Содержание к диссертации
Введение
1. CLASS Обзор литературы CLASS 9
1.1. Роль чистых паров в современном земледелии 9
1.2. Влияние удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур и плодородные свойства почвы 10
1.3. Безотвальное рыхление почвы 14
1.3.1. Влияние на агрофизические свойства почвы 17
1.3.2. Влияние на дифференциацию пахотного слоя почвы по плодородию 21
1.3.3. Влияние на засорённость посевов 22
1.4. Основная обработка дерново-подзолистых почв 24
1.5. Комбинированная обработка почвы 30
2. Место, условия и методика проведения исследований 35
2.1. Почвенно-климатические условия 35
2.2. Технологии возделывания культур в севообороте 38
2.3. Метеорологические условия 40
2.4. Методика проведения исследований 45
3. Результаты исследований 49
3.1. Реакция культур и продуктивность 9-польного зернопаротравяно-пропашного севооборота при различных системах основной обработки почвы и внесения удобрений 49
3.1.1. Реакция культур севооборота на внесение органических удобрений 54
3.1.2. Реакция культур севооборота на системы основной обработки почвы 57
3.1.3. Реакция культур севооборота на внесение минеральных удобрений 61
3.2, Влияние систем основной обработки почвы и внесения удобрений на структуру урожайности культур севооборота 63
3.2.1. Озимая рожь (1995 г.) 64
3.2.2. Картофель 67
3.2.3. Яровая пшеница с подсевом клевера 69
3.2.4. Клевер I года пользования 71
3.2.5. Клевер II года пользования 72
3.2.6. Озимая рожь (2000 г.) 73
3.2.7. Ячмень 75
3.2.8. Овес 77
3.3. Влияние систем обработки почвы и внесения удобрений на химический состав и качество урожая культур севооборота 80
3.4. Влияние систем основной обработки почвы и внесения удобрений на ее агрофизические свойства 82
3.4.1. Плотность почвы 83
3.4.2. Запас продуктивной влаги 88
3.4.3. Водопрочность структурных агрегатов почвы 94
3.5. Влияние систем основной обработки почвы и внесения удобрений на её агрохимические свойства и биологическую активность 97
3.5.1. Содержание элементов питания в почве... 100
3.5.2. Обменная кислотность почвы 110
3.5.3. Гумус 112
3.5.4. Биологическая активность почвы 115
3.6. Влияние систем основной обработки почвы и внесения удобрений на засоренность посевов 119
3.7. Экономическая и энергетическая эффективность систем основной обработки почвы и внесения удобрений в севообороте 123
3.7.1. Экономическая эффективность 124
3.7.2. Энергетическая эффективность 125
Заключение 128
Рекомендации производству 131
Список использованных источников 132
Приложения 159
- Влияние на агрофизические свойства почвы
- Реакция культур и продуктивность 9-польного зернопаротравяно-пропашного севооборота при различных системах основной обработки почвы и внесения удобрений
- Влияние систем обработки почвы и внесения удобрений на химический состав и качество урожая культур севооборота
- Влияние систем основной обработки почвы и внесения удобрений на её агрохимические свойства и биологическую активность
Введение к работе
В системе адаптивно-ландшафтного земледелия обработка почвы занимает особое место. Основной ее задачей является создание оптимальных условий для роста и развития сельскохозяйственных растений. Технология обработки почвы не может быть единой. Она должна учитывать местные почвенно-климатические и хозяйственные условия.
Ежегодная отвальная обработка почвы, все еще применяемая в нашей зоне, способствует развитию эрозионных процессов, ведет к снижению потенциального плодородия почвы. Она характеризуется большой трудоемкостью и высокими энергозатратами. Длительное применение лемешно-отвальных орудий приводит к уплотнению косвенно пахотного и непосредственно подпахотного слоев дерново-подзолистой почвы, а дисковых орудий - к увеличению засоренности многолетними сорняками.
На смену отвальной системе обработки почвы приходят другие, менее энергоемкие с применением наряду с отвальной чизельных, дисковых, плоскорезных орудий. Исследования, проведенные в разных регионах, показали неоднозначные результаты. В этой связи в Среднем Предуралье особый интерес представляет поиск энергосберегающей почвозащитной комбинированной системы обработки почвы. Широкое ее внедрение на дерново-подзолистых суглинистых почвах преследует цель - повышение продуктивности севооборота с хорошим качеством получаемой продукции, улучшение агрофизических и агрохимических показателей дерново-подзолистой почвы, снижение энергетических затрат и засоренности посевов.
Актуальность темы исследования. Успешное ведение растениеводства, направленное в рыночных условиях на высокую урожайность сельскохозяйственных культур при низкой себестоимости продукции, существенно зависит от применяемых систем обработки почвы, на которые приходится до 40-50 % всех материальных затрат технологии выращивания культур. Большая часть пахотных угодий Удмуртской Республики (75 %) и Пермского края (70 %) представлена дерново-подзолистыми почвами, значительная площадь ко-
торых по данным Вараксиной Е.Г. (1975) и Скрябиной О.А. (19S2) подвержена эрозионным процессам (соответственно более 70 и 40 %). Такие почвы нуждаются в сохранении и повышении уровня их плодородия за счёт применения грамотных почвозащитных систем обработки почвы и удобрения.
В последнее время для решения задач ресурсосбережения, снижения развития эрозии почвы в качестве альтернативы отвальной вспашки предлагается плоскорезная, чизельная, минимальная и др. виды основной обработки. Однако предлагаемые приёмы дают неоднозначные результаты, часто увеличивая засорённость посевов, усиливая развитие болезней и вредителей, что требует дополнительных затрат на борьбу с ними. Поэтому выявление в технологии выращивания ряда групп сельскохозяйственных культур севооборота наиболее оптимальной ресурсосберегающей системы обработки эродированной дерново-подзолистой почвы в сочетании с рациональной системой удобрения, обеспечивающей среднюю продуктивность культур на уровне 3,0 т з.едУга, сохранение почвенного плодородия, низкую засорённость посевов, не превышающую экономический порог вредоносности, является актуальной задачей.
Цель и задачи исследований. Цель - выявление в технологии выращивания полевых культур севооборота оптимальной ресурсосберегающей системы основной обработки дерново-подзолистой почвы в сочетании с рациональной системой удобрения, обеспечивающих среднюю продуктивность культур на уровне 3,0 т з.едУга, сохранение плодородия почвы и низкую засорённость посевов. Для выполнения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
выявить реакцию культур севооборота на системы основной обработки почвы и удобрения, их влияние на качество растениеводческой продукции;
установить закономерность действия различных систем основной обработки почвы и удобрения культур севооборота на агрофизические и агрохимические свойства почвы, её биологическую активность;
определить влияние систем основной обработки почвы и удобрения на засорённость посевов;
— дать экономическую и энергетическую оценки результатам исследований.
Научная новизна. В условиях Среднего Предуралья впервые изучены четыре системы основной обработки эродированной дерново-подзолистой почвы в сочетании с внесением органических и минеральных удобрений в технологии выращивания культур 9-польного зернопаротравянопропашного севооборота (озимая рожь, картофель, яровая пшеница, клевер, ячмень, овёс), которые обеспечивают среднюю продуктивность культур на уровне 3,0-4,0 т з.ед./га. Установлена высокая эффективность ресурсосберегающей комбинированной разноглубинной системы обработки почвы (включающая под соответствующие культуры плоскорезную, чизельную, отвальную обработки и дискование), особенно при её сочетании с применением органических и умеренных доз минеральных удобрений, на увеличение продуктивности культур (до 3,5-4,0 т з.ед./га), сохранение плодородия почвы и предотвращение засорённости посе- . вов. Дано научное обоснование результативности комбинированной системы обработки почвы при внесении удобрений такими показателями как структура ,. урожайности, агрофизические и агрохимические свойства почвы, засоренность посевов, экономическая и энергетическая эффективность.
Основные положения, выносимые на защиту:
система основной обработки почвы и удобрения в технологии выращивания культур зернопаротравянопропашного севооборота, обеспечивающие среднюю продуктивность культур на уровне 3,5-4,0 т з.едУга;
замена в технологии выращивания культур севооборота ежегодной отвальной вспашки на ресурсосберегающую комбинированную систему обработки;
повышение эффективности комбинированной системы основной обработки почвы под культуры севооборота за счёт рациональной системы удобрения;
научное обоснование эффективности комбинированной системы обработки почвы структурой урожайности, изменением агрофизических и агрохимических свойств почвы, засорённостью посевов и др.;
экономическое и энергетическое обоснование комбинированной системы обработки почвы.
Практическая значимость. На основе длительных экспериментальных исследований (1994-2002 гг.) выявлена отзывчивость культур зернопаро-травянопропашного севооборота на различные системы основной обработки почвы и внесения удобрений. Установлено, что в технологии выращивания культур севооборота комбинированная система обработки почвы с внесением органических и минеральных удобрений обеспечивает существенное повышение продуктивности (до 3,5-4,0 т з.ед./га) за счёт улучшения агрофизических и агрохимических свойств почвы, ограничения засоренности посевов в сравнении с ежегодной отвальной и безотвальной обработками. Доказана экономическая и энергетическая эффективность рекомендуемой системы обработки почвы и внесения удобрений в технологии выращивания культур севооборота. По решению Президиума РАСХН (постановление от 20.01.05) данная работа под названием «Комбинированная энергосберегающая почвозащитная система обработки дерново-подзолистой почвы на склоне до 3 под культуры зернотравяного севооборота» признана лучшей завершенной научной разработкой года.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на Всероссийских научно-практических конференциях в ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА» и на заседаниях научно-методического совета ГНУ Удмуртский ГНИИСХ, на совещании в НМЦ ГУ Зональный НИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого. Материалы исследований применяются в учебном процессе на кафедрах растениеводства, земледелия и защиты растений ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА», были использованы при разработке систем земледелия для хозяйств Удмуртской Республики (1998, 2000, 2003 гг.), при подготовке рекомендаций «Технология возделывания культур в зернотравяном севообороте» (Ижевск, 2004). Научные разработки, полученные в результате научных исследований, применяются во многих хозяйствах Удмуртской Республики, в т.ч. в Завьяловском районе, о чём имеется акт внедрения комбинированной системы обработки почвы на площади 4,5 тыс. га, подтверждающий увеличение продуктивности сельскохозяйственных культур на 0,15-0,31 т з.едУга и экономию ГСМ
на 2,1-3,5 кг/га. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в т.ч. одна в рецензируемом издании.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, 7 глав экспериментальной части, заключение, список использованных источников (265 наименований, в т.ч. 4 на иностранном языке) и 112 приложений. Основной материал работы изложен на 158 страницах, включает 49 таблиц и 1 рисунок.
Влияние на агрофизические свойства почвы
Передовой практикой и опытами научных учреждений установлено, что правильная обработка почвы обеспечивает повышение ее плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур. Рыхление почвы, осуществляемое разными орудиями и способами обработки, изменяет строение пахотного слоя, улучшает ее водно-физические и биологические свойства.
В современных условиях чаще всего в качестве агрофизических показателей в оценке почвенного плодородия используют сложение и структурный состав почв (Пупонин А.И., 1984). Известно, что растения дают высокие и стабильные урожаи только в условиях оптимальной плотности сложения пахотного слоя (Ревут И.Б., 1968; Королев А.В,, 1982). Ленинградским агрофизическим институтом установлено, что равновесная плотность для суглинистых дерново- подзолистых почв равна 1,35-1,50 г/см 3l Оптимальная для зерновых - 1,1-1,3, для пропашных - 1,0-1,2 г/см 3. Многие исследователи отмечают большую роль рыхления почвы в создании оптимальной плотности ее сложения (Кряжков В.М. и др., 1998; Зезин Н.Н., Сахабутдинов С.Ф., 2001). На наш взгляд, необходимо применять дифференцированную обработку почвы, т.к. при интенсивном рыхлении (отвальная обработка) происходит более ускоренное разложение органического вещества, замедление процессов структурообразования, что ведет к дальнейшему распылению и уплотнению почвы. Однако, в большинстве опубликованных источников литературы не освещается число и глубина, а также способы обработки, необходимые в конкретных почвенно-климатических условиях при возделывании сельскохозяйственных культур. Кроме того, данные научной литературы о влиянии бесплужных обработок почвы на плотность ее сложения противоречивы.
XX Хабибрахманов, В.Ф. Мареев. (1985), Г.И. Баздырев (1989) отмечают, что при определении плотности сложения почвы перед устойчивыми заморозками сравнительно меньшая плотность почвы в слое 0-10 см наблюдалась по вспашке - 0,9, при глубоком плоскорезном рыхлении - 1,15 г/см3. Подобные данные получены Б.Н. Ворониным и др. в 1992 году, когда плотность почвы в слое 0-20 см после посева была минимальной в варианте со вспашкой 1,3-1,35 г/см3, а максимальной - в варианте плоскорезного рыхления в сочетании с БДТ-3. К фазе выхода растений озимой ржи в трубку плотность по всем изучаемым вариантам (ежегодная вспашка, ежегодная безотвальная, комбинированная обработка) выровнялась. По данным В.А. Ширяева (1988) вспашка приводит к более сильному разрыхлению почвы по сравнению с плоскорезной обработкой. Но уже к моменту посева яровых зерновых культур плотность сложения почвы оказывается примерно одинаковой при обеих обработках. С.К. Мингалев (2001, 2004) утверждает, что показатель плотности почвы по различным системам основной обработки почвы в течение вегетации сельскохозяйственных культур выравнивается. И.П. Таланов (1995) говорит об увеличении плотности почвы по плоскорезной обработке, но не в верхнем 0-10 см слое, а в среднем по всему пахотному слою. Такие же данные получены Коробициным С.Л. и др. (1993).
По данным М.И. Лукиных и др. (1989) плоскорезная обработка почвы в сравнении со вспашкой вызывает увеличение плотности сложения пахотного слоя дерново - подзолистых и серых лесных почв, что может привести к существенному ухудшению почвенных условий формирования урожая. Это подтверждается исследованиями К.И. Саранина, Н.А. Старовойтова (1987): чизельная и плоскорезная обработки по своему влиянию на начальный рост и развитие растений озимой ржи существенно от вспашки не отличаются. На второй период вегетации почвенные, а так же фитосанитарные условия в вариантах с безотвальной обработкой начинают ухудшаться. Так плотность почвы в слое 0-20 см выше по сравнению со вспашкой даже при благоприятной влажности почвы. И это отрицательно влияет на проникновение корней вниз по профилю почвы. При этом растения попадают в большую зависимость от неблагоприятных погодных условий. В отличие от этого мнения, Ф.Т. Моргун и Н.К Шикула (1984) поверхностное размещение корневой системы в засушливых условиях считают проявлением более высокой засухоустойчивости. Но наилучшим образом растения обеспечиваются условиями жизни при охвате их корневой системой слоя почвы 30-35 см. Уменьшение этого объема, при том же количестве доступных элементов питания и влаги, ведет к снижению урожаев. При оставлении на поверхности почвы стерни и пожнивных остатков, что наблюдается при безотвальных приемах обработки и в частности плоскорезной, не образуется почвенной корки. Благодаря чему улучшается водопроницаемость и воздухообмен; накапливается больше влаги и почва разуплотняется; увеличивается содержание органического вещества в верхнем слое почвы, что повышает ее структурность; при рыхлении без оборота пласта постепенно исчезает плужная подошва. Все это способствует уменьшению плотности почвы.
По некоторым данным (Борин А.А., Мельцаев И.Г., 1995) отвальная и безотвальная технологии обработки не оказывают значительного влияния на плотность почвы. Исследованиями НИИИСХ Северо-Востока установлено, что величина равновесной плотности дерново - подзолистых почв составляет 1,33-1,37 г/см3 летом в период вегетации зерновых, а так же весной на фоне осеннего рыхления пахотного слоя (Макаров И.П., Кошкин П.Ф., 1979). На основе этого они объясняют получение близких по величине урожаев при отвальной вспашке и поверхностных обработках, особенно в первые годы их проведения.
Многие авторы отмечают, что под влиянием приемов обработки почвы изменяется содержание продуктивной влаги, увеличивается водопроницаемость и влагоемкость почвы (Киреев А.К., 1981; Наумов С.А., Иваницкая Е.И., 1982; Евминов В.Н., 1984). Плотность сложения почвы влияет на величину ее водопроницаемости. Причины возрастания водопроницаемости почвы при ее систематической бесплужной обработке в следующем. При оставлении стерни, мульчи на поверхности почвы, устраняется почвенная корка, что повышает инфильтрационную способность почв. Кроме того, в почве возрастает населенность мезофауны, особенно дождевых червей, через ходы которых идет водопоглощение.
По данным исследований, проведенных в Нижегородской области В.Г. Заикиным и В.В. Ивениным (2003) поля, обработанные с осени плоскорезами, накапливают к весне больше влаги, чем вспаханные. Эти ученые считают, что в условиях дерново-подзолистых почв это чаще является отри цательным моментом, т.к. почва весной дольше не поспевает и сроки сева ранних яровых культур отодвигаются дальше от оптимальных.
Учитывая, что в Удмуртии два года из трех, как правило, засушливые, по мнению Башкова А.С. с авторами (1999) особое внимание следует уделять влагосберегающим приемам обработки почвы.
Реакция культур и продуктивность 9-польного зернопаротравяно-пропашного севооборота при различных системах основной обработки почвы и внесения удобрений
По оценке экспертов Международной продовольственной организации (ФАО) общим показателем национальной продовольственной безопасности страны служит производство зерна на душу населения. Считается, что для удовлетворения разнообразных потребностей народного хозяйства требуется производить зерна на 1 человека 800-1000 кг. В Удмуртии в середине 90х годов производство зерна на душу населения составляло 593 кг. До начала 90х годов осуществлялись ежегодные централизованные поставки в республику 250 тыс. т продовольственной пшеницы и до 100 тыс. т фуражного зерна для производства комбикормов. Объемы производства зерна определяются посевной площадью и урожайностью. В Удмуртской Республике в 90х годах 20 века для обеспечения населения основными продуктами питания и общественного животноводства кормами с учетом размещения сельскохозяйственных культур в севооборотах на долю зерновых культур приходилось 49,6 %, в том числе на яровые зерновые - 32,5 %, озимые - 20,0 %, на пропашные -1,6 %, на многолетние травы - 21,6 %, на однолетние травы - 6,9, силосные культуры - 9,0, лен - 1,0, другие культуры - 1,0 , чистый пар - 9,4 % (Научные основы..., 1984). Сложившаяся структура посевных площадей в Удмуртской Республике на тот период отвечала предъявляемым к ней требованиям, Поэтому взятый для изучения 9-польный зернопаротравянопропашной севооборот (чистый пар - озимая рожь - картофель - яровая пшеница + клевер -клевер I г.п. - клевер II г.п. - озимая рожь - ячмень - овес) отражал структуру посевных площадей на начало 90х годов в Удмуртии. В этом севообороте на долю зерновых культур приходилось - 55,5 %, в т. ч. озимые - 22,2 % и яровые зерновые - 33,3; на многолетние травы - 22,2 %, картофель - 11,1 %, чистый пар - 11,1 %. То есть, взятый для изучения севооборот был типичным для Удмуртии. В условиях современного адаптивно-ландшафтного земледелия для поддержания эффективного плодородия почвы, улучшения агрофизических и агробиологических ее свойств необходима научно обоснованная система обработки почвы в сочетании с правильным плодосменом и системой удобрений. В последние годы сложились различные мнения о системах основной обработки почвы. На изыскание возможностей минимализации обработки почвы, замены вспашки рыхлениями в ближних регионах были направлены исследования в Татарии М.И. Павлова (I960), В.Ф. Кирдина (1984), И.И. До-лотина (2001), И.И. Долотина и др. (2005), в Верхнем Поволжье - Г.Д. Аверьянова и др. (1984), в Предкамье - В.Ф. Мареева (1986). Тем не менее, эти исследования не привели к однозначным результатам, которые бы позволили полностью отказаться от отвальной обработки.
По данным НИИСХ Северо-Востока (Система ведения ..., 2001), на суглинистых почвах в зернотравяных севооборотах преимущество имеет от-вально-чизельная разноглубинная система обработки почвы. Такая система обеспечивает снижение засоренности посевов, уменьшение пораженности корневыми гнилями, повышение продуктивности севооборота при снижении энергетических затрат по сравнению с ежегодной вспашкой.
В Удмуртии вопросами основной обработки почвы занимались ученые Удмуртской Государственной сельскохозяйственной опытной станции (ГНУ УГНИИСХ) и Ижевской Государственной сельскохозяйственной академии. Мерзлякова Т.П. (1989), Венчиков А.И. (1993), Владыкина Н.И. и Юшкова Р.В. (1997), проводя исследования на дерново-подзолистых почвах, доказали возможность частичной замены отвальной обработки плоскорезным рыхлением. При этом, отмечено увеличение урожайности культур севооборота, снижение энергетических затрат и увеличение засоренности посевов. Н.А. Пегова (1987) пришла к выводу, что ежегодная безотвальная обработка эффективнее отвальной системы, при условии внесения соломы всех зерновых культур севооборота. Ученые Ижевской ГСХА (Адаптивно-ландшафтная...., 2000) предложили использовать минимальную обработку дерново-подзолистых почв, которая была разработана в учебно-опытном хозяйстве ИжГСХА «Июльское» и рекомендована как «Июльская технология возделывания зерновых культур». Основные направления в ми-нимализации обработки почвы предлагается свести к следующему:
- замена отвальной и ежегодной глубокой обработки почвы безотвальными и поверхностными обработками;
- борьба с сорняками - гербицидами;
- применение комбинированных агрегатов, обеспечивающих внесение минеральных удобрений, обработку почвы, посев.
Эта технология возделывания зерновых культур позволяет значительно повысить их урожайность и экономическую эффективность их возделывания, сохранить и приумножить плодородие почвы.
В опытах Л.А. Ленточкиной и В.М. Холзакова (1995) урожайность картофеля по минимальной обработке почвы была выше - 28,2 т/га, чем по ком- І бинированной - 26,8 и отвальной - 25,0 т/га.
Большинство ученых (Марымов В.И. и др., 1990; Голубев В.В., 1990; Гуренев М.Н., 1991; Борин А.А., Мельцаев И.Г., 1995; Холзаков В.М., 2004), которые занимались вопросами основной обработки почвы, считают, что только комплексное применение севооборота, удобрений и рациональной обработки почвы обеспечит получение стабильных урожаев сельскохозяйственных культур, сохранение плодородия почвы.
По статистическим данным (Величко В.А., Попов П.Д., 2001) в последние годы в России применение минеральных удобрений уменьшилось в 8 раз, органических - в 5 раз, а вынос элементов питания с урожаем превышает их внесение в почву в среднем в 4 раза. В Удмуртии, по данным Башкова А.С. (2001), практически полностью прекращено фосфоритование и известкование почв, применение органических удобрений в расчете на гектар пашни упало до 1 т, снижено внесение минеральных удобрений (NPK) до 10-15 кг/га. Невысокое естественное плодородие дерново-подзолистых почв для положительного баланса гумуса требует внесения органических удобрений не менее 10 т/га севооборотной площади, а также ежегодное внесение минеральных удобрений, покрывающее вынос элементов питания с урожаем. Поэтому в Удмуртии за 1981-1990 гг. была проделана значительная работа по повышению плодородия почв, что позволило стабилизировать уровень кислотности дерново-подзолистых почв на уровне рН - 5,0, содержание подвижного фосфора почвы - 119 мг/кг, обменного калия - 78 мг/кг. При среднестатистических значениях применения органических и минеральных удобрений существует значительное число хозяйств, где удобрения почти не применяются, а в другой части хозяйств их вносится минимальное количество. Исходя из этого, были выбраны дозы органических и минеральных удобрений в схеме опыта.
Влияние систем обработки почвы и внесения удобрений на химический состав и качество урожая культур севооборота
Систематическое внесение органических и минеральных удобрений повышает содержание общего азота, фосфора и калия в зерне (Таланов И.П., 2003а).
Проводя исследования в зернопаротравянопропашном севообороте, где дважды вносилась солома озимой ржи, выявлено, что внесение органических удобрений один раз за ротацию севооборота в пару в дозе 90 т/га, минеральных удобрений в среднегодовой дозе N30P30K30 и Различные системы обработки почвы не оказали существенного влияния на химический состав культур севооборота. Содержание в зерне общего азота в среднем составило 1,63-1,88 % (см. таблицу П.1), фосфора- 0,74-0,84 % (см. таблицу П.2), калия - 0,68-0,74 % (см. таблицу П.З).
Зерно яровой пшеницы в Нечерноземной зоне является ценным компонентом в рационе групп сельскохозяйственных животных как высокобелковый концентрированный корм, а также не редко отвечает требованиям Ш товарного класса, позволяющий производить хлебобулочные изделия без использования улучшителей. Исследуемые нами технологические приемы оказали следующее влияние на массовую долю клейковины пшеницы (таблица 26). Внесение навоза один раз за ротацию севооборота в пару в дозе 90 т/га (фактор А) создало более благоприятные агрофизические (см. таблицу Д.7), агрохимические (см. таблицы 3.1, ИЛ, К.1) и биологические условия (см. таблицы Н.7, Н.8, Н.9) для роста и развития яровой пшеницы. Поэтому содержание массовой доли клейковины зерна яровой пшеницы в этом варианте было выше на 3,4 % в сравнении с контролем (27,8 %; HCP0j = 0,2 %). Внесение минеральных удобрений (фактор С) также повысило массовую долю клейковины зерна яровой пшеницы на 1,2 % в сравнении с контролем (28,6 %; HCPos = 0,4 %). Проведение комбинированной обработки почвы в севообороте (фактор В) не повлияло на качество зерна. Возможно вследствие того, что в усло виях вегетационного периода 1997 года за май-август количество осадков в среднем было больше на 63 % среднемноголетних (см. таблицу 4).
Анализ сочетаний изучаемых технологических приемов, выявил, что применение комбинированной обработки почвы с внесением органических и минеральных удобрений увеличило массовую долю клейковины зерна яровой пшеницы до 31,6 %. Самая низкая массовая доля клейковины зерна яровой пшеницы - 26,0 % получена по отвальной вспашке без органических и минеральных удобрений. Безусловно, на этом варианте элементов питания содержалось меньше (см. таблицы 3.1, ИЛ), а при самой высокой плотности почвы (см. таблицу Д.7) водопотребление на формирование 1 т зерна оказалось самым высоким (см. таблицу ЕЛ9). Таким образом, массовая доля клейковины зерна яровой пшеницы с подсевом клевера, при достаточном количестве осадков, зависела от питательного режима почвы и агрофизических свойств почвы (плотность, водопотребление).
Картофель, благодаря высокому содержанию крахмала в его клубнях, является ценной продовольственной культурой. Проведенные нами исследования показали следующие результаты действия изучаемых технологических приемов на содержание крахмала (таблица 27). Так, применение навоза не оказало однозначного влияния на содержание крахмала. Обусловлено это, на наш взгляд, тем, что данное органическое удобрение своё эффективное действие проявило в увеличении урожайности клубней (прибавка составила 1,07 т з.ед./га, или 20 % по сравнению с контрольным вариантом, см. таблицу Б.2). Не выявлено положительных результатов в действии комбинированной системы обработки и минеральных удобрений по сравнению с соответствующими контрольными вариантами по фону навоза, т.к. эти технологические приёмы повлияли на увеличение урожайности клубней. Достоверное увеличение содержания крахмала в клубнях картофеля отмечено на фоне без навоза как от применения минеральных удобрений (на 0,7 %), так и от комбинированной системы обработки почвы (на 1,4 %) по сравнению с контрольными вариантами (соответственно 17,8 и 17,4 %\ HCPos= 0,7 и 0,5 %).
3.4 Влияние систем основной обработки почвы и внесения удобрений на её агрофизические свойства
Важным фактором повышения продуктивности растений являются физические свойства почвы, которые влияют на водный, воздушный, тепловой и питательный режимы почвы, а также на развитие корневой системы. Передовой практикой и опытами научных учреждений установлено, что правильная обработка почвы изменяет строение пахотного слоя, улучшает ее водно-физические и биологические свойства.
Безусловно, сельскохозяйственные растения могут давать высокие и стабильные урожаи только в условиях оптимальной плотности пахотного слоя почвы. Исследованиями, проведенными в различных регионах России и на различных типах почвы, установлено, что оптимальная плотность почвы для зерновых культур находится в пределах 1,10-1,30 г/см3, для пропашных -1,0-1,2 г/см3. Проводя многочисленные исследования в Нечерноземной зоне Российской Федерации, Кочетов И.С. (1990) сделал вывод, что при плотности почвы ниже 1,1 и выше 1,3 г/см3 ухудшаются водно-воздушный, тепловой и питательный режимы, а также условия жизнедеятельности почвенной микрофлоры и, как следствие, накопление в доступной форме элементов питания. В результате замедляются рост и развитие растений, снижается урожайность сельскохозяйственных культур. При этом ряд ученых считают, что оптимальная плотность для песчаных и супесчаных почв находится в пределах 1,30-1,35 г/см3. По данным НИИСХ Северо-Востока (Макаров И.П., Кошкин П.Ф., 1979) величина равновесной плотности дерново-подзолистой почвы в период вегетации зерновых культур составляет 1,33-1,37 г/см3. На основе этого они объясняют получение близких по величине урожаев по отвальной вспашке и поверхностных обработках, особенно в первые годы.
Влияние систем основной обработки почвы и внесения удобрений на её агрохимические свойства и биологическую активность
Влияние приемов основной обработки почвы на ее агрохимические показатели изучаются многими исследователями. Однако считать этот вопрос окончательно решенным нельзя, т.к. мнения различных авторов отличаются.
Ряд авторов считают, что многократные, глубокие отвальные обработки за счет вовлечения элювиального и аллювиального горизонтов, приводят к ухудшению физико-химических свойств почвы, возрастанию ее кислотности, уменьшению суммы поглощенных оснований (Мосин В.Н., 1988; Бениддов-ский А.А. и др., 1990).
Результаты, полученные в Пензенском научно-исследовательском институте сельского хозяйства (Немцев Н.С., 1993), свидетельствуют о том, что при замене вспашки безотвальной обработкой под все культуры и минимальной под яровые зерновые увеличилось накопление органического вещества на 8 т/га сухого вещества, гумуса на 0,1-0,2 %, гидролизуемого азота на 0,2 %, фосфора и калия соответственно на 3,0-4,9 и 2,5-3,9 мг/100 г почвы. На такое преимущество безотвальных обработок при оптимальном уровне питания и плодородия почвы, как: благоприятный азотный режим с преобладанием нитратного азота; улучшение фосфорно-калийного питания и урожайность, не уступающая вариантам со вспашкой, отмечают В.В. Судаков с авторами (1990).
Многие авторы указывают на снижение содержания нитратов при плоскорезной обработке на черноземах, особенно в первой половине вегетации в результате более позднего поспевания и медленного прогревания почвы (Кузина В.П., Корчагин В.А., 1976; Иванов П.К., 1976; Мухортов Я.Н, 1984; Чуданов И.А., 1976а, 1980). Снижение нитратов могло быть вызвано также активным использованием его почвенными микроорганизмами (Мишустин Е.Н., 1972; Кашинская В.К., Охинько И.П., 1983). В результате применения безотвальной обработки проявляется выраженная дифференциация пахотного слоя по уровню плодородия. Так, в слое почвы 0-15 см содержание щелочногидролизуемого азота по отвальной обработке составило 78 мг, по плоскорезной - 83 мг, подвижного фосфора соответственно 176 и 200 мг, обменного калия - 88 и 92 мг/кг почвы. Внесенные удобрения при плоскорезном рыхлении в основном аккумулируются в верхнем (0-15 см) слое почвы, а в нижний слой (15-30 см) проникают в значительно меньших количествах. При вспашке распределение внесенных удобрений в почве происходит более равномерно. Следовательно, длительное использование безотвальной обработки почвы, как основной, вызывает дифференциацию верхней и нижней части пахотного слоя по плодородию в пользу верхней, что ухудшает питание растений из-за быстрого просыхания этого слоя в перерывах между осадками (Таланов И.П., 20036).
В Удмуртии изучением дифференциации пахотного слоя дерново-подзолистых почв занимался Холзаков В.М. (2004). По его данным наиболее плодородными свойствами обладает слой почвы 0-10 см, на котором растения формировали наибольшую площадь листьев и фотосинтетический потенциал посевов. Внесение минеральных удобрений при безотвальной обработке снизило микробиологическую активность, и в итоге проявился консервирующий эффект по отношению к органическому веществу почвы. Это подтвердилось и данными агрохимического анализа почвы по слоям. При этом, он считает, что проведение глубоких обработок 1 раз в 4 года при наличии дифференциации пахотного слоя с верхним расположением более плодородного слоя не приводит к снижению урожая по сравнению с ежегодной вспашкой.
Это дает основание на проведение разноглубинной обработки, возможности сочетания поверхностного рыхления, безотвальных и отвальных обработок в севообороте. На светло-серых лесных почвах Горьковского сельскохозяйственного института экономически наиболее выгодной оказалась разноглубинная основная обработка, с чередованием глубины от 8-Ю до 28-30 см, с разрывами между минимальными и глубокими обработками не более 2-3 лет (Нарциссов В.П., 1980). На высокую эффективность плужно-поверхностных обработок указывают авторы, проводившие исследования в Нечерноземной зоне России (Наумов С.А., Иваницкая Е.И., 1982; Сдобников С.С., 1983; Салова Т.М. и др., 1984; и др.). В Татарии лучшие результаты получены при чередовании плоскорезной обработки со вспашкой (Ахметсаги-ров К.С., Аверьянов Г.Д., 1981; Аверьянов Г.Д, и др., 1984).
В Нечерноземной зоне установлено варьирование эффективного плодородия разных частей пахотного слоя в течение вегетационного периода, сохранение различий по плодородию верхней и нижней частей пахотного слоя и общего уровня плодородия при активном перемешивании обеих частей (Пестряков В.К., 1984; Беденчук Н.Ф., 1984; Пупонин А.И., 1984).
Чередование вспашки и безотвального рыхления улучшает условия питания растений. В этом плане безотвальная обработка в течение 3 лет с последующей вспашкой обеспечивает более благоприятное сложение пахотного слоя за счет перемещения верхней более плодородной его части вниз, где как правило, в течение вегетационного периода имеется доступная влага для формирования урожая (Ахметсагиров К.С., Аверьянов Г.Д., 1981).
В результате длительного применения минеральных удобрений повышается содержание в почве подвижных форм минеральных элементов - азота, фосфора, калия. Однако, одновременно с этим, они оказывают отрицательное действие на некоторые агрохимические свойства почв - увеличивается их гидролитическая кислотность, уменьшается сумма поглощенных оснований и степень насыщенности поглощающего комплекса почвы, снижается содержание обменного кальция и магния, возрастает количество подвижного алюминия (Минеев В.Г., Ремпе Е.Х., 1990; Igonin М. L, 1995).
В данной работе проводится анализ полученных результатов в комплексных исследованиях эффективности систем основной обработки почвы при различной насыщенности органическими и минеральными удобрениями зернопаротравянопропашного севооборота за вторую ротацию (1994-2002 гг.). Перед началом второй ротации в 1993 году все агрохимические свойства почвы, ее питательный режим имели показатели с учетом влияния на конец первой ротации зернопаротравянопропашного севооборота (1985-1993 гг.), которые представлены в таблице А.4. Они уже имели сложившиеся отличия по изучаемым факторам, особенно по органическим удобрениям (фактор А).
Нашими исследованиями (1994-2002 гг.) установлено, что решающее влияние на питательный режим почвы, ее агрохимические свойства оказывают условия увлажнения, биологическая активность почвы, приемы основной обработки почвы и удобрения.
