Роль систем минимальной обработки дерново-подзолистой супесчаной почвы при разных уровнях биологизации и химизации земледелия в управлении фитосанитарным состоянием посевов и продуктивностью полевых культур

Вид материала

Автореферат

Содержание Смирнов Борис Александрович Раскин Михаил Степанович 18 » декабря Общая характеристика работы Цель исследований Задачи исследований Практическая ценность работы. Апробация работы. Структура и объем работы. Основные положения, выносимые на защиту Содержание работы Схема полевого стационарного трехфакторного (4х3х2) опыта 1». Интегрированная (с гербицидами) - «Г2 3. Результаты исследований 3.2. Накопление сухой массы сорными растениями при разных 3.3. Влияние систем обработки почвы, удобрений и защиты растений на видовой состав и структуру сорного компонента агрофитоценоза 3.4. Изменение потенциальной засоренности почвы генеративными и 3.5. Пораженность культурных растений болезнями в зависимости от 3.6. Изменение продуктивности полевых культур под действием 3.7. Структура урожая и качество продукции полевых культур при ... Полное содержание

Подобный материал:

• "Роль биологического азота в азотном балансе почв", 330.23kb.
• Аграрный институт, 501.2kb.
• Ресурсосберегающие способы обработки почвы при возделывании зерновых культур в лесостепи, 356.44kb.
• Концепция мелиорации земель в комплексе: плодородие, земледелие, мелиорация, экология, 191.17kb.
• Рекомендации по проведению весенне-полевых работ в 2009 году оренбург 2009, 2553.88kb.
• Лад органического вещества илистых частиц дерново-подзолистой почвы, серозема и чернозема, 472.52kb.
• Инновационный проект внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий возделывания, 117.11kb.
• Методика разработки технологий возделывания полевых культур. Создание высокопродуктивных, 51.23kb.
• Аннотация рабочей программы дисциплины «Земледелие» наименование дисциплины для направления, 36.44kb.
• Влияние засоренности посевов сои, при различных способах основной обработки почвы, 54.12kb.

На правах рукописи


Круглова Анастасия Александровна


РОЛЬ СИСТЕМ МИНИМАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ ПРИ РАЗНЫХ УРОВНЯХ БИОЛОГИЗАЦИИ И ХИМИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В УПРАВЛЕНИИ ФИТОСАНИТАРНЫМ СОСТОЯНИЕМ ПОСЕВОВ И ПРОДУКТИВНОСТЬЮ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР


Специальность 06.01.01 – общее земледелие


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учeной степени

кандидата сельскохозяйственных наук


Тверь 2009

Работа выполнена на кафедре земледелия

ФГОУ ВПО «Ярославская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель:	доктор сельскохозяйственных наук, Заслуженный деятель науки Российской Федерации, профессор Смирнов Борис Александрович
Официальные оппоненты:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор Сутягин Виктор Павлович
	кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Раскин Михаил Степанович
Ведущая организация:	ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»

Защита состоится « 18 » декабря 2009 г. в « 14⁰⁰ » час. на заседании диссертационного совета Д 220.063.01 при ФГОУ ВПО «Тверская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 170904, г. Тверь, пос. Сахарово, ул. Василевского, 7, Тверская ГСХА


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тверской ГСХА


Автореферат разослан « » _________ 2009 г.,

размещен на сайте ТГСХА «www.tvgsha.ru» «____» _________2009г.


Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент Петрова А.А.


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Освоение адаптивно-ландшафтных систем земледелия, базирующихся на энергосбережении и экологической сбалансированности, требует разработки отдельных технологических звеньев (подсистем). Особое внимание при этом должно быть уделено изучению энергосберегающих экологически безопасных технологий обработки почвы как многофункциональных систем. Сдерживающим фактором уменьшения механического воздействия является сильная засоренность дерново-подзолистых почв генеративными и вегетативными органами размножения сорных растений, а также быстрая дифференциация пахотного горизонта на слои по показателям плодородия, вызывающая депрессию урожая.

Дерново-подзолистые супесчаные почвы относятся к весьма сложному типу агроландшафтных территорий, они не только бедны по содержанию органического вещества, основных элементов минерального питания, но еще и, как правило, слабо обеспечены почвенной влагой из-за большой дренированности. Поэтому разработке энергосберегающих технологий обработки данных почв до сих пор уделялось недостаточное внимание. Вместе с тем они составляют значительную долю от общей площади пахотных угодий Нечерноземья, только в Ярославской области занимают около 20%. Нами разработана система поверхностно-отвальной обработки, базирующаяся на сочетании поверхностных и периодической отвальной. Она уже проверена на дерново-подзолистых легко- и среднесуглинистых почвах нормального увлажнения и среднесуглинистых глееватых почвах с кратковременным избыточным увлажнением. Настоящая работа посвящена адаптации данной системы обработки к дерново-подзолистым супесчаным почвам на основе определения ее роли в управлении фитосанитарным состоянием посевов, изменении продуктивности полевых культур, экономической и энергетической эффективности производства продукции. История развития аграрной науки в разработке и освоении систем земледелия свидетельствует о том, что они должны пройти проверку не только в оптимальных условиях, но и в экстремальных, встречающихся в практике производства. В этой связи в нашем опыте изучение системы поверхностно-отвальной обработки почвы в сравнении с отвальной в классическом варианте проводилось с включением в севооборот повторного посева яровой пшеницы при применении в качестве органического удобрения соломы этой же культуры с поверхностной заделкой с целью усложнения фитосанитарного фона.

Цель исследований – определение влияния систем минимальной обработки дерново-подзолистой супесчаной почвы в сравнении с отвальной в классическом варианте при разных системах удобрений и защиты от сорных растений на фитосанитарное состояние посевов полевых культур и установление периодичности отвальной обработки в системе поверхностно-отвальной.

Задачи исследований: определение обилия, состава и структуры сорного компонента полевых фитоценозов, пораженности культурных растений болезнями, продуктивности полевых культур, качества продукции, экономической и энергетической эффективности технологий.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с программами научно-исследовательских работ РАСХН и перспективным планом ФГОУ ВПО ЯГСХА «Разработка научных и технологических основ адаптивно-ландшафтных систем земледелия для Центрального района Нечерноземной зоны РФ» регистрационный номер 0120.06.03.250.

Научная новизна. Впервые для дерново-подзолистых супесчаных почв (путем проведения полевого трехфакторного стационарного опыта в условиях производства) в севообороте установлена возможность управления фитосанитарным состоянием посевов посредством применения систем энергосберегающей обработки почвы, базирующихся на сочетании трехлетних поверхностных обработок с однократной отвальной на четвертый год ротации при биологизированных фонах удобрений разной интенсивности на уровне ежегодной отвальной обработки как без применения гербицидов, так и с их использованием.

Практическая ценность работы. Полученные экспериментальные данные позволили обосновать в системе основной поверхностно-отвальной обработки недопустимость продления цикла поверхностных более трех лет и необходимость проведения на четвертый год отвальной обработки, включающей вспашку на глубину 20-22 см с предварительным лущением, по биологизированным (с применением сидератов и побочной продукции всех культур) фонам удобрений разной интенсивности. Эта система позволяет поддерживать уровень фитосанитарного состояния посевов по обилию сорных растений не только малолетних, но и многолетних видов, а также потенциальной засоренности почвы генеративными и вегетативными органами размножения сорных растений, степени пораженности яровой пшеницы болезнями, несмотря на создание экстремальных условий путем проведения повторного посева, на уровне значений по технологиям, базирующимся на самой энергоемкой системе – ежегодной отвальной обработке.

Данная система позволяет получать в среднем за период четырехлетней ротации программируемую продуктивность полевых культур свыше 5-ти т/га к.ед. основной продукции в год как по биотехнологической системе защиты растений, так и по интегрированной при уменьшении общих затрат совокупной энергии на основную обработку в среднем в 2,8 раза по сравнению с отвальной.

Апробация работы. Результаты исследований отмечены дипломом на межрегиональной выставке «Инновации. Производство. Рынок» в 2006 году в г. Ярославле, доложены на научных конференциях ФГОУ ВПО ЯГСХА в 2008-2009 гг. и включены в региональные рекомендации производству.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, в т.ч. 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки Российской Федерации.

Структура и объем работы. Основное содержание диссертации изложено на 142 страницах компьютерной верстки, включает 32 таблицы, 5 рисунков и состоит из введения, трех глав, выводов, предложений производству и приложений. Список использованной литературы включает 191 наименование, среди которых 15 на иностранных языках.

Основные положения, выносимые на защиту:

- роль энергосберегающих систем поверхностно-отвальной обработки, базирующихся на сочетании разной продолжительности циклов поверхностной с периодической отвальной, в управлении обилием, видовым составом и структурой сорного компонента полевого фитоценоза, пораженностью культур болезнями, засоренностью почвы генеративными и вегетативными органами размножения сорных растений;

- формирование урожая полевых культур и качества продукции при применении разных по интенсивности систем обработки, удобрений и защиты растений;

- изменение экономической и энергетической эффективности при разных по интенсивности технологиях производства продукции полевых культур.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2. Условия и методика проведения исследований

Экспериментальная работа проводилась в 2005-2008 гг. в полевом стационарном трехфакторном опыте, заложенном в 2003 г. методом расщепленных делянок с рендомизированным размещением вариантов в повторениях, в условиях производства СПК «Михайловское» Ярославского района Ярославской области. Повторность опыта четырехкратная.

Почва опытного участка дерново-среднеподзолистая супесчаная с исходным средним содержанием: органического вещества 2,32% (по Тюрину, вариант ЦИНАО), P₂O₅ - 354,8 и K₂O - 154,4 мг/кг почвы (по Кирсанову), гидролитической кислотностью 1,08 мг.экв./100 г почвы (по Каппену), рН_KCl 6,12. Почвообразующей породой являются древне-аллювиальные отложения. Опытный участок имеет небольшой склон около 1^о с юго-западной экспозицией. Сравнительно высокое для супесчаной почвы содержание P₂O₅ обусловлено предварительным (до закладки опыта) ее фосфоритованием.

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

В опыте выращивались с чередованием во времени следующие полевые культуры районированных сортов (фон): яровой рапс «Шпат» (2004) – озимая пшеница «Московская 39» (2005) – картофель «Невский» (2006) – яровая пшеница «Мисс» (2007, 2008).

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

Схема трехфакторного (4х3х2) опыта включает 24 варианта. На делянках первого порядка площадью 1176 м² (84 м х 14 м) изучаются системы обработки почвы, на делянках второго порядка 392 м² (28 м х 14 м) – системы удобрений и на делянках третьего порядка 196 м² (28 м х 7 м) – системы защиты полевых культур от сорных растений.

Схема полевого стационарного трехфакторного (4х3х2) опыта

Фактор А. Система основной обработки почвы, «О».

1. Отвальная: вспашка на 20-22 см плугом ПЛН-3-35 с предварительным дискованием или лущением на 8-10 см, ежегодно с 2003 года - «О₁».
   
2. Поверхностно-отвальная с плугом ПБС-2: вспашка на 20-22+7 см с предварительным дискованием или лущением на 8-10 см в 2004 году + одно-двукратная поверхностная обработка на глубину 6-8 см в 2005-2008 гг. - «О₂».
   
3. Поверхностно-отвальная-1: вспашка на 20-22 см плугом ПЛН-3-35 с предварительным дискованием или лущением на 8-10 см в 2004 году + одно-двукратная поверхностная обработка на глубину 6-8 см в 2005-2008 гг. - «О₃».
   
4. Поверхностно-отвальная-2: вспашка на 20-22 см плугом ПЛН-3-35 с предварительным лущением на 8-10 см в 2003 году + одно-двукратная поверхностная обработка на глубину 6-8 см в 2004-2008 гг. - «О₄».
   

Фактор В. Система удобрений, «У».

1. Экстенсивная биологизированная: яровой рапс (2004), наземная масса рапса отчуждается, фон - без удобрений; озимая пшеница (2005), фон – без удобрений + N₄₅ кг/га д.в. (подкормка); картофель (2006), фон – солома; яровая пшеница (2007), фон – ботва картофеля; яровая пшеница (2008), фон – солома, - «У₁».
   
2. Интенсивная биологизированная (средний уровень интенсификации): яровой рапс на сидерат (2004), фон - без удобрений; озимая пшеница (2005), фон – сидерат + N₄₅ кг/га д.в. (подкормка); картофель (2006), фон – солома + N₆₅P₆₅K₆₅ кг/га д.в.; яровая пшеница (2007), фон – ботва + N₅₀P₅₀K₅₀ кг/га д.в.; яровая пшеница (2008), фон солома + N₅₀P₅₀K₅₀ кг/га д.в. - «У₂».
   
3. Интенсивная биологизированная (высокий уровень интенсификации): яровой рапс на сидерат (2004), фон - без удобрений; озимая пшеница (2005), фон – сидерат + N₆₅P₆₅K₆₅ + N₄₅ кг/га д.в. (подкормка); картофель (2006), фон – солома + N₁₃₀P₁₃₀K₁₃₀ кг/га д.в..; яровая пшеница (2007), фон – ботва + N₁₀₀P₁₀₀K₁₀₀ кг/га д.в.; яровая пшеница (2008), фон – солома + N₁₀₀P₁₀₀K₁₀₀ кг/га д.в. - «У₃».
   

Фактор С. Система защиты полевых культур от сорных растений, «Г».

1. Биотехнологическая (без гербицидов) - «Г ₁».
   
2. Интегрированная (с гербицидами) - «Г₂».
   

В настоящей диссертационной работе приводятся результаты исследований по трем системам обработки почвы (О₁, О₃, О₄) из четырех представленных в схеме. Результаты исследований по влиянию системы поверхностно-отвальной обработки с использованием плуга ПБС-2 (О₂) не включены в обсуждение в связи с тем, что она обеспечила близкие значения по всем изучаемым показателям в сравнении с системой поверхностно-отвальной обработки (О₃) на всех фонах удобрений и системах защиты растений.

При обработке почвы использовались следующие технические средства: боронование – БЗТ-1,0, поверхностная обработка с заделкой измельченной зеленой массы ярового рапса (сидерата) и после уборки картофеля БДТ-3; лущение ЛДГ-5А; поверхностная обработка ножевой бороной TUME-3; вспашка на 20-22 см плугом ПЛН-3-35.

Минеральные удобрения под озимую, яровую пшеницу и картофель вносились под предпосевную и предпосадочную обработку соответственно, при перемешивании с почвой до 10 см; кроме того, по всем системам удобрений проводили ранневесеннюю подкормку озимой пшеницы аммиачной селитрой в норме 45 кг/га д.в., ботва картофеля и солома в измельченном состоянии вносились в почву на всех вариантах в нормах, обусловленных фактической урожайностью, сидерат – 18 т/га.

Гербициды применяемые в опыте: в 2005 году в посевах озимой пшеницы Луварам в норме 1,3 кг/га весной в фазу полного кущения, в 2006 году в посадках картофеля Зенкор в норме 1,2 кг/га до появления всходов сорных растений и культуры, в 2007 и 2008гг. в посевах яровой пшеницы Секатор в норме 0,1 кг/га в фазу полного кущения. Борьба с колорадским жуком и фитофторозом в посадках картофеля осуществлялась общим фоном путем обработки препаратами Каратэ в норме 0,1 л/га и Ридомил-Голд в норме 2,5 кг/га.

Учеты и наблюдения по всем изучаемым показателям проводились на всех вариантах опыта и повторениях. Численность, сухую массу всех видов сорных растений, а также потенциальную засоренность почвы вегетативными органами размножения многолетних сорняков определяли по методике Б.А. Смирнова и В.И. Смирновой (1976). Видовой состав сорных растений определяли по направлениям: изменение общей численности видов в пределах биогрупп многолетних и малолетних и структуры сорного компонента агрофитоценоза. Засоренность почвы семенами сорных растений определяли методом малых проб (Б.А. Доспехов, А.Д. Чекрыжов, 1972). Учет пораженности растений зерновых культур заболеваниями проводили по методике ВНИИЗР (С.С. Санин, 2002). Урожайность всех полевых культур учитывали сплошным методом на всех делянках опыта. Уборка зерновых культур проводилась комбайном СК-4 «Нива» и Дон-1500 с последующей поправкой на 14% влажность и 100% чистоту. Учет урожая картофеля осуществлялся путем применения картофелекопалки с ручным подбором и одновременным взвешиванием клубней с каждой делянки. Структуру урожая и качество продукции определяли по принятым в опытной сети методикам. Экономическую и энергетическую оценку перспективных технологий производства продукции полевых культур определяли на основании фактических технологических карт, действующих в сельскохозяйственных предприятиях области, в том числе в СПК «Михайловское», нормативов и цен на продукцию, материалы и энергию и с использованием методических разработок (Г.С. Посыпанов, В.Е. Долгодворов, 1995; А.В. Шпилько и др., 2001). Для статистической обработки экспериментальных данных использовали программы «STRAZ», «Statistica 6», «Microsoft Excel».


3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Изменение численности сорных растений при применении разных

систем обработки почвы, удобрений и защиты полевых культур

Роль всех изучаемых систем обработки почвы и удобрений в среднем по факторам в изменении общей численности сорных растений в среднем за 4 года исследований несущественна и практически одинакова, а гербициды в среднем по системам обработки почвы и удобрений обусловили достоверное снижение средней численности за годы исследований на 29,3% (табл. 1).

В среднем по факторам за четыре года исследований применение системы ежегодной отвальной обработки и поверхностно-отвальной-1 с трехлетним периодом поверхностных обеспечило практически одинаковую численность побегов многолетних сорных растений. В свою очередь поверхностно-отвальная-2 с четырехлетним циклом поверхностных обработок способствовала достоверному увеличению засоренности посевов многолетними видами в сравнении с отвальной на 50,0%. Повышение уровня интенсивности удобрений в среднем по факторам обеспечило снижение числа побегов на 10,6-30,6% при достоверных различиях по биологизированному фону высокой интенсивности. Интегрированная система защиты растений (с применением гербицидов) обеспечила существенное снижение средней численности побегов на 22,9%. Численность малолетних сорных растений в среднем за четыре года исследований при всех изучаемых системах обработки, по всем фонам удобрений и защиты растений, а также в среднем по факторам не имела существенных различий. Исключение составило достоверное увеличение под действием биологизированного фона удобрений высокой интенсивности на 24,0%, а также существенное снижение под действием интегрированной системы защиты растений на 29,7%.

1. Изменение численности и сухой массы сорных растений в среднем за вегетацию полевых культур (шт./м², г/м², в среднем по факторам и за 2005-2008 гг.)

Вариант	Численность			Сухая масса
	всего	в том числе		всего	в том числе
		многолетних	малолетних		многолетних	малолетних
Фактор А. Система обработки почвы, «О»
Отвальная, «О1»	68	5,8	62	17,5	4,1	13,4
Поверхностно-отвальная-1, «О3»	66	6,9	59	18,5	4,6	14,0
Поверхностно-отвальная-2, «О4»	73	8,7	64	23,1	6,4	16,7
НСР05	Fф	2,7	Fф	Fф	2,1	Fф
Фактор В. Система удобрений, «У»
Экстенсивная биологизированная, «У1»	67	8,5	58	20,4	6,3	14,1
Биологизированная средней интенсивности, «У2»	66	7,6	58	19,2	4,5	14,7
Биологизированная высокой интенсивности, «У3»	78	5,9	72	22,2	4,5	17,7
НСР05	Fф	1,4	14	Fф	1,4	Fф
Фактор С. Система защиты полевых культур, «Г»
Биотехнологическая, «Г1»	82	8,3	74	24,2	6,9	18,2
Интегрированная, «Г2»	58	6,4	52	17,0	4,8	12,8
НСР05	9	0,8	8	2,7	4,0	2,5