздействием машинотракторных агрегатов. Подпахотный и длительно необрабатываемый нижний пахотный слой, находящиеся в достаточно плотном состоянии, лучше противостоят уплотняющему воздействию техники.
После посева культур под действием естественных факторов, происходит уплотнение почвы, и к уборке объемная масса достигает максимальных величин. Причем она больше уплотняется на вспашке и глубоком рыхлении (на 0,04-0,14 г/см3), чем на вариантах с мелким рыхлением и нулевой обработкой (на 0,03 г/см3). Плотность почвы подвержена сезонной динамике, общий характер которой имеет два ярко выраженных экстремальных значения - одного максимума в конце лета (август - сентябрь) и одного минимума весной, затем изменения плотности повторяются. Периодическое разуплотнение слоев 10-20 и 20-30 см за весенне-летний период не нарушает общий характер сезонных изменений.
Большой научный и производственный интерес представляет вопрос о влиянии длительного применения поверхностной и нулевой обработок на плотность сложения пахотного слоя. В литературе по этому вопросу мнения противоречивы. На снижение плотности сложения пахотного слоя при длительной минимальной обработке почвы указывает Н.К. Шикула (1990), прямого посева - Н.С. Матюк (1999). К противоположному выводу приходят в своих исследованиях Г.И. Казаков (1997) и О.Ю. Горячев (1999). По их данным, плотность 0-30 см слоя на необработанных делянках со временем становится выше, чем на вспашке. Причем разница тем выше, чем продолжительнее период времени после вспашки.
В наших опытах увеличение значений средней плотности почвы при применении ресурсосберегающих приемов происходит до определенного уровня и стабилизируется (рис. 1).
Рис. 1. Динамика средней плотности почвы весной, после посева, в зависимости от применяемых систем обработки в зернопаропропашном севообороте
Но при этом в паровом звене зернопаропропашного севооборота (1 ротация) даже при крайнем уровне минимизации обработки (16 вариант) плотность слоев 10-20 и 20-30 см не превышает значений 1,22-1,23 г/см3 (табл. 2). В пропашном звене объемная масса этих слоев почвы после кукурузы резко возрастает и весной на нулевом варианте достигает - 1,29 г/см3. К концу ротации зернопарового севооборота плотность слоев 10-20 и 20-30 см под ячменем была соответственно на 0,05 и 0,02 г/см3 ниже, чем в конце ротации зернопаропропашного севооборота. Причина - отсутствие в севообороте кукурузы. Но возможно, это является подтверждением положения о снижении плотности сложения почвы при длительном использовании минимальной обработки. Окончательный вывод можно будет сделать после завершения третьей ротации севооборота. Хотя уже сейчас можно сказать о тенденции снижения в опыте плотности почвы при систематическом применении ресурсосберегающих обработок.
2. Плотность чернозема южного (г/см3) в различных звеньях севооборота после посева в зависимости от систем основной обработки почвы
Прием обработки почвы под предшест-венник | Слой почвы, см. | Зернопаропропашной севооборот | Зернопаровой севооборот | ||||
яровая пшеница (паровое звено) | ячмень (пропашное звено) | ячмень | |||||
вспашка | нулевая | вспашка | нулевая | вспашка | нулевая | ||
Вспашка | 0 - 10 | 0,98 | 1,02 | 1,04 | 1,12 | 1,06 | 1,12 |
10 - 20 | 1,10 | 1,19 | 1,16 | 1,25 | 1,15 | 1,25 | |
20 - 30 | 1,19 | 1,22 | 1,28 | 1,27 | 1,26 | 1,26 | |
0 - 30 | 1,09 | 1,15 | 1,16 | 1,22 | 1,15 | 1,21 | |
Нулевая | 0 - 10 | 1,03 | 1,07 | 1,04 | 1,15 | Ц | 1,12 |
10 - 20 | 1,15 | 1,22 | 1,18 | 1,29 | Ц | 1,24 | |
20 - 30 | 1,23 | 1,23 | 1,26 | 1,29 | Ц | 1,27 | |
0 - 30 | 1,14 | 1.17 | 1,16 | 1,24 | Ц | 1,21 | |
Установлены интервалы оптимальных значений плотности для различных культур. И, как видно из данных таблицы 3, для яровых ранних культур он примерно одинаков, но для ячменя несколько шире, что говорит о высокой толерантности этой культуры. Наиболее жесткие требования к плотности сложения предъявляет кукуруза. Для нее интервал значений гораздо уже, а верхний предел оптимальной плотности значительно ниже, чем для зерновых культур.
3. Оптимальная плотность (г/см3) чернозема южного для различных сельскохозяйственных культур
Культура | Слой почвы, см | |||
10-20 | 20-30 | |||
мини- мальная | мaкси-мальная | мини- мальная | мaкси-мальная | |
Озимая рожь | 1,12 | 1,21 | 1,20 | 1,23 |
Озимая пшеница | 1,13 | 1,24 | 1,20 | 1,24 |
Яровая пшеница твердая | 1,11 | 1,22 | 1,19 | 1,25 |
Яровая пшеница мягкая | 1,11 | 1,21 | 1,18 | 1,24 |
Ячмень | 1,10 | 1,23 | 1,22 | 1,27 |
Просо | 1,16 | 1,20 | 1,19 | 1,22 |
Кукуруза | 1,12 | 1,15 | 1,15 | 1,20 |
Саморазуплотнение чернозема южного. Установлено, что чернозем южный обладает высокой способностью к саморазрыхлению. Активное разуплотнение почвы происходит в интервале 1,26-1,30 г/см3. При достижении величины 1,32 г/см3 (критического порога уплотнения - КПУ по И.В. Кузнецовой и В.И. Даниловой) почва за один сезон (осень - весна) не способна разуплотниться до равновесной величины. Сверх КПУ почва уплотняется в пропашном звене, в связи с многократными обработками до и после посева, но особенно в период уборки кукурузы. Поэтому весной плотность почвы на нулевом фоне остается на уровне 1,29 г/см3. Это приводит к снижению урожайности зерновых культур на 0,15 - 0,20 т/га. Для устранения избыточного уплотнения пахотного слоя необходимо провести рыхление минимум на 20 см.
Равновесная плотность чернозема южного. Определение и прогноз равновесной плотности является важной и актуальной задачей в практике обработки почвы, управления водным режимом полей и разработки оптимальной технологии выращивания культур. Поэтому нельзя не признать оправданность определения равновесной плотности, как константы, характерной для конкретной почвы.
Многочисленные определения плотности почвы весной после посева ранних яровых культур на вариантах с повторным (2-3 года) проведением нулевых и поверхностных обработок и их чередованием, а также то, что до этих значений наиболее часто происходит разуплотнение почвы, дают основание утверждать, что равновесная плотность 10-20 см и 20-30 см слоя чернозема южного соответственно равна 1,23 и 1,24 г/см3. В пользу этого говорит и величина плотности почвы на поле с многолетними травами на 4-6 год их жизни (табл. 4).
4. Динамика плотности (г/см3) почвы весной под многолетними травами
(А.В. Кислов, А.П. Долматов, Опытное поле ОГАУ, 2003)
Глубина слоя, см. | Ячмень с подсевом многолетних трав | Год жизни многолетних трав | ||||
2-й | 3-й | 4-й | 5-й | 6-й | ||
0-10 | 1,15 | 1,20 | 1,19 | 1,24 | 1,23 | 1,22 |
10-20 | 1,18 | 1,19 | 1,20 | 1,23 | 1,24 | 1,23 |
20-30 | 1,19 | 1,22 | 1,21 | 1,24 | 1,25 | 1,24 |
0-30 | 1,17 | 1,18 | 1,20 | 1,24 | 1,24 | 1,23 |
Очевидно, что верхний слой почвы весной при посеве подвергается обработке, поэтому не достигает равновесной плотности. В связи с этим значения объемной массы 0-10 см слоя почвы не берутся во внимание при установлении равновесной плотности пахотного слоя. Тогда как на поле с многолетними травами плотность этого слоя равна равновесной и может быть использована при расчетах. Отсюда средняя равновесная плотность пахотного слоя чернозема южного составляет 1,24 г/см3.
Между плотностью почвы и урожайностью культур установлена достаточно тесная корреляция (от - 0,444 до - 0,842). Уплотнение слоев 10-20 и 20-30 см весной свыше 1,24 г/см3 ведет к снижению урожая зерновых культур, выше 1,18 г/см3 - кукурузы. Оптимальную плотность для кукурузы обеспечивает глубокая вспашка. При повышении плотности свыше обозначенного значения, а это происходит даже при безотвальном рыхлении почвы стойками СибИМЭ, урожайность кукурузы падает на 16-23 %.
Строение пахотного слоя почвы. Общая пористость пахотного слоя снижалась с увеличением плотности почвы, но оставалась в пределах 55 - 58 %, и только на нулевой обработке в отдельные годы снижалась до 52 %, а некапиллярная пористость - до 9,5 %. Однако зерновые культуры вероятнее всего не ощущали недостатка воздуха, поскольку пористость аэрации превышала некапиллярную пористость в 2 и более раза.
4.2. Биологические и агрохимические показатели плодородия почвы. Биологическая активность чернозема южного. Численность микроорганизмов и их активность в том или ином слое почвы определяется количеством пищи (органической массы) для них, поэтому при бесплужных способах обработки наиболее биологически активным является верхний 0-10 см слой почвы. Безотвальные способы основной обработки почвы приводят к биологической разнокачественности пахотного слоя чернозема южного, с постепенным угасанием микробиологической активности с поверхности в глубь горизонта, характерной для целинных почв. При вспашке формируется пахотный горизонт с наиболее высокой микробиологической активностью среднего 10-20 см слоя почвы и наименьшей - верхнего 0-10 см слоя.
Из способов ухода за паром наибольшую микробиологическую активность пахотного слоя почвы обеспечивает влагосберегающий, заключающийся в культивациях поля на постоянную глубину 6-8 см. Количество микроорганизмов, их активность зависит от влажности и температуры почвы, отсюда наибольшую активность бактерии и грибы проявляют в период года конец весны - начало лета.
Дифференциация пахотного слоя почвы по агрохимическим показателям плодородия. В свое время в научной литературе шла дискуссия о направленности почвообразовательного процесса при прекращении вспашки. Диапазон мнений был широким от резкого снижения накопления гумуса при минимальных обработках почвы (А.Ф. Витер, 1990) до признания восстановления естественного почвообразовательного процесса (Н.К. Шикула, 1990). Основным критерием для оценки служила динамика гумуса.
В наших опытах минимизация основной обработки сопровождалась повышением содержания гумуса в почве (табл. 5). Приращение его запасов в пахотном слое происходило за счет верхнего 0-10 см и среднего 10-20 см слоев, тогда как в нижнем 0-30 см слое содержание гумуса снижалось. При ежегодной вспашке запасы гумуса в пахотном слое снизились на 0,19 %.
5. Изменение плодородия пахотного слоя чернозема южного за 12 лет под действием различных систем обработки почвы
Система обработки почвы в севообороте | Слой почвы, см | Содержание гумуса, % | Содержание макроэлементов, мг/кг почвы | |||
исходное (1988 г.) | в конце 2-й ротации севооборота (2000-2002 гг.) | N- NO3 | Р2О5 | К2О | ||
Разноглубинная отвальная (контроль) | 0-10 10-20 20-30 0-30 | 4,54 4,34 4,42 4,43 | 4,13 4,37 4,21 4,24 | 16,5 16,8 14,0 15,8 | 40,1 43,6 39,0 40,9 | 410 418 417 415 |
Разноглубинная безотвальная | 0-10 10-20 20-30 0-30 | 4,54 4,34 4,42 4,43 | 4,73 4,10 4,20 4,34 | Ц Ц Ц Ц | Ц Ц Ц Ц | Ц Ц Ц Ц |
Минимальная (шесть нулевых, два мелких и два глубоких рыхления) | 0-10 10-20 20-30 0-30 | 4,54 4,34 4,42 4,43 | 5,04 4,82 4,17 4,68 | 19,5 18,6 10,7 16,3 | 46,8 42,4 40,2 43,1 | 463 456 420 446 |
НСР05 | - | 0,19 | 0,12 | 2,24 | 3,59 | 10,6 |
При минимальной системе обработки отмечалась преимущественная локализация питательных веществ в верхнем слое, при общем увеличении их содержания в пахотном слое почвы.
Почвозащитные свойства чернозема южного. Минимизация обработки почвы повышает в пахотном слое почвы, в сравнении со вспашкой, содержание структурных агрегатов на 6,6-9,8 %, и количество ветроустойчивых агрегатов - на 6,5-9,9 %, причем увеличение идет в строгом соответствии с уровнем минимизации - от отвальной системы обработки почвы (1 вариант) к варианту с шестью нулевыми обработками (16 вариант).
4.3. Засоренность посевов. Тщательный уход за паровым полем позволяет уменьшить в верхнем слое почвы количество семян и вегетативных органов размножения сорных растений, что нивелирует действие основной обработки почвы. Поэтому, а также из-за высокой конкурентоспособности культуры, на озимых малолетние сорняки отсутствовали на всех вариантах опыта, а количество многолетников увеличивалось от вспашки к мелкому рыхлению (табл. 6).
6. Засоренность посевов (шт./м2) в фазу кущения зерновых культур в зависимости от систем обработки почвы в зернопаропропашном севообороте (в числителе - количество малолетников, в знаменателе - многолетников)
№ варианта | Культура | Средние по системе обработки | |||||
озимая рожь | яровая пшеница | яровая пшеница | кукуруза | яровая пшеница | ячмень | ||
1 | 0,0 0,8 | 288 0,5 | 482 0,7 | 55 2,2 | 298 2,7 | 156 4,0 | 213 1,8 |
2 | 0,0 0,8 | 114 0,7 | 602 1,0 | 55 3,7 | 164 5,7 | 185 8,0 | 187 3,3 |
3 | 0,0 0,8 | 92 2,5 | 473 2,2 | 55 3,4 | 158 6,0 | 120 6,3 | 150 3,5 |
4 | 0,0 0,8 | 61 3,0 | 367 4,2 | 55 5,4 | 158 6,0 | 120 6,3 | 150 3,8 |
6 | 0,0 1,2 | 124 2,2 | 395 3,3 | 65 3,7 | 233 13,0 | 218 6,7 | 172 5,0 |
11 | 0,0 1,2 | 101 2,7 | 434 4,8 | 55 3,9 | 262 6,7 | 186 5,6 | 173 4,2 |
12 | 0,0 1,2 | 47 1,2 | 353 4,0 | 55 5,4 | 297 19,7 | 153 16,7 | 151 8,0 |
15 | 0,0 2,0 | 123 1,3 | 302 2,8 | 55 3,4 | 219 18,7 | 203 18,9 | 150 7,8 |
16 | 0,0 2,0 | 45 3,2 | 299 8,3 | 55 15,7 | 229 21,3 | 157 29,6 | 130 13,4 |
В посевах твердой и мягкой яровой пшеницы просматривается четкая закономерность - количество малолетних сорняков уменьшается по мере снижения интенсивности обработки почвы, а многолетних, наоборот, увеличивается. Первое можно объяснить тем, что при плоскорезных обработках накопление семян сорных растений происходит преимущественно в верхней части пахотного слоя, где создаются лучшие условия для их прорастания и последующего уничтожения проростков при паровании. Это способствует более эффективному снижению валовых запасов семян сорняков в почве и снижению потенциальной засоренности. Сохранение естественного расположения почвенных слоев при повторных безотвальных обработках под твердую пшеницу обеспечивает меньшую засоренность ее посевов малолетними сорняками, в то время как при вспашке вынос богатого семенами сорняков нижнего горизонта к поверхности инициирует соответственно наибольший уровень засоренности. Увеличение количества многолетних сорняков при использовании плоскорезных, мелких и нулевых обработок, в сравнении со вспашкой, объясняется более высокой эффективностью последней в борьбе с многолетниками.
Обозначенная выше закономерность изменения засоренности посевов под влиянием приемов основной обработки почвы проявляется на всех культурах зернопаропропашного севооборота, за исключением кукурузы на силос. В последнем случае предпосевные культивации, а также боронования до и после всходов кукурузы позволили выровнять засоренность малолетними сорняками. Численность же многолетников возрастала на безотвальных фонах в 1,5-2,5 раза в сравнении со вспашкой, особенно сильно на чизельной, где не было сплошного подрезания корневой системы во время основной обработки.
В пропашном звене севооборота после кукурузы на безотвальных фонах возрастала засоренность не только многолетними сорняками, но и малолетними, так как они ко времени уборки успевали обсемениться.
По-разному влияли системы обработки почвы на засоренность полей. Наиболее чистые от сорняков поля удавалось поддерживать при ежегодной разноглубинной вспашке. При комбинированной системе обработки почвы количество многолетников на полях увеличивалось в 1,4-2,0 раза по отношению к контролю. Включение в систему мелких и нулевых обработок приводит к еще большему засорению полей. Поэтому в замыкающем поле севооборота (ячмень) наиболее засоренными были посевы на 16 варианте, где под все яровые зерновые культуры были проведены нулевые обработки, мелкая обработка под пар и глубокое чизельное рыхление под кукурузу.
В зернопаровом севообороте по многолетним сорнякам отмечается та же тенденция, что и в зернопаропропашном, количество их на безотвальных обработках растет в соответствии со снижением интенсивности их воздействия на почву, особенно сильно на мелких и нулевых обработках. Отчетливо проявляется и отрицательное последействие предшествующих минимальных систем. В результате самая высокая засоренность многолетними сорняками была отмечена на 11 и 16 вариантах систем с шестилетним применением нулевых и мелких обработок за 12 лет.
На полную противоположность меняется картина засоренности посевов малолетними сорняками. В отличие от зернопаропропашного севооборота их численность растет от вспашки к нулевой обработке. Причем разница в засоренности между указанными вариантами увеличивается по мере удаления от пара. Это объясняется изменением количественного соотношения в видовом составе сорняков. К концу зернопарового севооборота видовой состав малолетних сорняков сохранился (табл. 7), но сильно изменилось их соотношение в фитоценозе. Так, если в начале ротации зернопаропропашного севооборота в посевах яровой пшеницы при минимальной системе обработки почвы (16 вариант) преобладали двудольные сорняки, и занимали 73 % от общего количества малолетних растений, то к концу ротации зернопарового их доля составила лишь 22 процента. В посевах ячменя преобладают однодольные сорняки. При ежегодной вспашке доля малолетних двудольных сорняков осталась на уровне 70 %.
7. Изменение соотношения в видовом составе сорняков в результате длительного применения различных систем обработки почвы
Вид сорного растения | Яровая твердая пшеница в зернопаропропашном севообороте (1991-1993 гг.) | Ячмень в зернопаровом севообороте (2000-2002 гг.) | ||||||
отвальная | мини- мальная | отвальная | мини- мальная | |||||
шт/м2 | % | шт/м2 | % | шт/м2 | % | шт/м2 | % | |
Щирица запрокинутая Щирица жминдовидная Горец вьюнковый Марь белая | 86 52 35 29 | 30 18 12 10 | 18 7 5 3 | 40 15 11 7 | 28 10 7 9 | 36 13 9 11 | 11 7 3 1 | 10 7 3 1 |
Всего двудольных | 202 | 70 | 33 | 73 | 54 | 69 | 22 | 22 |
Щетинник сизый Щетинник зеленый Ежовник обыкновенный | 43 23 20 | 15 8 7 | 5 3 4 | 11 7 9 | 5 10 9 | 6 13 12 | 38 22 23 | 36 21 22 |
Всего однодольных сорняков | 86 | 30 | 12 | 27 | 24 | 31 | 83 | 78 |
Всего сорняков | 288 | 100 | 45 | 100 | 78 | 100 | 105 | 100 |
Численность сорняков на пашне возрастает по мере удаления от пара независимо от приемов и систем обработки почвы. Так например, на контроле в посевах озимой ржи корнеотпрысковых сорняков было 0,8 шт./м2, а в замыкающем поле зернопаропропашного севооборота (ячмень) их было уже 4 шт./м2. На 15 и 16 вариантах их количество увеличилось еще больше: с 2 до 18,9 шт./м2 и с 2 до 29,6 шт./м2 соответственно. Поэтому при минимизации обработки появляется необходимость в использовании гербицидов. При применении нулевой обработки два года подряд она возникает на 2-й культуре после пара, на фоне мелкого рыхления - на 3-й. При комбинированной и разноглубинной безотвальной системе обработки потребность в химпрополке появляется в пропашном звене севооборота, а при ежегодной вспашке возможна безгербицидная технология выращивания культур.
Эффективность гербицидов в борьбе с сорняками. Несомненно, вспашка с высокой эффективностью решает задачу борьбы с сорняками. Но появление гербицидов позволило резко сократить функции вспашки как средства борьбы с сорняками. Их применение позволяет быстро и эффективно подавлять сорняки и тем самым предотвращать потери урожая (Г.И. Баздырев, 1995; И.Н. Валецкий, 1989; В.А. Захаренко, 1990, 1995; С.Х. Алтынбаев, 1996; А.М. Гулидов, 2001; И.С. Антонов, 2002; Г.П. Журавлев, 2002; Н.Н. Застежко, 2002; М.М. Сабитов, 2003; А.Ю. Решетняк, 2004 и др.).
Применение раундапа в системе зяблевой обработки почвы под кукурузу позволяет уменьшить засоренность посевов сорняками на безотвальных фонах ниже уровня засоренности на вспашке (табл. 8).
8. Засоренность посевов в фазу 7-8 листьев кукурузы
(в среднем за 1993-1996 г.г.)
№ | Вариант опыта (фактор) | Количество сорняков, шт/ м2 | Изменение засоренности, % | |||||
фактор А | фактор В | |||||||
А - способ обработки и глубина, см | В - применение гербицида | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | |
1 | вспашка, 28-30 ( контроль) | без гербицида | 55 | 2,2 | 100 | 100 | 100 | 100 |
2 | раундап 4 л/га | 50 | 1,2 | 91 | 54 | |||
3 | плоскорезная обработка, 28-30 | без гербицида | 55 | 3,7 | 100 | 168 | 100 | 100 |
4 | раундап 4 л/га | 42 | 1,6 | 76 | 43 | |||
5 | рыхление ст. СибИМЭ, 28-30 | без гербицида | 55 | 3,4 | 100 | 154 | 100 | 100 |
6 | раундап 4 л/га | 44 | 1,4 | 80 | 41 | |||
7 | рыхление чизелем, 38-40 | без гербицида | 55 | 5,4 | 100 | 254 | 100 | 100 |
8 | раундап 4 л/га | 38 | 2,2 | 69 | 41 | |||
Примечание: 1 - малолетние сорняки; 2 - многолетние сорняки
Наиболее распространенным химическим способом борьбы сорняками в настоящее время остается обработка посевов зерновых культур гербицидом в фазу их кущения. Поэтому этот способ также был нами изучен (табл. 9).
9. Техническая и биологическая эффективность гербицидов в посевах яровой пшеницы (в среднем за 2001-2003 гг.)
№ | Варианты | Гибель сорняков, в % к исходному количеству | Убыль массы сорняков по отношению к контролю, % | ||
всего | в т.ч. многолетних | всего | в т.ч. многолетних | ||
1 | Контроль | 7,2* | 6,5* | 86,2* | 82,5* |
2 | Диален | 54,7 | 39,1 | 69,4 | 75,2 |
3 | Чисталан | 63,3 | 62,4 | 76,1 | 77,6 |
4 | Октапон | 43,7 | 40,9 | 76,0 | 77,4 |
5 | уварам | 29,6 | 37,4 | 61,0 | 63,0 |
6 | уварам-экстра | 71,3 | 54,3 | 62,1 | 61,8 |
7 | уварам-комби | 56,4 | 56,1 | 74,1 | 79,2 |
8 | уварам-стар | 50,8 | 27,4 | 67,3 | 70,3 |
Примечание: 7,2* и 6,5* - процент естественной гибели сорняков на контроле; 86,2* и 82,5* - масса сорняков г/м2.
Высокую техническую и биологическую эффективность показали препараты чисталан, луварам-комби и октапон, обеспечив прибавку урожая зерна яровой пшеницы в 0,38; 0,37 и 0,35 т/га соответственно.
Однако гербициды вызывали стресс у яровой пшеницы, уменьшая ее высоту на 4-8 см. Поэтому нами было решено провести эксперимент по выявлению путей уменьшения фитотоксичности гербицидов (табл. 10).
10. Влияние гербицида и биопрепаратов на продуктивность пшеницы
(в среднем за 2003-2004 гг.)
Вариант | Урожайность зерна, т/га | Отклонение от контроля (+,-) | |
т/га | % | ||
Контроль (без гербицидов) | 1,27 | - | - |
Дифезан (170 г/га) | 1,45 | 0,18 | 14,2 |
Дифезан (170 г/га) + биосил (50 г/га) | 1,65 | 0,38 | 29,9 |
Дифезан (170 г/га) + бинорам (50 г/га) | 1,60 | 0,33 | 26,0 |
НСР 05 | - | 0,08-0,15 | - |
Было установлено, что препараты биосил и бинорам хорошо совместимы с дифезаном, обладают антистрессовым действием, снижают негативное влияние гербицида на культурные растения и как следствие повышают урожайность пшеницы.
Другим способом борьбы с сорняками, позволяющим избежать стрессового влияния химических препаратов на культурные растения, но малоизученным, является осеннее применение гербицидов сплошного действия. Опыт показал, что обработка поля раундапом через месяц после обработки стерни КПШ-9 обеспечивает наилучший результат в контроле над сорным компонентом агрофитоценоза (табл. 11).
11. Техническая и биологическая эффективность способов борьбы с многолетними сорняками в посевах яровой пшеницы.
ООО Колос Красногвардейского района, 2003 - 2005 гг.
Вариант | Уменьшение коли-чества сорняков, в % к контролю | Снижение воздушно - сухой массы сорняков, в % к контролю |
1. Контроль (нулевая) 2. Лущение стерни КПШ-9 3. Обработка раундапом через месяц после уборки 4. Обработка раундапом через месяц после лущения стерни | 11,8* 0,0 56,9 83,0 | 20,1** 38,3 61,2 80,1 |
Примечание: * Ц количество сорняков, шт/м2, ** - масса сорняков (г/м2)
Преимущество 4 варианта объясняется тем, что отросшие после обработки сорняки имели хорошо развитую, но уязвимую для гербицида, надземную массу. Тогда как, во втором случае листовая поверхность у растений была повреждена вредителями (щитоноска на вьюнке) и болезнями (ржавчина на осоте), а часть старых листьев засохла. Оставление поля без обработки (контроль) ведет к увеличению количества многолетних сорняков по сравнению с предыдущим годом в 1,5 раза. Применение лущения без раундапа не уменьшает, по отношению к контролю, численность сорняков, но на 38,3 % снижает их массу. Использование раундапа без лущения снижает его эффективность. Однако важным преимуществом этого способа является возможность оставления поля без осенней обработки почвы и применения прямого посева. Сокращению численности малолетних сорняков способствует разбросной посев агрегатом АУП-18.05 и уменьшение глубины заделки семян до 3-4 см, вместо 6-8 см.
4.5. Водный режим почвы. Все изучаемые способы бесплужной обработки почвы оказались равноценными вспашке по наполнению метрового слоя продуктивной влагой (табл. 12). Это говорит о том, что эффективность систем основной обработки в аккумуляции осадков во многом определяется сложившимися погодными условиями в осенне-зимне-весенний период.
12. Запасы продуктивной влаги (мм) в метровом слое почвы в зависимости от приемов обработки почвы (в среднем за 14 лет)
Культура, пар | Вспашка | Плоскорезное рыхление | Мелкая обработка | Нулевая |
Зернопаропропашной севооборот (1988-1997 гг.) | ||||
Пар чистый Озимая рожь Яровая пшеница Яровая пшеница Кукуруза на силос Яровая пшеница Ячмень Среднее | 144 98 130 132 118 140 139 129 | 153 95 138 135 134 132 139 132 | 158 116 130 126 132 126 127 131 | Ц Ц 128 126 Ц 123 136 128 |
Зернопаровой севооборот (1996-2001 гг.) | ||||
Пар чистый Озимая пшеница Просо Яровая пшеница Ячмень Среднее В среднем за две ротации севооборота | 144 118 143 112 117 127 128 | 145 125 145 105 114 127 130 | 139 113 140 113 121 125 128 | Ц Ц Ц 103 109 106 117 |
Хорошо зарекомендовала себя мелкая обработка почвы. Она на 6 полях из 12 обеспечила, в сравнении со вспашкой и безотвальным рыхлением, увеличение продуктивной влаги в почве в холодное время года. Ее преимущество обусловлено сохранением пожнивных остатков на поверхности поля и тем, что разрыхленный с осени 0-12 см слой почвы способен вместить до 40 мм влаги. Все это вместе обеспечивает хорошую инфильтрацию воды в более глубокие слои почвы, устраняет поверхностный сток и уменьшает потери влаги на испарение.
При исключении осенней механической обработки (нулевая) запасы влаги в почве уменьшались на 10-13 мм, в сравнении с другими способами основной обработки почвы. Это объясняется, во-первых, увеличением плотности почвы, особенно после кукурузы, во-вторых, отсутствием на поверхности почвы соломенной мульчи. Предположения подтвердились результатами полевого опыта № 4. Как видно из данных таблицы 13, больше всего влаги в метровом слое почвы накапливается при чизельном рыхлении почвы в сочетании с мелкой обработкой КПШ-9. На этом варианте в среднем за три года накоплено на 26 мм больше влаги, чем на вспашке и на 10Е30 мм больше, чем на других вариантах. Замена КПШ-9 на БДТ-7, при использовании их отдельно и в сочетании с чизельным плугом, приводит к уменьшению запасов влаги в почве на 20 мм и 12 мм соответственно.
13. Влияние систем обработки почвы на накопление влаги в метровом слое почвы и урожайность яровой пшеницы. Опыт № 4. (2003-2005 гг.)
№ | Вариант | Запасы влаги весной, мм | Урожайность, т/га |
1 | Вспашка, 23-25 см (контроль) | 317 | 1,80 |
2 | Рыхление плоскорезом, 23-25 см | 324 | 1,69 |
3 | Обработка плугом-чизелем, 23-25 см | 326 | 1,69 |
4 | Мелкое рыхление КПШ-9, 10-12 см | 333 | 1,84 |
5 | То же + обработка чизелем, 23-25 см | 343 | 2,14 |
6 | Обработка БДТ-7, 10-12 см. | 313 | 1,73 |
7 | То же + обработка чизелем, 23-25 см | 331 | 1,96 |
8 | Без осенней обработки (нулевая) | 313 | 1,78 |
НСР05 | - | 0,11- 0,17 | |
Следовательно, для накопления осенне-зимних осадков большое значение имеют два фактора: присутствие стерни и мелкоизмельченной и равномерно разбросанной на поверхности поля соломы, а на переуплотненных почвах наличие щелей, закрытых сверху рыхлой почвой. Щели обеспечивают хорошее поглощение обильно поступающей воды (во время снеготаяния и ливневых осадков), а закрытие их почвенной и соломенной мульчей посредством поверхностного рыхления устраняет испарение влаги в теплый осенний период года. В полном соответствии с запасами влаги менялась урожайность яровой пшеницы. Корреляционно-регрессионный анализ данных подтвердил наличие сильной зависимости урожайности яровых зерновых культур от весенних запасов влаги в почве (r = 0,812 + 0,340 на черноземах южных и r = 0,881 + 0,320 на черноземах обыкновенных), которая выражается следующими уравнениями регрессии: y = 0,023x - 5,01 и y = 0,01x - 1,18 соответственно. В то же время высокие запасы влаги в почве не гарантируют получение большего урожая. Например, в 2003 году при одинаковом накоплении влаги в метровом слое почвы на 6-м варианте был получен несколько больший урожай, чем на вспашке. В 2004 и 2005 гг. преимущество в урожайности перед вспашкой, также при одинаковых запасах влаги в почве, имел 7-й вариант, где чизельное рыхление почвы сочеталось с дискованием БДТ-7.
Из этих данных с полной очевидностью вытекает вывод, что обработка почвы влияет и на расходную часть водного баланса почв.
Установлена прямая зависимость (r = 0,676 + 0,122) между количеством осадков за вегетационный период и урожайностью пшеницы, что согласуется с исследованиями В.Е. Тихонова (2004).
Следовательно, для формирования урожая культур имеют значение осадки любого периода года, а значимость одного из них возрастает с уменьшением количества осадков другого периода.
Анализ влияния способов обработки на характер использования влаги показал, что вспашка имеет преимущество при применении ее под озимые по пару, кукурузу, под яровую пшеницу после озимых культур и кукурузы. Нулевая обработка хорошо зарекомендовала себя при повторном посеве яровой пшеницы в паровом звене зернопаропропашного и ячменя по яровой пшенице в пятипольном зернопаровом севообороте. После мелкой обработки наиболее рационально влага используется ячменем при размещении его по яровой пшенице и яровой пшеницей - по просу. Хуже всего влага используется при плоскорезных и безотвальных обработках, независимо от культуры, в связи с большой глыбистостью почвы.
Эффективность использования влаги в период вегетации при различных способах обработки почвы во многом определяется культурой. Например, яровые зерновые культуры, включая просо, лучше используют почвенные запасы при некотором уплотнении почвы на нулевой и мелкой плоскорезной обработке, в сравнении с более глубокими рыхлениями, что объясняется перераспределением влаги в метровой толще почвы, с преимущественной локализацией ее в верхних слоях. При повышении плотности слоев 10-20 и 20-30 см свыше 1,29 г/см3 водопотребление зерновых культур на этих вариантах повышается. Кукуруза лучше всего потребляет влагу при рыхлом строении пахотного слоя почвы, когда ее плотность во всех слоях не превышает значений 1,20 г/см3.
В опыте, проведенном на черноземе обыкновенном, наиболее эффективно влага расходовалась на варианте, где чизельному рыхлению предшествовало мелкое плоскорезное рыхление почвы. Замена плоскорезного орудия на дисковое увеличило коэффициент водопотребления в 1,18 раза, что свидетельствует в пользу сохранения соломенной мульчи на поверхности почвы. Самые высокие коэффициенты водопотребления в среднем за три года были зафиксированы на плоскорезном и чизельном рыхлении почвы.
Следовательно, соломенная мульча благоприятно влияет не только на усвоение осенне-зимних осадков, но значительно повышает эффективность использования накопленной влаги в период вегетации растений, при условии сохранения соломы на поверхности почвы и после посева. Поэтому мульчирование должно занять достойное место среди наиболее эффективных агрономических приёмов, таких как борьба с сорняками и удобрение.
Из 16 систем обработки почвы, изученных в стационарном опыте хорошо зарекомендовал себя 11 вариант, где проводились только плоскорезные рыхления, при этом из 10 обработок 6 - на 10-12 см и 12-14 см. Здесь среднее значение коэффициента водопотребления составило 1081 м3/т, тогда как на лучших вариантах (5-ом и 9-ом) соответственно 1059 и 1071, а на контроле 1074 м3/т. Эффективность потребления воды культурами снижается при введении в систему нулевых обработок.
Исследования показали, что при беспахотных способах обработки влага сосредотачивается в верхних слоях почвы (рис. 1 А). Причем преимущество их перед вспашкой в увлажнении верхних слоев почвы сохраняется до фазы кущения яровой пшеницы (рис. 1 В).
А В
Рис. 1. Влияние способа обработки на распределение влаги в метровом слое почвы (А- весной, перед посевом яровой пшеницы; В - в фазу кущения яровой пшеницы)
Такое перераспределение влаги в почве, на наш взгляд, следует рассматривать как положительный фактор по нескольким причинам. Во-первых, в этом случае корневая система зерновых культур, у которых она в основном сосредотачивается в верхних слоях, будет работать более эффективно. Во-вторых, повышение влажности верхних слоев должно способствовать улучшению условий питания растений. В третьих, это в совокупности с мелким посевом должно способствовать образованию вторичной корневой системы. Кроме того, это еще и гарантия более эффективного использования осадков теплого периода года, поскольку в зоне черноземов они чаще всего увлажняют верхний 10-15 см слой почвы.
Кажется парадоксальным, что в условиях черноземов, где в течение вегетации выпадает почти половина годовых осадков, а коэффициент их использования обычно бывает достаточно высоким, растения будут использовать влагу и питательные вещества только из глубоких горизонтов. По этому поводу А.М. Алпатьев (1959) пишет, что биологический эффект осадков теплого периода определяется главным образом глубиной залегания корней растений, рыхление же почвы способствует более глубокому размещению их и поэтому не всегда и не во всех природных условиях считается положительным моментом. Главная цель отвальной вспашки, как считает М.Т. Федоровский (1955), заключается, прежде всего, в перемещении плодородного верхнего слоя почвы в зону вероятного размещения корней. Между тем, по данным С.А. Чобану и И.Б. Ревута (1968), основная масса (70-90 %) корней растений располагается в верхней части пахотного слоя. Одной из главных причин глубокого укоренения растений, как отмечает Н.А. Качинский (1925), искусственное изменение почвенных условий, в частности перемешивание пахотного слоя почвы. Поэтому нельзя не согласиться с Н.К. Шикулой (1990), по мнению которого глубокое укоренение растений, что служит мотивировкой глубокой вспашки, является не причиной последней, а ее следствием.
Однако влагу, которая сосредотачивается в верхних слоях почвенного профиля, можно потерять за счет физического испарения, если не будут созданы определенные условия для его предотвращения. Традиционные приемы (боронование и культивация КПС-4), используемые с целью закрытия влаги, более приемлемы для вспаханной почвы. На необработанных или обработанных плоскорезом полях такая технология подготовки почвы себя не оправдывает, поскольку не создает необходимую структуру. Почва после культивации остается большей частью глыбистой. А, по мнению Г.И. Казакова (1997) и других исследователей (С.Н. Рыжов, С.И. Долгов, Д.И. Буров), для уменьшения испарения влаги очень важно, чтобы верхний слой почвы состоял в основном из комочков размером от 0,25 до 3-5 мм. Но даже создание такой поверхности не обеспечивает высокой защиты почв от расхода влаги, поскольку почвенные частицы, разрушаясь под ударами дождевых капель, образуют корочку, в результате резко усиливаются потери влаги из почвы. Надежную защиту комочков от разрушения, а почвы от потерь влаги может обеспечить соломенная мульча, которая легко может быть сформирована именно на бесплужных и особенно нулевых фонах.
Таким образом, соломенная мульча и концентрация влаги в верхних слоях почвы, как следствие ресурсосберегающих систем обработки почвы, совместно дополняя друг друга, могут обеспечить наиболее эффективное использование почвенной влаги. Но это возможно при применении определенной технологии посева.
5. Урожайность сельскохозяйственных культур при различных системах обработки почвы. Установлено, что на черноземах южных при внесении полной нормы органических и минеральных удобрений, тщательном уходе за паром, в качестве основной обработки вместо вспашки можно применять безотвальное рыхление почвы стойками СибИМЭ. За три первых года исследований разница в урожайности озимой ржи между этими способами обработки была несущественной (табл. 14). Достоверное уменьшение урожайности озимой ржи в два года из трех наблюдалось при мелкой плоскорезной обработке на 10-12 см, которая снижала урожай на 0,35 т/га или 9,7 %.
14. Урожайность (т/га) культур в зависимости от способов, глубины и систем обработки почвы (годы указаны в табл. 1)
| № варианта | Зернопаропропашной севооборот 1988-1997 гг.) | Зернопаровой сево-оборот (1996-2002 гг.) | Зерновые, в среднем за 9 лет | ||||||||
озимая рожь | яр. пш. твердая | яр. пш. мягкая | кукуруза | яр. пш. мягкая | ячмень | озимая пшеница | просо | яр. пш. мягкая | ячмень | ||
1 | 3,62 | 1,75 | 1,62 | 19,6 | 0,93 | 1,30 | 2,17 | 1,46 | 0,96 | 2,10 | 1,77 |
2 | 3,62 | 1,70 | 1,60 | 16,0 | 0,96 | 1,33 | 2,17 | 1,51 | 0,99 | 1,88 | 1,75 |
3 | 3,62 | 1,54 | 1,57 | 14,5 | 0,99 | 1,31 | 2,17 | 1,56 | 0,93 | 1,82 | 1,72 |
4 | 3,62 | 1,29 | 1,49 | 14,8 | 0,90 | 1,23 | 2,17 | 1,42 | 0,96 | 1,96 | 1,67 |
5 | 3,52 | 1,69 | 1,74 | 19,6 | 0,92 | 1,30 | 2,19 | 1,37 | 0,92 | 1,86 | 1,72 |
6 | 3,52 | 1,65 | 1,73 | 15,3 | 0,90 | 1,38 | 2,19 | 1,44 | 0,96 | 1,80 | 1,73 |
7 | 3,52 | 1,67 | 1,64 | 14,5 | 0,92 | 1,32 | 2,19 | 1,40 | 1,01 | 1,80 | 1,72 |
8 | 3,52 | 1,27 | 1,64 | 16,6 | 0,88 | 1,29 | 2,19 | 1,30 | 0,97 | 1,76 | 1,65 |
9 | 3,41 | 1,72 | 1,71 | 19,2 | 0,92 | 1,36 | 2,26 | 1,38 | 0,95 | 2,01 | 1,75 |
10 | 3,41 | 1,63 | 1,71 | 16,4 | 0,83 | 1,28 | 2,26 | 1,49 | 0,91 | 1,82 | 1,70 |
11 | 3,41 | 1,66 | 1,68 | 15,5 | 0,90 | 1,34 | 2,26 | 1,52 | 0,98 | 2,02 | 1,75 |
12 | 3,41 | 1,34 | 1,60 | 14,7 | 0,89 | 1,30 | 2,26 | 1,40 | 1,02 | 1,72 | 1,66 |
13 | 3,27 | 1,72 | 1,70 | 18,7 | 0,84 | 1,27 | 2,05 | 1,30 | 0,95 | 1,86 | 1,66 |
14 | 3,27 | 1,59 | 1,68 | 16,9 | 0,86 | 1,29 | 2,05 | 1,43 | 0,93 | 1,80 | 1,66 |
15 | 3,27 | 1,66 | 1,72 | 14,9 | 0,80 | 1,28 | 2,05 | 1,27 | 0,96 | 1,87 | 1,65 |
16 | 3,27 | 1,24 | 1,65 | 14,9 | 0,78 | 1,23 | 2,05 | 1,26 | 0,89 | 1,75 | 1,57 |
НСР05 | 0,19-0,30 | 0,06- 0,14 | 0,09-0,22 | 0,22-0,48 | 0,03- 0,05 | 0,02- 0,06 | 0,08-0,12 | 0,03-0,10 | 0,01- 0,03 | 0,03-0,06 | - |
При размещении озимой пшеницы по пару в зернопаровом севообороте без внесения органических и минеральных удобрений более эффективным приемом основной обработки пара была глубокая плоскорезная обработка на глубину 28-30 см. Она обеспечила самую высокую в опыте урожайность озимой пшеницы. Не оправдало себя глубокое (38-40 см) чизельное рыхление плугом ПЧ-2,5. Наименьшая продуктивность озимой пшеницы оказалась на вспашке.
Урожайность яровой пшеницы, идущей по озимой ржи, самой высокой была после вспашки на 20-22 см и составила 1,75 т/га. Среди плоскорезных способов глубина обработки не имела значения. Урожайность при рыхлении почвы на 20-22 см составила 1,64, а на 10-12 см - 1,63 т/га, но последнее, в сравнении с первой, обеспечивает повышение производительности труда и снижение затрат ГСМ. Нулевая обработка привела к существенному снижению урожайности. Недобор зерна, в сравнении со вспашкой, составлял 0,43 т/га и 0,34 и 0,35 т/га относительно плоскорезных обработок на 10-12 и 20-22 см. Наихудшим в опыте оказался вариант с сочетанием поверхностной обработки в пару и нулевой под твердую пшеницу, который уступал контролю на 0,51 т/га.
Существенное влияние на величину урожая оказывают погодные условия. В благоприятный по увлажнению 1993 год, когда за май-август выпало 164 мм осадков, в сравнении с 102 и 140 мм соответственно в 1991 и 1992 гг., наибольший урожай (2,16 т/га) сформировался при мелком плоскорезном рыхлении. Остальные способы обработки под пшеницу, в том числе и вспашка, вызвали достоверное снижение урожайности.
На яровой пшенице мягкой способы основной обработки почвы обеспечили одинаковую урожайность культуры. Примечательным является тот факт, что при вспашке по нулевому фону произошло снижение урожайности, а нулевая обработка по вспашке обеспечила даже больший урожай, чем повторное проведение отвальной обработки.
В таблице 14 представлены и результаты применения систем обработки почвы в среднем по двум севооборотам. По существу одинаковая урожайность зерновых культур в среднем за 9 лет получена на контроле с ежегодной вспашкой, на варианте с комбинированной системой (2 вариант) - 1,77 и 1,75 т/га соответственно. Системы с несколькими нулевыми обработками снижают урожайность. Так на 16 варианте, где за период ротации двух севооборотов были проведены 6 нулевых обработок, средняя урожайность зерновых составила 1,57 т/га. Хорошо зарекомендовал себя 11 вариант (1,75 т/га), где проводились только безотвальные обработки, причем 6 раз мелкие рыхления. Агроэкологическую и экономическую эффективность можно повысить, заменив глубокое рыхление вспашкой под кукурузу, мелкое рыхление нулевой обработкой под мягкую пшеницу в паровом и пропашном звеньях севооборота.
В то же время данные показывают, что эффективность изучаемых приемов во многом определяется культурой и местом ее в севообороте, а систем обработки почвы - сочетанием и последействием приемов. Озимая рожь, яровая пшеница твердая по озимым, кукуруза на силос наибольшую урожайность обеспечивают при вспашке. Ячмень достоверно снижает урожай зерна только при повторном отказе от механической обработки (нулевая), обеспечивая равный с контролем урожай зерна при однократной нулевой обработке по вспашке и мелкому рыхлению. Нулевая обработка хорошо зарекомендовала себя и при выращивании яровой мягкой пшеницы, идущей третьей культурой по пару. Просо не снижает урожайности при замене вспашки на мелкое рыхление.
Таким образом, для степной зоны Южного Урала наиболее эффективной системой обработки почвы в зернопаропропашном севообороте является дифференцированная, с использованием мелких рыхлений под зерновые культуры, глубокой вспашки под кукурузу, посева по нулевому фону под вторую культуру в паровом звене севооборота и под ячмень в пропашном, при условии рыхления почвы на 20-22 см под предшествующую культуру. В зернопаровом севообороте целесообразна система обработки почвы, включающая глубокое плоскорезное рыхление под озимую пшеницу, мелкие рыхления под просо и ячмень, а под яровую пшеницу - посев по стерне.
6. Технологии посева зерновых культур по стерне. Одним из приоритетных направлений исследований агрономической науки является разработка теоретических и практических основ посева по необработанной с осени почве (нулевая обработка). В настоящее время, в большинстве случаев при использовании технологий выращивания сельскохозяйственных культур, основанных на минимизации основной обработки почвы, посев проводится по традиционной технологии. Это на наш взгляд является основной причиной слабого роста урожайности культур, а часто ее снижения, при переходе на ресурсосберегающие технологии, особенно при нулевых обработках. Изучение научной литературы показало, что этому вопросу уделяется очень мало внимания. Особенно слабо освещены теоретические основы. Все это определило направление двух полевых экспериментов.
6.1. Эффективность ресурсосберегающих способов посева яровой пшеницы по стерне. Традиционная технология посева зерновых культур, включающая культивацию и сев дисковой сеялкой разработана и адекватна для вспаханной почвы, но не оправдывает себя в условиях необработанной почвы. Качественной работе сеялок мешают органические остатки: стерня и разбросанная с осени солома. Кроме того, культиваторы, обычно используемые при этом (КПС-4), не могут работать по уплотненной почве, а применение тяжелых культиваторов (КПЭ-3,8) часто приводит к образованию крупных комков, что мешает работе сеялки и впоследствии способствует непроизводительным потерям почвенной влаги. Для работы по невспаханной почве требуется специальная техника. Распространенная технология посева по стерневым фонам сеялкой СЗС-2,1 также не в полной мере отвечает агрономическим требованиям. Это подтверждается опытом, проведенным на черноземах обыкновенных в 2002-2004 гг. (опыт № 2).
Важными агротехническими требованиями к качеству посева при использовании ресурсосберегающих технологий являются: хорошая выравненность поверхности поля; обеспечение равномерного распределения растений по площади; максимальное сохранение на поверхности поля соломы в виде мульчи; отсутствие соломе в зоне закладки семян культуры; создание плотного увлажненного слоя под семенами.
Опыт показал, что наиболее полно этим требованиям отвечает сеялка АУП-18.05. После неё высота гребней составляет всего 3,1 см, а гребнистость - 6 %, после прохода агрегатов СЗС-2,1Л и ПК-8 Кузбасс - 4,3 и 6,6; 8 и 17 % соответственно. Агрегат АУП-18.05 после посева сохраняет на поверхности почвы до 67,4 % соломы от общей ее массы до прохода сеялки, тогда как сеялки СЗС-2,1Л, СЗТС-2 и ПК-8 Кузбасс - соответственно 34,2; 37,4 % и 12,1 %. В итоге меньше всего влаги за период от посева до фазы кущения пшеницы расходуется полем, засеянным агрегатом АУП-18.05 (47 мм), а больше всего (73 мм) - ПК-8 Кузбасс.
При попадании соломы в почву происходит снижение урожайности культур. Оно обусловлено двумя факторами: наличием в соломе фенолкарбоновых кислот и образованием токсических продуктов при ее разложении в почве, а также ухудшением условий азотного питания растений из-за закрепления азота почвенными микроорганизмами (Е.Н. Мишустин, 1972; И.И. Канивец, 1977).
абораторный опыт показал, что при размещении соломы (1,5 т/га) на поверхности почвы она не оказывает влияния на всхожесть яровой пшеницы. На варианте, где солома была перемешана с почвой в слое 0-6 см, всхожесть семян снизилась на 40 %, всходы появились на 4 дня позже и были более ослабленными. В другом эксперименте вытяжка из соломы задержала появление всходов на 2-3 дня и сильно их угнетала. Вероятнее всего, аллелопатическое действие вызвано влиянием на растения фенолкарбоновых кислот, содержащихся в соломе и легко переходящих в раствор. Эти опыты убедительно доказывают, что солома после посева должна остаться на поверхности почвы. Отсюда важнейшим требованием к посевной машине должно быть минимальное перемешивание соломы с почвой.
Полевой опыт по испытанию сеялок показал, что после прохода АУП-18.05 с почвой (в слое 0-6 см) перемешивается 27 % соломы, а при посеве сеялками СЗС-2,1, СЗТС-2 и ПК-8 Кузбасс соответственно - 37,4; 38,3 и 78,9 %. И в зону закладки семян меньше всего соломы (5,6 %) попадает после агрегата АУП-18.05, а больше всего (28,4 %) - СЗС-2,1Л.
Следовательно, с этой точки зрения наиболее благоприятные условия для прорастания семян и дальнейшего роста и развития растений яровой пшеницы создаются при посеве ее АУП-18.05.
Густота стояния растений, удельная площадь питания, а также её конфигурация - важнейшие элементы технологии выращивания культур. Они определяют сбор урожая с единицы площади (П.В. Лаврухин, 2004). Главным приемом формирования заданной густоты всходов является норма высева, и она не вызывает особой трудности в конструкторском исполнении посевной техники. Гораздо сложнее создать оптимальную конфигурацию площади питания. Лучшие условия произрастания для растений создаются при ее квадратной форме. Но такое размещение растений не обеспечивает ни одна из современных сеялок. Близкая к оптимальной форме конфигурация получается при разбросном посеве. Отсюда преимущество сеялки АУП-18.05 перед другими заключается еще и в том, что она осуществляет разбросной посев и более равномерно распределяет семена по площади. В полосе шириной 4 см этот агрегат закладывает 28,7 % семян от общего количества взошедших, тогда как СЗС-2,1Л, СЗТС-2 и ПК-8 соответственно 77,6; 73,4 и 44,7 %. В результате на варианте с АУП-18.05 улучшаются условия произрастания, о чем свидетельствуют более высокая сохранность - 90,8 % и общая выживаемость растений - 71,2%, при 86,1% и 63,8% - рядовом посеве.
Сеялка АУП-18.05 повышает всхожесть семян на 4,4 % по сравнению с СЗС-2,1Л и на 6,5 % - СЗП-3,6, что объясняется плоской конструкцией сошника, который слабо ворошит почву и лучше сохраняет мульчу, а также наличием в своде лапки планки, благодаря которой в зоне закладки семян практически на всю ширину сошника создается плотный, увлажненный слой. Это после прикатывания создает хорошее соприкосновение семян с почвой. Сеялки СЗС-2,1Л и СЗТС-2 сильно смешивают остатки соломы и верхний сухой слой почвы с влажным нижним слоем, поэтому большое количество семян оказывается в контакте с соломой, что ухудшает их всхожесть, а в последующем азотное питание растений. В итоге при посеве яровой пшеницы сеялкой АУП-18.05 ее урожайность повышается на 0,35 т/га, по сравнению с вариантом, где посев проводился СЗС-2,1Л (табл. 15).
15. Урожайность (т/га) яровой пшеницы в зависимости от технологий посева. Опыт № 2
Вариант | Способ посева | 2002 г | 2003 г | 2004 г | Средняя |
СЗС-2,1Л СЗТС-2 АУП-18.05 ПК-8 Кузбасс СЗП-3,6 | полосный полосный разбросной полосный рядовой | 1,18 1,28 1,34 1,06 - | 0,85 1,01 1,36 1,19 1,12 | 1,28 1,30 1,62 1,44 1,28 | 1,10 1,20 1,45 1,23 1,20 |
HCP05, т/га | - | 0,03 | 0,23 | 0,07 | - |
Вышеизложенное свидетельствует о преимуществе разбросного перед рядовым и полосными способами посева, и необходимости сохранения соломенной мульчи, а также о том, что наиболее полно агротехническим требованиям посева по стерне отвечает посевной комплекс АУП-18.05.
6.2. Технология мелкого мульчирующего посева. Биологически обоснованная глубина посева для яровой пшеницы составляет 2-3 см (В.А. Кумаков, 1988). Однако трудности сохранения влаги в этом слое к моменту посева в степных районах привели к всеобщему убеждению о необходимости заделки семян яровой пшеницы на глубину 6-8 см. Между тем причиной иссушения верхнего слоя является базовая технология подготовки почвы к посеву. Закрытие влаги зубовыми боронами и последующая культивация КПС-4 или КПЭ-3,8 с целью подрезания сорняков и подготовки плотного ложа для семян приводит к высыханию верхнего слоя, делая невозможным посев на биологически обоснованную глубину. Посев по подготовленной таким образом почве дисковыми сеялками СЗ-3,6 приводит к неравномерной по глубине заделке семян и как следствие к недружному появлению всходов. Прикатывание после посева увеличивает контакт семян с почвой, но не устраняет этот недостаток.
Преимущества мелкого посева заключаются в том, что в этом случае междоузлия базальной зоны не удлиняются, узлы на главном побеге сближены и имеют параметры узла кущения, а питательные резервные вещества эндосперма расходуется на рост корней и листьев. При более глубокой заделке семян (5-8 см) конус нарастания хлебных злаков выносится в приповерхностные слои почвы в результате удлинения одного - трех базальных междоузлий. В этих случаях следует говорить уже не об узле, а о зоне кущения, которая может растягиваться на 8 см и более. Происходит расходование энергетических ресурсов семени на растяжение базальной зоны злаков и если такой проросток все же достигает поверхности почвы, его способность к побегообразованию снижена и закладывается малопродуктивная жизненная форма (Н.А. Ламан, 1987, Gattermann, 1984). В результате усиливается поражение корневыми гнилями и резко снижается полевая всхожесть зерновых культур (Ю.Б. Мощенко, 2006).
Существенным недостатком технологии посева на 6-8 см является высыхание 3-4 см слоя почвы, что помимо существенного усиления риска не получить всходы, лишает растения условий образования вторичных корней. А как утверждает В.А. Кумаков (1988 г.), судьба урожая во многом зависит от того, как прошло вторичное укоренение пшеницы, т.е. отрастание узловых корней. Без вторичного укоренения, но при нормальном развитии всех первичных корней урожайный потенциал реализуется не более чем на 60-65 %, на 50 % - при отсутствии колеоптильных корней и на 25-30 % - при наличии только трех зародышевых. Главное условие развития узловых корней - достаточная влажность почвы в районе узла кущения, т.е. на глубине 2-3 см. Она должна быть не меньше удвоенной гигроскопичности (П.М. Фокеев, 1946). В.Ф. Абаимов (2004) также пишет: Четко прослеживается связь между уровнем увлажнения слоя почвы 0-8 см и числом узловых корней у растений ячменя. При наличии в этом слое 10-15 мм продуктивной влаги отмечено максимальное образование узловых корней, при менее 10 мм - они не возникаютЕ Урожай зерна посевов ячменя, растения которых развивались только на первичной корневой системе, не превышал 0,7 - 1,0 т зерна с 1 га.
учшее увлажнение верхнего слоя почвы в период укоренения колосовых культур заметно сказывается на использовании влаги всего корнеобитаемого слоя и на формировании более высокого урожая. Еще в 1952 году Л.А. Запасникова пришла к выводу, что яровая пшеница, а иногда и озимая, развиваясь только на первичных корнях, снижает урожай, оставляя вместе с тем недоиспользованными запасы воды в корнеобитаемом слое. В условиях засушливого лета 1943 года яровая пшеница, дав урожай в 0,45 т/га, оставила в корнеобитаемом слое почвы 75,3 мм легкодоступной влаги. В благоприятный по весеннему увлажнению 1937 год яровая пшеница дала урожай зерна 2,9 т/га, оставив в почве мертвый запас влаги.
Это неоднократно находило подтверждение и в наших исследованиях. Так, например в 1992 году, когда за счет частых осадков верхний 0-10 см слой поддерживался во влажном состоянии, был получен самый высокий за все годы исследований урожай яровой пшеницы. Причем на мелком плоскорезе при несколько меньших весенних запасах влаги в почве был получен одинаковый со вспашкой урожай зерна - 2,42 и 2,46 т/га соответственно.
Все вышеизложенное свидетельствует о целесообразности мелкого посева зерновых культур. Это резерв, который позволит дополнительно собрать 0,7Е1,0 т/га зерна пшеницы.
Важное теоретическое положение - дифференциация пахотного слоя почвы по плодородию, открытое российскими учеными в начале 20 века, доказывающее необходимость вспашки (С. С. Сдобников, 1960), как это ни парадоксально, тоже является обоснованием беспахотной системы обработки почвы и мелкого посева.
Пожнивные остатки и мульча являются универсальными средствами для сохранения влаги на протяжении года. Слой из пожнивных остатков эффективен как для влаго- и снегозадержания, так и для последующей защиты от испарения.
Таким образом, если исходить из вышеописанных положений, то сеять зерновые культуры необходимо не глубже 3-4 см.
Исследования (опыт № 5) подтвердили это. Мульчированный посев повышает влажность верхних слоев почвы на 7,6 и 7,7 %, в сравнении с традиционной технологией возделывания зерновых культур. При посеве на 3-4 см на 5,4 % повышается полевая всхожесть, значительно уменьшается число ослабленных растений, всходы яровой пшеницы появляются на 3-5 дней раньше, чем при посеве на традиционную глубину (6-8 см). Вегетационный период яровой пшеницы при использовании новой технологии посева сокращается на 8 дней. Пшеница на варианте с глубиной закладки семян 3-4 см опережает в росте растения контрольного варианта с первых фаз развития, и это преимущество сохраняется в течение всего вегетационного периода.
Глубокий посев зерновых культур ряд исследователей обосновывают тем, что при этом глубже закладывается узел кущения. Это должно способствовать повышению устойчивости растений к полеганию и обеспечить гарантированное образование вторичных корней, поскольку узел кущения оказывался во влажном слое почвы (цит. по В.Н. Ремесло, 1982). Наши исследования показали, что независимо от глубины посева яровой пшеницы ее узел кущения закладывается на глубине 2,5-3 см. Следовательно, и с этой точки зрения глубокий посев пшеницы не оправдан.
Мелкий посев при совместном использовании его с внесением раундапа после уборочного лущения обеспечил существенную (0,71 т) прибавку зерна, по сравнению с контрольной глубиной (табл. 16).
16. Урожайность (т/га) яровой пшеницы в зависимости от глубины посева и способов борьбы с сорняками
(Красногвардейский район, 2003-2005 гг.)
Фактор А (способ борьбы с сорняками) | Фактор В (глубина посева) | Средние по фактору А | |
3-4 см | 6-8 см | ||
Контроль (без лущения и раундапа) | 1,75 | 1,56 | 1,66 |
ущение стерни | 1,80 | 1,69 | 1,74 |
Обработка стерни Раундапом через месяц после уборки (без лущения) | 2,04 | 1,79 | 1,81 |
Обработка стерни Раундапом через 1 месяц после лущения | 2,27 | 1,91 | 2,09 |
Средние по фактору В | 1,94 | 1,71 | Ц |
НСР05 для фактора А - 0,02Е 0,18 т/га; НСР05 Ц В и взаимодействия АВ - 0,07Е0,13 т/га.
Таким образом, соломенная мульча при сохранении ее на поверхности поля после проведения посева и мелкое рыхление способствуют увлажнению поверхностных слоев почвы. Это в свою очередь дает возможность для мелкого посева и является условием образования вторичных корней зерновых культур.
Известно также, что стерня и пожнивные остатки предшествующих культур хорошо подавляют рост сорняков, за счет прямого затеняющего эффекта соломы и из-за того, что стерня в процессе разложения выделяет вещества фенольной природы, тормозящие прорастание сорняков (А. Фомин, 2001). А это дополнительный фактор повышения урожайности культур. Отсюда наиболее приемлемой технологией посева пшеницы будет та, которая обеспечивает сохранение соломы на поверхности почвы.
7. Экономическая и энергетическая эффективность способов и систем обработки почвы. Результаты, полученные в стационарном полевом опыте, показали, что отдельные ресурсосберегающие системы обработки почвы (варианты 2, 6, 9 и 11) обеспечивают практически одинаковую с ежегодной вспашкой урожайность зерновых культур. Поэтому экономическая и энергетическая оценка именно этих вариантов представляет, на наш взгляд, наибольший интерес. А варианты 15 и 16, несмотря на некоторое снижение урожайности в них, интересны тем, что здесь многократно применялись мелкие и нулевые обработки.
Экономическая оценка изучаемых приемов показала, что они позволяют значительно сократить материальные и трудовые затраты в сравнении со вспашкой. Например при выращивании яровой твердой пшеницы с применением в качестве основной обработки мелкого рыхления и нулевой обработки производственные затраты снижаются по отношению к вспашке на 15,3 и 31,9 % соответственно. Затраты топлива уменьшаются на 14,5 и 19,4 кг/га или 38,6 и 51,6 %, а затраты труда на 19,8 и 48,3 % соответственно.
Постоянные изменения цен на реализуемую производителями продукцию, на материалы и всевозможные услуги для АПК затрудняют экономическую оценку агроприемов. Поэтому в настоящее время все большую популярность приобретает их биоэнергетическая оценка.
На рисунке 2 видно, что энергетическая эффективность выращивания пшеницы при применении мелкого рыхления и нулевой обработки почвы по отношению к вспашке повышается: соответственно на 11,1 и 15,2 % сокращаются затраты совокупной энергии, при одновременном росте суммы накопленной энергии. В результате на 13,6 и 22,7 % увеличивается значения коэффициента энергетической эффективности (КЭЭ).
Рис. 2. Энергетическая эффективность выращивания яровой твердой пшеницы при различных способах основной обработки почвы
Снижение материальных и трудовых затрат при минимизации обработок положительно отразилось на эффективности систем обработки почвы в севооборотах. Как видно из данных таблицы 17, по комплексу показателей ресурсосберегающие системы обработки почвы превосходят отвальную систему.
17. Экономическая и энергетическая эффективность выращивания зерновых культур в зависимости от систем обработки почвы (среднее за 1989-2002 гг.)
Показатели | № варианта в схеме опыта | ||||||
1 | 2 | 6 | 9 | 11 | 15 | 16 | |
Урожайность зерна с 1 га пашни, т | 1,77 | 1,75 | 1,73 | 1,75 | 1,75 | 1,65 | 1,57 |
Производственные затраты, руб./га | 4070 | 4068 | 3836 | 3816 | 3741 | 3402 | 3124 |
Себестоимость 1 тонны зерна, руб. | 2526 | 2519 | 2438 | 2372 | 2231 | 2166 | 2054 |
Условно чистый доход с 1 га, руб. | 3788 | 3709 | 3854 | 3982 | 4198 | 3974 | 3847 |
Рентабельность, % | 91,5 | 97,0 | 99,4 | 102,4 | 115,6 | 124,2 | 130,1 |
Затраты труда, чел./час: на 1 га на 1 т продукции | 6,55 3,82 | 6,44 3,74 | 5,97 3,42 | 5,64 3,28 | 5,20 2,96 | 4,83 2,87 | 4,44 2,72 |
Затраты топлива, кг: на 1 га на 1 т продукции | 47,0 26,8 | 43,5 25,0 | 38,6 22,5 | 39,2 22,6 | 34,0 19,4 | 32,8 20,0 | 31,1 19,9 |
Затраты совокупной энергии, МДж/га | 13087 | 12900 | 12593 | 12531 | 12192 | 12244 | 12082 |
Сумма накопленной энергии, МДж/га | 23189 | 22946 | 22644 | 22911 | 22540 | 21656 | 20584 |
Коэффициент энергетической эффективности | 1,83 | 1,84 | 1,86 | 1,88 | 1,93 | 1,80 | 1,78 |
Примечание: 1, 2, 6, 9, 11, 15, 16 - номера систем обработки почвы согласно схеме опыта
Наибольший экономический эффект обеспечивают две ресурсосберегающие системы обработки почвы: вариант 11, где в течение 10 лет проводились только безотвальные обработки, причем 6 раз мелкие рыхления, и вариант 16, где за тот же период были проведены 6 нулевых обработок и два мелких рыхления. При указанных системах производственные затраты на возделывание зерновых культур в среднем за период ротации двух севооборотов снижаются на 8 % и 23 % (рис. 3). На 27,8 % и 33,9 % - снижаются затраты на горючее. Соответственно на 402 руб./га и на 60 руб./га увеличивается условно чистый доход. На 24 и 17 % повышается рентабельность производства зерна.
Рис. 3. Экономическая эффективность возделывания зерновых культур при различных системах обработки почвы (в среднем за период ротации зернопаропропашного и зернопарового севооборотов)
В среднем за годы исследований наиболее высокие (1,80 и 1,70) коэффициенты энергетической эффективности обеспечивают ресурсосберегающие системы обработки почвы (вариант 11 и вариант 16) при КЭЭ 1,67 в традиционной системе.
Осеннее применение гербицида раундап макс после предварительного рыхления КПШ-9 и без него не обеспечивает роста экономической эффективности, несмотря на существенную прибавку (0,25 и 0,52 т/га) урожая зерна яровой пшеницы, в сравнении с нулевой обработкой почвы, но значительно повышает их энергетическую эффективность (КЭЭ - 2,25 и 2,40 против 2,09 в контроле).
На 27,3Е25,0 % уменьшается себестоимость 1 т зерна, на 1022,2Е937,6 руб. увеличивается условно чистый доход с 1 т зерна, а рентабельность возрастает на 52,5Е46,8 % при использовании гербицидов в фазу кущения яровой пшеницы.
Выводы
1. Использование ресурсосберегающих способов обработки почвы приводит к уплотнению пахотного слоя. Плотность почвы весной на вспашке колеблется в пределах 1,06Е1,10 г/см3, а на вариантах без осенней обработки - 1,15Е1,22 г/см3, а осенью перед уборкой урожая 1,14Е1,19 г/см3 и 1,18Е1,25 г/см3 соответственно. Значения объемной массы почвы при плоскорезной обработке занимают промежуточное положение между указанными вариантами.
При длительном применении ресурсосберегающих приемов происходит увеличение значений плотности почвы до определенного уровня, затем стабилизируется. Но за пределы оптимальных значений строение пахотного слоя выходит лишь в пропашном звене севооборота, после кукурузы, вследствие многочисленных проходов техники по полю при ее выращивании, особенно во время уборки. Это является предпосылкой для применения минимизации обработок почвы на черноземах Южного Урала, включая нулевую обработку.
2. Активное разуплотнение чернозема южного происходит в интервале плотности 1,24-1,30 г/см3. При достижении величины 1,32 г/см3 (критического порога уплотнения - КПУ по И.В. Кузнецовой) почва за один сезон (осень - весна) не способна разуплотниться до равновесной величины. Сверх КПУ почва уплотняется после кукурузы и возникает необходимость в рыхлении почвы.
3. Верхние значения оптимальной плотности чернозема южного по слоям 10-20 и 20-30 см составляют: для озимых - 1,21 и 1,24 г/см3, яровых ранних - 1,23 и 1,24 г/см3 (1,27 г/см3 - для ячменя), кукурузы 1,15 и 1,20 г/см3 соответственно. С увеличением плотности на 0,01 г/см3 от этих значений урожайность озимых снижается на 0,04 и 0,03 т/га, яровой пшеницы - на 0,05 и 0,06 т/га соответственно.
При оценке плотности пахотного слоя почвы необходимо учитывать состояние слоев 10-20 и 20-30 см, так как при оптимальных значениях объемной массы 0-30 см слоя, плотность их часто выходит за верхний предел оптимума. Сложение же верхнего 0-10 см слоя, ввиду обязательной обработки до посева или непосредственно при посеве, бывает рыхлым и редко превышает значения 1,12 г/см3.
4. Равновесная плотность чернозема южного равна 1,23Е1,24 г/см3, а верхний предел оптимальной плотности достигает 1,25 г/см3, что при удельной массе 2,61 г/см3 обеспечивает общую пористость 52,1 %. В этом случае даже при влажности почвы равной НВ, когда вода занимает 37,5 % объёма, пористость аэрации составляет 14,6 %. Это обеспечивает достаточный для зерновых культур воздушный режим, хотя для кукурузы она близка к нижней границе оптимального значения. Равновесную плотность следует определять после посева ранних яровых, когда влажность пахотного слоя максимально приближена к величине наименьшей влагоемкости (НВ), независимо от запасов влаги в метровом слое почвы (константа), а дрейф влажности почвы в интервале от НВ до 80 % НВ пренебрежимо мал, что исключает необходимость искусственного доведения влажности почвы до НВ. И поскольку плотность почвы рассматривается с позиций оптимального порового пространства, а начало вегетации - важный период в развитии растений - величина объемной массы в этот момент приобретает наибольшее значение. Это тот период, когда мы заранее можем корректировать плотность сложения в нужном направлении.
5. Бесплужные способы обработки, особенно нулевая и посев стерневыми сеялками обеспечивают надежную защиту почвы от ветровой эрозии на весь период от основной обработки до того времени, когда поверхность почвы будет покрыта растительностью, а систематическое применение их улучшает почвозащитные свойства почвы:
- в слое 0-10 см при максимальном уровне минимизации обработок (16 вариант) увеличивается в сравнении с ежегодной вспашкой содержание макроструктуры на 9,9 % (с 74,5 до 84,4 %), агрегатов размером 0,25-3 мм - на 5,0 % (с 59,7 до 64,7 %), а коэффициент структурности с 3,0 до 5,7.
- минимизация основной обработки в сочетании с посевом стерневыми сеялками снижает коэффициент эродируемости с 48,4 до 26,7 г/см3 за 5 минут - на мелкой и с 25,0 до 11,6 - на нулевых обработках, по сравнению с технологией предусматривающей раздельное применение культивации и посева сеялкой СЗ-3,6.
- на поверхности поля после безотвального рыхления стойками СибИМЭ на глубину 20-22 см остается 62,6 %, при мелком рыхлении - 72,2 % от исходной массы стерни. Посев сеялкой СЗС-2,1 позволяет сохранить по этим фонам соответственно 14,8 и 25,5 % стерни, тогда как при использовании сеялки СЗ-3,6 с предварительной культивацией - 4,9 и 16,9 %. При посеве яровой пшеницы по нулевому фону АУП-18.05, СЗС-2,1, СЗТС-2 и ПК-8 Кузбасс на поверхности почвы сохраняется соответственно 67,4; 32,2; 37,4 и 12,1 % от исходной массы соломы.
6. Длительное применение нулевых и мелких обработок способствует повышению содержания гумуса в верхнем 10 см слое почвы на 0,5 % и в целом в пахотном слое на 0,25 %, в сравнении с ежегодной отвальной обработкой почвы, где за 12 лет произошло снижение содержания гумуса в пахотном слое на 0,19 %.
7. Численность микроорганизмов изменяется в течение вегетации и в зависимости от обработки почвы. Например - на озимой ржи при вспашке численность сапрофитных бактерий, грибов, целлюлозоразрушающих бактерий и азотобактеров по фазам кущения выметывания и молочная спелость составляет соответственно 40,8; 46,0 и 33,4 млн./г, 21,4; 26,6 и 19,2 тыс./г, 39,5; 47,3 и 42,7 % и 49,2; 52,4 и 41,7 %;
- по вспашке, безотвальной обработке стойками СибИМЭ, плоскорезному рыхлению на глубину 28-30 см и мелкому рыхлению численность их в среднем за вегетацию в пахотном слое составляет соответственно 40,1; 35,7; 32,9 и 27,3 млн./г, 22,4; 18,3; 16,3 и 12,5 тыс./г, 43,2; 35,5; 33,3 и 24,8 %, 47,8; 42,2; 39,8 и 28,8 %.
Активность и численность микроорганизмов в том или ином слое почвы определяется количеством пищи (органической массы) для них, поэтому при вспашке формируется пахотный горизонт с наиболее высокой микробиологической активностью среднего 10-20 см слоя почвы и наименьшей - верхнего 0-10 см слоя;
- при бесплужных способах обработки наиболее биологически активным является верхний 0-10 см слой почвы;
- безотвальные способы основной обработки почвы приводят к биологической разнокачественности пахотного слоя чернозема южного, с постепенным угасанием микробиологической активности с поверхности вглубь горизонта, характерной для целинных почв;
- количество микроорганизмов, их активность зависит от влажности и температуры почвы, поэтому наибольшую активность бактерии и грибы проявляют в период года конец весны - начало лета.
8. Наиболее эффективным приемом борьбы с многолетними сорняками является вспашка. При ежегодном применении разноглубинной отвальной обработки почвы перед уборкой ячменя в конце ротации зернопарового севооборота на поле было 0,6 шт./м2 многолетних сорняков, ресурсосберегающих систем обработки почвы с шестью мелкими рыхлениями (11 вариант) - 4,0 шт./м2, с шестью нулевыми обработками (16 вариант) - 12,0 шт/м2. Но использование безотвальных приемов, в том числе мелких, после чистого пара, когда верхний слой был очищен от семян сорняков, наоборот обеспечивает снижение численности малолетних сорняков в 1,5-2,3 раза в сравнении со вспашкой.
Замена отвальной ресурсосберегающими системами обработки почвы приводит к смене видового состава сорняков, с увеличением количества злаковых растений - щетинников и ежовника.
Засоренность полей в севообороте возрастает по мере удаления их от чистого пара, особенно сильно на вариантах где часто применяются нулевые и мелкие обработки.
При возрастании засоренности выше экономического порога вредоносности (ЭПВ) на безотвальных фонах возникает необходимость применения гербицидов. Действенным способом контроля над сорными растениями является использование в посевах зерновых культур препаратов селективного действия, например, чисталана и луварама, техническая и биологическая эффективность которых достигает соответственно 63,3 и 56,6 %, и 77,6 и 79,2 %, а прибавка урожая зерна от применения этих гербицидов по отношению к контролю - 0,28Е0,38 т/га или 36,3Е49,4 %. Для уменьшения стрессового влияния гербицидов на культуру, их следует применять в баковой смеси с биопрепаратами биосил и бинорам, что позволяет получить дополнительно 0,15 и 0,20 т зерна с 1 га.
Эффективным и экологически безопасным способом борьбы с многолетними сорняками является внесение гербицида раундап осенью, через месяц после лущения стерни. В этом случае достигается наибольшая техническая (83,0 %) и биологическая (80,1 %) эффективность препарата. Использование раундапа без лущения снижает техническую и биологическую эффективность до 56,9 5 и 61,2 5 % соответственно.
Использование раундапа в системе зяблевой обработки почвы под кукурузу позволяет уменьшить засоренность ее посевов корнеотпрысковыми сорняками на безотвальных обработках ниже уровня засоренности на вспашке.
9. Эффективность способов основной обработки почвы в наполнении метрового слоя почвы влагой за осенне-зимне-весенний период во многом определяется сложившимися погодными условиями. Вспашка аккумулирует больше влаги в годы с влажной осенью, быстрым таянием снега и значительными осадками в апреле. В годы с длительными моросящими дождями в летне-осенний период, и с медленным таянием снега преимущество перед вспашкой имеют ресурсосберегающие системы обработки почвы. В условиях осени с небольшим количеством осадков и высокой температурой воздуха, и медленным таянием снега весной больше всего влаги накапливается на варианте с мелким плоскорезным рыхлением и нулевом фоне. Поэтому способы основной обработки почвы в среднем за 12 лет обеспечили одинаковое накопление осенне-зимних осадков (128Е130 мм продуктивной влаги), за исключением нулевой обработки, когда из-за уплотнения почвы количество продуктивной влаги в сравнении с другими способами уменьшилось на 12-14 мм.
Меньше всего влиянию погодных условий подвержено чизельное рыхление почвы в сочетании с мелкой обработкой. Обработка почвы КПШ-9 вслед за уборкой предшественника, позволяет максимально сохранить пожнивные остатки, а последующее рыхление плугом ПЧ-2,5 улучшает водопроницаемость почвы, что обеспечивает дополнительное накопление 26 мм влаги.
10. Мелкая и нулевая обработка в сочетании с соломенной мульчей, способствуя локализации влаги в верхних слоях почвы, обеспечивает более рациональное ее использование за счет эффективной работы корневой системы зерновых культур, у которых она в основном сосредотачивается в верхних слоях.
11. Практически одинаковую урожайность зерновых культур в среднем за 9 лет обеспечили система с ежегодной разноглубинной вспашкой (вариант 1) и комбинированная разноглубинная система (2 вариант) - 1,77 и 1,75 т/га соответственно. При применении системы с 6 нулевыми обработками почвы (16 вариант) урожайность зерновых уменьшилась до 1,57 т/га. Зерновые снижают урожайность на 0,43 т/га при нулевой обработке после озимой ржи из-за падалицы, и после кукурузы (0,12 т/га) в связи с возрастанием засоренности и переуплотнения почвы.
Хорошо зарекомендовала система обработки почвы (1,75 т/га), где проводились только безотвальные обработки, причем 6 раз мелкие рыхления (11 вариант), агроэкологическую и экономическую эффективность, которой можно повысить, заменив глубокое рыхление вспашкой под кукурузу, мелкое рыхление нулевой обработкой под мягкую пшеницу в паровом и под ячмень пропашном звене севооборота.
Под кукурузу наиболее эффективна вспашка. Безотвальное рыхление снижает урожайность зеленой массы на 23,3 %.
Наиболее целесообразным способом ухода за чистым паром является влагосберегающая система обработки почвы, когда одинаковые по глубине (6-8 см) культивации позволяют сохранить влагу на глубине заделки семян к моменту посева озимых культур, а эффективность борьбы с сорняками по сравнению с разноглубинной послойно-поверхностной и комбинированной системами обработки пара не теряется. Химический пар допускается использовать в благоприятные по увлажнению годы, когда гербициды могут дать максимальный эффект по уничтожению сорняков.
12. Важным резервом повышения эффективности ресурсосберегающих способов основной обработки почвы является технология посева, обеспечивающая ровную поверхность поля, покрытую соломенной мульчей, создание плотного увлажненного слоя и отсутствие соломы в зоне закладки семян культуры, равномерное распределение растений по площади (разбросной посев). Выполнение обозначенных условий способствует повышению всхожести и выживаемости растений, подавлению сорняков, экономному расходу влаги и как итог - повышению урожайности. Наиболее полно этим требованиям отвечает сеялка АУП-18.05, обеспечивающая прибавку зерна яровой пшеницы в 0,35 т/га, по сравнению с СЗС-2,1.
Уплотнение пахотного слоя при применении ресурсосберегающих технологий и мульча из соломы способствуют увлажнению поверхностных слоев почвы, создавая предпосылку для мелкого (3-4 см) посева. Все это вместе обеспечивает гарантированное образование вторичных корней зерновых культур и повышение их продуктивности. Посев на глубину 3-4 см обеспечивает прибавку в 0,23 т/га зерна яровой пшеницы, по сравнению с посевом на 6-8 см. Совместное использование мелкого посева и гербицида раундап макс нормой 2 л/га, через один месяц после уборочного лущения, повышает урожайность пшеницы на 0,71 т/га, а без лущения - 0,48 т/га.
13. При применении в качестве основной обработки мелкого рыхления и нулевой обработки по отношению к вспашке на 15,3 и 31,9 % снижаются производственные затраты, на 38,6 и 51,6 % - затраты топлива, на 19,8 и 48,3 % - затраты труда, на 13,6 и 22,7 % увеличиваются значения коэффициента энергетической эффективности (КЭЭ).
Наибольший экономический и энергетический эффект обеспечивают две ресурсосберегающие системы обработки почвы: вариант 11, где в течение 12 лет проводились только безотвальные обработки (6 раз мелкие рыхления) и вариант 16, где за 10 лет были проведены 6 нулевых обработок и два мелких рыхления. При указанных системах производственные затраты на возделывание зерновых культур в зернопаропропашном севообороте снижаются на 11,0 и 27,3 %, в зернопаровом - на 5,2 и 19,2 % соответственно. На 29,3 и 39,2 % в первом случае и 26,0 и 28,0 % во втором - снижаются затраты на горючее, на 20,2 и 23,4 %, 24,9 и 33,8 % соответственно снижаются затраты труда в расчете на 1 т продукции. Рентабельность производства зерна увеличивается на 23 и 51 % в зернопаропропашном и на 25,0 и 26,0 % в зернопаровом севообороте.
Предложения производству
В степной зоне Южного Урала для повышения плодородия почвы и увеличения рентабельности производства зерна следует применять ресурсосберегающие системы основной обработки почвы и технологии посева.
1. В зернопаропропашных севооборотах необходимо использовать систему обработки почвы, включающую мелкие рыхления под озимые и яровые зерновые культуры, глубокую вспашку под кукурузу, мульчированный посев (по нулевому фону) применять под вторую культуру в паровом звене и под ячмень в пропашном звене севооборота.
2. В зернопаровом севообороте целесообразна система обработки почвы, включающая глубокое плоскорезное рыхление под озимую пшеницу, мелкое рыхление под просо и ячмень, а под яровую пшеницу после проса мульчированный посев по нулевому фону. Уход за стерневым паром, с целью сбережения влаги, необходимо осуществлять с использованием всех культиваций на 6-8 см. В благоприятное по увлажнению лето следует применять химический пар.
3. Уплотненную сверх КПУ (1,32 г/см3) почву, с целью восстановления ее водопроницаемости и максимального аккумулирования осенне-зимних осадков, необходимо обрабатывать чизельным плугом на глубину не менее чем 20-22 см, в сочетании с мелким рыхлением плоскорежущим орудием, позволяющим сохранить на поверхности поля солому (мульчу).
4. Посев яровой пшеницы по стерне, необходимо проводить на 3-4 см, при условии обеспечения максимальной сохранности соломенной мульчи на поверхности почвы и устранения возможности попадания соломы в зону закладки семян, а также рыхления почвы не более чем на глубину закладки семян.
5. При выращивании культур по ресурсосберегающим технологиям для контроля над сорняками следует использовать гербициды сплошного действия через месяц после лущения стерни плоскорежущим орудием вслед за уборкой предшественника и (или) применять селективные препараты в фазу кущения зерновых культур, а для уменьшения стрессового влияния гербицидов на культуру, их необходимо применять в баковой смеси с биопрепаратами биосил и бинорам и др.
Список работ опубликованных по теме диссертации
1. Кислов, А. В. Изменение биологических и агрофизических свойств почвы в паровом звене севооборота в зависимости от интенсивности основной обработки /А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, Р. С. Мушинская // Проблемы сохранения почвенного плодородия: тезисы докладов / Пенза, 1992.- С. 39-40.
2. Кислов, А. В. Продуктивность озимой ржи в зависимости от способов основной обработки черного пара на Южном Урале / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, С. А. Федюнин // Тез. докладов региональной конференции ученых Урала и Поволжья / Оренбург, 1994.- С. 66-67.
3. Кислов, А. В. Влияние различных способов основной обработки почвы на агрофизические показатели плодородия южных черноземов и продуктивность яровой мягкой пшеницы / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, Р. С. Мушинская, С. А. Федюнин // Матер. науч.-технического семинара / Оренбург, 1994.- С. 54-56.
4. Кислов, А. В. Минимализация обработки южных черноземов в зернопаровом севообороте / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, Р. С. Мушинская, С. А. Федюнин // Тезисы докладов науч.-практ. конф., посвященной 40-летию освоения целины / Оренбург, 1994.- С. 67- 68.
5. Кислов, А. В. Минимализация обработки черноземов в зернопаровом севообороте / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, Р. С. Мушинская, С. А. Федюнин // Доклад делигационного съезда Всесоюзного общества почвоведов / Ташкент, 1995.
6. Кислов, А. В. Разработать приемы расширенного воспроизводства почвенного плодородия южных черноземов в условиях целинных земель / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров и др. // Заключительный отчет.- Инв. № 02960002993.- № гос. регистрации 0191006987.- Оренбург, 1995.- 78 с.
7. Кислов, А. В. Разработать биологические и агрофизические методы восстановления плодородия почв и управления продуктивностью агроэкосистем в условиях Южно-Уральского региона / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров и др. // Заключительный отчет.- Инв. № 02980004014.- № гос. регистрации 01 960006478.- Оренбург, 1997.- 90 с.
8. Бакиров, Ф. Г. Минимализация основной обработки черного пара на южных черноземах Оренбургского Предуралья /Ф. Г. Бакиров, С. А. Федюнин // Матер. науч.-практ. конф. ученых и специалистов Оренбуржья / Оренбург, Изд. ОГУ, 2000.- С. 13.
9. Бакиров, Ф. Г. Совершенствование системы обработки почвы в различных видах севооборотов на южных черноземах Оренбуржья / Ф. Г. Бакиров, Р. С. Мушинская, С. А. Федюнин // Юбилейный сборник трудов ученых ОГАУ / Оренбург, Изд. центр ОГАУ, 2000.- С. 171-174.
10. Кислов, А. В. Экологизация обработки почвы на южных черноземах Оренбургской области / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, Р. С. Мушинская, С. А. Федюнин, О. В. Педяев // Мат. междунар. науч. конф. / Оренбург: ИПК Газпромпечать.- 2001.- С. 350-352.
11. Кислов, А. В. Возможности минимализации обработки почвы под ячмень в условиях Южного Урала / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, Р. С. Мушинская, // Тезисы докладов науч.-практ. конференции / Санкт-Петербург, 2002.- С. 37.
12. Кислов, А. В. Разработать модели высокоадаптивных технологий ресурсосберегающей обработки почвы для разных типов агроландшафтов и уровней интенсификации в условиях Южно-уральского региона / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров [и др.] // Депонированный научный отчет / Москва, 2002.- ВНТИЦ.- Инд. № 02.2.00703.798.- 56 с.
13. Бакиров, Ф. Г. Экологические аспекты совершенствования обработки южных черноземов в условиях Оренбургской области / Ф. Г. Бакиров, Р. С. Мушинская, С. А. Федюнин // Матер. междунар. науч.-практ. конференции / Оренбург: Изд. Центр ОГАУ, 2003.- С. 167-169.
14. Кислов, А. В. Эффективность ресурсосберегающих систем обработки почвы / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, С. А. Федюнин // Земледелие.- 2003.- № 5.- С. 5-6.
15. Кислов, А. В. Ресурсосберегающие технологии возделывания зерновых на Южном Урале / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров // Экономика с.-х. России.- 2003.- № 4.- С. 40.
16. Кислов, А. В. Минимализация обработки почвы и условия ее применения в почвозащитных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур в засушливых районах / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, Р. Ф. Ягофаров // Мат. междунар. науч.-практ. конф. / Оренбург: Изд. центр ОГАУ.- 2003г. С. 73-78.
17. Кислов, А. В. Ресурсосберегающие технологии обработки почвы под зерновые культуры / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, С. А. Федюнин // Земледелие.- 2004.- № 4.- С. 24-25.
18. Кислов, А. В. Минимализация обработки почвы в различных видах севооборотов на Южном Урале / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, С. А. Федюнин // Адаптивные технологии производства качественного зерна в засушливом Поволжье: мат. Всероссийской науч.-практ. конф. / Саратов: Изд. Центр СГАУ, 2004.- С. 123-126.
19. Кислов, А. В. Ресурсосберегающие обработки почвы под зерновые культуры / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, С. А. Федюнин // Матер. Российской н.- практ. конф., посвящ. 50-лет. освоения целинных земель / Известия Оренбургского государственного аграрного университета.- 2004.- № 4.- С. 34-38.
20. Кислов, А. В. Экономическое обоснование ресурсосберегающих технологий возделывания ячменя в степной зоне Южного Урала / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, Р. С. Мушинская // Известия Оренбургского государственного аграрного университета.- 2004.- № 2.- С 68-70.
21. Бакиров, Ф. Г. Эффективный способ сева / Ф. Г. Бакиров, А. А. Балабанов // Земельные отношения на современном этапе: проблемы, пути решения: матер. междунар. науч.-практ. конф. / Оренбург, 2004.- С. 257-259.
22. Каракулев, В. В. Эффективность ресурсосберегающих систем основной обработки почвы при возделывании яровой пшеницы / В. В. Каракулев, Ф. Г. Бакиров, В. Д. Вибе // Известия Оренбургского государственного аграрного университета.- 2004.- № 4.- С 14-16.
23. Бакиров, Ф. Г. Эффективность разбросного способа посева яровой пшеницы на черноземе южном Оренбургского Предуралья / Ф. Г. Бакиров, С. А. Федюнин, А. А. Балабанов // Сб. тр. межрегиональной науч.-практ. конф. ученых Приволжского федерального округа / Самара, 2005.- С. 25-27.
24. Федюнин, С. А. Эффективность почвозащитных приемов основной обработки почвы пара под озимую пшеницу в условиях Оренбургской области / С. А. Федюнин, Ф. Г. Бакиров // Сб. тр. межрегиональной науч.-практ. конф. ученых Приволжского федерального округа.- Самара, 2005.- С. 32-34.
25. Кислов, А. В. Особенности обработки и эффективность чистого пара на Южном Урале / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, С. А. Федюнин // Вестник РАСХН.- 2005.- № 6.- С. 11-13.
26. Бакиров, Ф.Г. Влияние ресурсосберегающих систем обработки на агрофи-зические и почвозащитные свойства чернозема южного и урожайность зерновых / Ф.Г. Бакиров // Зерновое хозяйство.- 2005.- № 4. С. 19-21.
27. Бакиров, Ф. Г. Эффективность применения гербицидов при ресурсосберегающей технологии возделывания яровой пшеницы / Ф. Г. Бакиров, Е. П. Аникеев, А. А. Балабанов // Матер. междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 75-лет. ОГАУ / Оренбург: Изд. центр ОГАУ, 2005.- С. 54-57.
28. Бакиров, Ф. Г. Ресурсосберегающие способы прямого посева яровой пшеницы / Ф. Г. Бакиров, А. А. Балабанов // Матер. 2-й Российской науч.- практ. конф. / Оренбург: Изд. центр ОГАУ, 2006.- С. 130-135.
29. Каракулев, В. В. Пути повышения влагонакопления в черноземах обыкновенных степной зоны Южного Урала / В. В. Каракулев, Ф. Г. Бакиров, В. Д. Вибе // Известия Оренбургского государственного аграрного университета.- 2006.- № 2 (10).- С 104-105.
30. Каракулев, В. В. Влаго- ресурсосберегающие технологии возделывания яровой пшеницы для степной зоны Оренбуржья / В. В. Каракулев, Ф. Г. Бакиров, В. Д. Вибе // Индустриально-инновационная политика: состояние и перспективы: матер. междунар. науч.- практ. конф.- Орал, 2006.- С.135-137.
31. Бакиров, Ф. Г. Эффективность мелкого прямого посева яровой пшеницы / Ф.Г. Бакиров, В.В. Каракулев, В. Д. Вибе // Земледелие.- 2006.- № 5. С. 20-21.
32. Бакиров, Ф. Г. Возможности использования ресурсосберегающих систем основной обработки черноземов южных в земледелии Оренбуржья / Ф. Г. Бакиров, А. В. Кислов // Матер. междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 110-летию со дня рождения. Т.С. Мальцева / Курган: типограф. Дамми, 2006.- С. 200-206.
33. Бакиров, Ф. Г. Влияние фитосанитарного состояния посевов и системы обработки на продуктивность агрофитоценозов / Ф. Г. Бакиров, Р. С. Мушинская, С. А. Федюнин, Р. Ф. Ягофаров // Известия Оренбургского государственного аграрного университета.- 2007.- № 3.- С 45-47.
34. Кислов, А. В. Проблемы повышения плодородия почв на Южном Урале / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров, А. П. Долматов, С. А. Федюнин // Плодородие.- № 3 (36).- 2007.- С. 5-7.
35. Бакиров, Ф. Г. Влияние обработки почвы на плодородие чернозема южного / Ф. Г. Бакиров // Земледелие, 2007.- № 5.- С. 18-19.
36. Бакиров, Ф. Г. Влаго- ресурсосберегающие технологии выращивания зерновых культур в степной зоне Южного Урала с использованием современной техники / Ф. Г. Бакиров [и др.] // Мат. междунар. науч.- практ. конф. / Оренбург: Изд. центр ОГАУ, 2007.- С. 154-159.
37. Бакиров, Ф. Г. Причины неудач прямого посева // Ф. Г. Бакиров // Матер. междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 70-летию Оренбургского НИИСХ / Оренбург: типограф. ООО Агентство Пресса, 2007.- С. 100- 107.
38. Любчич, В. А. Техническое обеспечение технологии возделывания зерновых культур в условиях Оренбургской области / В. А. Любчич, Ф. Г. Бакиров, А. П. Долматов, С. В. Попов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета.- 2007.- № 3 (15).- С. 85-86.
39. Кислов, А. В. Разработка модели высокоадаптивных технологий ресурсосберегающей обработки почвы для различных типов агроценозов и уровней интенсификации в условиях Южно-Уральского региона / А. В. Кислов, Ф. Г. Бакиров и др.// Научный депонированный в ВНТИ - отчет, 2007г., Москва.- 44 с.
40. Бакиров, Ф. Г. Способ посева как фактор повышения эффективности ресурсосберегающих технологий и урожайности яровой пшеницы / Ф. Г. Бакиров // Матер. междунар. науч.-практ. конф. / ОГАУ Оренбург, 23-26 сентября / Оренбург.- 2008.- С. 100-101.
41. Бакиров, Ф. Г. Эффективность осеннего применения гербицида раундап при выращивании яровой пшеницы по стерне в засушливой степи Оренбуржья / Ф. Г. Бакиров // Известия Оренбургского государственного аграрного университета.- 2008.- № 2 (18).- С. 19-20.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству