Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние вопросов по технологическим приемам возделывания сои при орошении 8
2 Условия и методика проведения исследований 31
3 Влияние основной обработки почвы на продуктивность и эффективность орошения сои на зерно 51
3.1 Поливной режим сои на зерно 51
3.2 Влияние основной обработки на агрофизические свойства почвы 54
3.3 Влияние основной обработки почвы на засоренность посевов сои 63
3.4 Влияние основной обработки почвы на рост и развитие сои на зерно 66
3.5 Влияние основной обработки почвы на продуктивность сои на зерно 77
3.6 Суммарное водопотребление сои при различных способах основной обработки почвы 79
4 Влияние элементов агротехники на продуктивность сои при орошении 87
4.1 Предшественники сои в звеньях орошаемых севооборотов 87
4.1.1 Влияние предшественников на агрофизические и агрохимические свойства почвы 89
4.1.2 Влияние предшественников на засоренность посевов сои 92
4.1.3 Влияние предшественников на рост и развитие сои на зерно 96
4.1.4 Влияние предшественников на продуктивность и водопотребление сои на зерно 106
4.2 Обработка почвы до посева сои и в период вегетации растений 110
4.2.1 Обработка почвы в предпосевной период 112
4.2.2 Обработка почвы в период вегетации 120
4.3 Химическая обработка орошаемых посевов сои 124
5 Экономическая и энергетическая оценка возделывания сои на зерно на орошаемых землях 129
5.1 Экономическая и энергетическая оценка технологического процесса возделывания сои при различных способах основной обработки почвы 129
5.2 Оценка экономической эффективности звеньев орошаемых севооборотов 133
5.3 Оценка экономической эффективности безгербицидной технологии возделывания сои 135
Выводы 137
Предложения производству 140
Список использованной литературы 141
Приложения 158
- Современное состояние вопросов по технологическим приемам возделывания сои при орошении
- Влияние основной обработки на агрофизические свойства почвы
- Влияние предшественников на продуктивность и водопотребление сои на зерно
- Оценка экономической эффективности звеньев орошаемых севооборотов
Введение к работе
Актуальность проблемы. Острый дефицит белка в питании человека и в кормлении животных становится все более трудноразрешимой проблемой. Соя одна из самых перспективных культур, которая позволяет решить эту проблему быстро и эффективно, с наименьшими затратами, так как в ее семенах содержится до 21 % масла и 50 % белка, уникального по аминокислотному составу и близкого к белку животного происхождения.
Основными производителями и потребителями сои на сегодняшний день являются США, Бразилия, Аргентина, Китай, Япония, Франция, Германия, Италия. Мировое валовое производство сои в 2003 году достигло 190 млн тонн, посевные площади составили 83,6 млн га. В России посевные площади сои составили 350 тыс. га с валовым производством 423 тыс. тонн, при потребности, по крайней мере, в 5 млн тонн. Хотя научные исследования показывают, что соя хорошо произрастает на Дальнем Востоке, в Поволжье, на Северном Кавказе, где урожайность в опытных хозяйствах научных учреждений достигает 3-4 т/га, в производственных условиях она остается низкой. Так, в 2003 году средняя урожайность зерна по стране составила всего 1,37 т/га.
Наряду с другими причинами низких урожаев сои, немалую роль играет недостаточная изученность некоторых вопросов агротехники. Поэтому усовершенствование таких важных элементов технологии возделывания сои при орошении, как подбор предшественников, способов основной обработки почвы и ухода за растениями, обеспечивающих повышение урожайности сои, экономию материальных и энергоресурсов, сохранение и улучшение экологической обстановки в регионе является весьма актуальной.
Цель работы — усовершенствовать элементы агротехники сои на орошаемых черноземах, обеспечивающие повышение урожайности, ресур-со- и энергосбережение.
Задачи исследований:
обосновать рациональные способы основной обработки почвы под сою на орошаемых черноземах;
оценить влияние предшественников в звеньях орошаемых севооборотов на рост, развитие и урожайность сои;
изучить суммарное водопотребление сои при различных способах основной обработки почвы и при возделывании в различных звеньях орошаемых севооборотов;
изучить влияние агротехнических способов ухода за посевами (культивация, боронование, прикатывание, окучивание с присыпанием сорных растений в рядке) на урожайность сои при орошении;
изучить влияние химического способа борьбы с сорной растительностью на засоренность посевов сои при орошении и на урожайность;
провести экономическую и энергетическую оценку усовершенствованной технологии возделывания сои.
Научная новизна заключается в следующем:
определены зависимости роста, развития и урожайности сои от способов основной обработки почвы и предшественников в звеньях орошаемых севооборотов;
дана оценка водопотреблениясои при различных способах основной обработки почвы и при возделывании в различных звеньях орошаемых севооборотов;
дана оценка новых агротехнических способов борьбы с сорной растительностью по безгербицидной технологии;
обоснованы сроки и способы применения гербицида Пивот для борьбы с сорной растительностью в посевах сои при орошении.
Основные положения, выносимые на защиту:
оценка способов основной обработки почвы под сою на орошаемых черноземах;
оценка предшественников сои в звеньях орошаемых севооборотов;
суммарное водопотребление сои при различных способах основной обработки почвы и при возделывании в различных звеньях орошаемых севооборотов;
эффективность агротехнических способов ухода за посевами сои (культивация, боронование, прикатывание, присыпание и окучивание);
влияние химического способа борьбы с сорной растительностью на урожайность сои при орошении;
экономическая и энергетическая оценка усовершенствованной технологии возделывания сои при орошении.
Достоверность результатов подтверждается большим объемом экспериментальных исследований, выполненных с применением апробированных современных методик, применением стандартных методов математического анализа и данными производственной проверки.
Практическая ценность работы определяется разработкой важных элементов агротехники сои на орошаемых черноземах, позволяющих усовершенствовать технологию возделывания сои и получать высокие урожаи при рациональном использовании материальных и энергетических ресурсов.
Материалы исследований вошли составной частью в отчеты о НИР, выполненные в 1992-1995 гг. по темам 2.0 (1.1.1) (ОНТП «Плодородие») «Разработать систему севооборотов с использованием энергосберегающих технологий обработки почвы и возделывания сельскохозяйственных культур на мелиорированных землях в соответствии с природоохранными требованиями», 05.02 «Разработать системы проектирования комплексных мелиорации и ресурсосберегающих технологий, обеспечивающих выращивание программируемого урожая с учетом экологических требований», 23-ОВ/1.1.6 (ОНТП «Мелиорация и гидротехника») «Технология возделывания, переработки и использования высокобелковой и масличной культуры соя в орошаемых и богарных условиях Юга России», а также при подготовке зональных систем земледелия в 2001 г. в разделе «Технология воз-
делывания сои».
Личный вклад автора заключается в постановке целей и задач исследований, выборе методик и проведении исследований, подготовке диссертации, выводах и предложениях производству.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях НГМА, ФГНУ «РосНИИПМ» в 1995-2003 гг., ВНИИОЗ в 2001 г., ВНИИМК в 2004 г., на практических зональных и региональных семинарах, проводимых МСХиП Ростовской области в 1999-2004 гг. Опытно-производственная проверка разработанной технологии проводилась в базовом хозяйстве НПС «Соя» ЗАО «Нива» Веселовского района Ростовской области в 2000-2004 гг. на площади 800 га. Разработанные элементы агротехники вошли составной частью в «Рекомендации по технологии возделывания и переработки сои на орошаемых землях Ростовской области», награжденные в 2002 г. медалью ВВЦ.
Публикация работ. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений к основному тексту. Содержание работы изложено на 193 страницах, в том числе 140 страницах основного текста. Диссертационная работа содержит 39 таблиц, 20 рисунков, 22 приложения. Список использованной литературы включает 184 источника, в том числе 19 иностранных авторов.
Современное состояние вопросов по технологическим приемам возделывания сои при орошении
Главная цель основной обработки почвы - качественно заделать удобрения и пожнивные остатки, создать благоприятный почвенный режим, сохранить влагу после уборки предшествующей культуры, создать наилучшие условия для накопления ее в осенне-зимний период, а также очистить почву от сорняков [7,45, 84].
В условиях Дальнего Востока на лугово-черноземных почвах наиболее эффективна отвальная зяблевая вспашка плугом с предплужником на глубину гумусового горизонта - такая обработка значительно увеличивает общую скважность почвы [108, 133, 160], либо чередование плоскорезной обработки с отвальной вспашкой - такая система обработки повышает урожайность сои на 1,3-1,6 ц/га по сравнению с ежегодной плоскорезной [28, 79]. При засорении полей, отведенных под сою многолетними корневищными сорняками необходимо предварительное проведение лущения стерни и сочетание вспашки с боронованием и прикатыванием, а при преобладании однолетних сорняков целесообразна ранняя (августовская) вспашка вслед за уборкой предшествующей культуры [77, 78, 158].
Так же дифференцируют основную обработку почвы в зависимости от засоренности поля в условиях Саратовской области. При появлении в посевах предшественника многолетних корнеотпрысковых сорняков сразу же после его уборки поле лущат, а через 12-14 дней поле пашут плугами с предплужниками на глубину 28-30 см [138].
На поливных землях юга Казахстана система основной обработки почвы включает в себя двукратное лущение дисковыми лущильниками: лущение стерни после уборки предшественника, полив, повторное лущение после подсыхания почвы [66].
Исследования способов основной обработки почвы под сою в условиях Молдовы на черноземах обыкновенных выявили преимущества рыхления плоскорезом на 10-12 см, что обеспечило урожай зерна сои 22,6-24,6 ц/га в зависимости от предшественника. Урожайность того же уровня обеспечила вспашка на глубину 25-27 см. Увеличение же глубины рыхления плоскорезом до 20-22 см привело к потере 1,5 ц зерна с каждого гектара [19,43].
Для условий Крыма традиционна тщательная подготовка почвы под посевы сои: осенняя вспашка на глубину 15-20 см с последующей планировкой длиннобазовым планировщиком, подъем зяби на глубину 25-27 см и выравнивание тяжелыми культиваторами [35].
Среди изучаемых на выщелоченных малогумусных тяжелосуглинистых черноземах Краснодарского края вариантов основной обработки почвы наиболее эффективной оказалась вспашка на 25-27 см. По сравнению с дискованием на глубину 10-12 см и чизелеванием на 35-40 см этот прием сыграл преимущественную роль в улучшении агрофизического, гербологического, фитосанитарного состояния ценозов сои и активизации продукционного процесса в них [14, 17].
В этих же условиях хорошие результаты дает интенсивная основная обработка после рано убираемых озимых зерновых. Для уничтожения малолетних сорняков в верхнем слое почвы рекомендуется обработка по типу полупара, а при наличии многолетних корнеотпрысковых сорняков -сочетание послойной обработки, включающей дисковое лущение на глубину 10-12 см, лемешное лущение на 12-14 см или мелкую (на 16-18 см) и затем глубокую (на 30-32 см) вспашку с внесением за 10-12 дней гербицидов группы 2,4-Д по хорошо отросшим всходам многолетников. Этот метод позволяет за 1 сезон уничтожить 95 % корнеотпрысковых сорняков [150]. Как показали исследования, в условиях нижнего Поволжья на светло-каштановых тяжелого и среднесуглинистого механического состава почвах лучшие условия для развития сои создаются при комбинированной обработке с вертикальным рыхлением и формированием прерывистых борозд. При этом способе подготовки почвы и ленточном внесении органо минерального удобрения была получена максимальная урожайность -36 ц/га зерна сои, что на 14,3 % больше по сравнению со вспашкой [26].
Ученые Саратовского СХИ предлагают широко использовать под сою полупаровую или паровую систему обработки почвы после уборки яровой пшеницы и злаково-бобовой смеси. Они отмечают, что полупаровая обработка почвы после злаково-бобовой смеси повышает урожайность зерна сои на 1,5-2 ц/га [64].
Нулевая обработка почвы, практикуемая американскими производителями сои, дает достоверную прибавку урожайности только в течение одного года в богарных условиях на пылевато-суглинистых гаплустолях и предполагает дополнительное использование гербицидов [177, 181]. Глубокая обработка песчаных почв увеличивает урожай сои на 35-48 % в сравнении с вариантами без обработки [171]. В то же время исследования американских ученых не выявляют достоверных различий в урожайности сои в зависимости от способов основной обработки почвы [184]. Таким образом, в различных природно-климатических условиях и на разных почвах основная обработка почвы под посевы сои имеет свои особенности, включает различные приемы и выполняется различными техническими средствами.
Влияние основной обработки на агрофизические свойства почвы
В условиях орошения одним из значимых условий, определяющих уровень продуктивности сои на зерно, является создание оптимальной плотности сложения почвы. От этого показателя зависят не только водный и воздушный режимы почвы, но и условия жизнедеятельности в ней почвенных микроорганизмов и развития корневой системы растений.
По многолетним данным, величина плотности сложения почвы в слое 0-30 см в весенний допосевной период равнялась 1,21 т/м (см. таблицу 2). Увеличение глубины рыхления плоскорезом до 15-16 см способствовало уменьшению плотности пахотного слоя почвы, но она оставалась выше, чем при вспашке. Вспашка на 25-27 см позволяла лучше взрыхлить почву и перераспределить пожнивные остатки по всему пахотному слою и тем самым уменьшить плотность сложения с 1,24-1,27 т/м3 при мелкой 10-12 см и 15-16 см плоскорезной обработке до 1,21-1,19 т/м при вспашке и безотвальной обработке до 40 см (таблица 9, рисунок 5).
Исходная плотность почвы, определяемая весной до проведения механизированных работ, в дальнейшем изменялась как под воздействием последующих обработок, разрыхляющих поверхностный слой, так и иод воздействием ходовых частей тракторов и механизмов и поливов, которые приводили ее к уплотнению. Так, данные по плотности почвы, определяемые в фазу налива бобов (через 60-65 дней после всходов), показали, что на всех орошаемых вариантах плотность почвы в слое 0-30 см увеличивалась на 0,02-0,03 т/м3, но в меньшей мере на вариантах 1-3, где рыхление почвы проводилось на глубину от 25 до 40 см. Здесь она составила 1,21-1,24 т/м , против 1,27-1,30 т/м3 при плоскорезной обработке.
Начиная с фазы налива бобов, прослеживалось влияние поливов на плотность почвы, и на орошаемых вариантах опыта плотность оказалась выше на 0,01-0,02 т/м3 в сравнении с неорошаемыми. По абсолютной величине 1,30 т/м3 она была наибольшей при плоскорезной обработке на 10-12 см, что на 0,06 т/м3 или на 5 % больше, чем при вспашке.
Способы обработки почвы в этот период не проявили существенного влияния на плотность подпахотного слоя почвы 30-60 см, за исключением варианта 3 при рыхлении на глубину 40 см, где она была на 0,04 т/м3 ниже, чем на контроле и на 0,05 т/м3 ниже, чем при поверхностных обработках. После смыкания рядков сои обработка почвы в междурядьях не проводилась, а капли воды при поливе попадали на вегетирующие растения, а не на почву. Поэтому к концу вегетации плотность почвы не увеличивалась, даже наблюдалась тенденция к снижению ее по сравнению с плотностью в фазу налива бобов. Этому способствовала и способность почвы стремиться к природному равновесному состоянию. В результате обработки опытных данных за разные годы исследований получены зависимости плотности сложения пахотного 0-30 см слоя почвы от глубины обработки по различным периодам, характеризующиеся тесным корреляционным отношением (рисунок 6).
Влияние предшественников на продуктивность и водопотребление сои на зерно
Анализ уровня урожайности показал, что свои продукционные возможности соя реализовала в различной мере в зависимости от предшественника.
К уборке наиболее высокая выживаемость растений сои была отмечена на варианте 1 многолетние травы - многолетние травы - озимая пшеница и составила 95,6 % (приложение К). Удаление сои от пласта многолетних трав снизило процент сохранившихся к уборке растений до 94,2 %. Наименьшая густота растений в конце вегетации оказалась на варианте после кукурузы на зерно 419 и 428 тыс. шт./га, при этом применение гербицида 2,4Д в технологии обеспечило повышение процента выживаемости всего на 0,5 %. На варианте после предшественника картофеля к уборке выжило 448 тыс. шт./га или 92,7 % растений сои.
Наибольшим уровень продуктивности сои оказался на варианте многолетние травы - многолетние травы - озимая пшеница, здесь соя сформировала в среднем за три года исследований урожай 3,31 т/га зерна (таблица 27, приложение Р), что превысило урожай на контрольном варианте на 0,21 т/га или 6,8 %. Предшественник кукуруза на зерно, независимо от применения гербицида, снизил урожайность зерна сои практически одинаково — на 12,3 и 11,0 % от контроля, картофель - на 7,4 %. На всех вариантах опыта изменение урожайности относительно контроля оказалось статистически значимым.
Анализируя данные таблицы 27, можно сделать вывод, что кукуруза на зерно и картофель, как предшественники орошаемой сои, обеспечивают практически одинаковый уровень ее продуктивности. Урожайность сои в звеньях севооборотов на вариантах 3,4 и 5 разнилась на 0,04-0,15 т/га, и это изменение оказалось в пределах наименьшей существенной разности.
Суммарное водопотребление сои в среднем за 3 года исследований изменялось в зависимости от предшественников в интервале 4640-4760 м /га и было наибольшим при возделывании сои в звене севооборота многолетние травы - многолетние травы - озимая пшеница (таблица 28). При одинаковом пороге увлажнения в 75-80 % НВ в слое почвы 0,6 м количество использованной из почвы влаги, которое изменялось от 216 до 337 м3/га, стало единственным фактором, влияющим на величину суммарного водопотребления, чем и объясняется небольшая разница в нем по вариантам опыта.
На варианте 1 из почвы было использовано влаги на 11,9-35,9 % больше в сравнении с другими вариантами, но это повлекло превышение величины суммарного водопотребления всего на 0,9-2,5 % соответственно. Это объясняется тем, что в структуре суммарного водопотребления влага, использованная из почвы, составила всего 7,1 %, а на долю оросительной нормы и осадков пришлось 54,9 % и 38,7 % соответственно. По другим вариантам опыта составляющие суммарного водопотребления распределились следующим образом: влага, использованная из почвы 4,7-6,3 %, осадки 39,0-39,7 %, оросительная вода 54,7-55,6 % (рисунок 20). Лучшие условия влагообеспеченности посевов сои в 1 звене севооборота позволили получить максимальный урожай сои - 3,31 т/га. На этом варианте коэффициент водопотребления составил 1440 м7т, что меньше, чем на остальных вариантах на 80-260 м3/т, то есть в звене севооборота многолетние травы - многолетние травы - озимая пшеница влага использовалась наиболее продуктивно. Наибольшее количество воды на формирование единицы урожая было потрачено на варианте 3 в звене севооборота озимая пшеница - озимая пшеница - кукуруза на зерно, где коэффициент водопотребления составил 1700 м3/га. Таким образом, в результате исследований выявлено влияние различных предшественников на продуктивность орошаемой сои. Максимальный урожай - 3,31 т/га зерна - сформировался при выращивании сои в звене севооборота многолетние травы - многолетние травы - озимая пшеница - соя (вариант 1). На этом варианте коэффициент водопотребления 1440 м /га оказался самым низким, что говорит о наиболее продуктивном расходовании влаги для формирования каждой тонны урожая.
Оценка экономической эффективности звеньев орошаемых севооборотов
Для количественной оценки продуктивности звеньев орошаемых севооборотов, включающих сою на зерно, был произведен расчет экономической эффективности производства совокупной сельскохозяйственной продукции в звеньях севооборотов (таблица 38). Выручка от реализации продукции рассчитывалась с учетом сложившихся на 01.01.2004 г. цен на сельхозпродукцию и фактического уровня урожайности сельхозкультур. Выручка от реализации зеленой массы многолетних трав определялась с учетом цены кормовой единицы. Урожайность сельхозкультур за годы исследований находилась в следующих пределах: многолетние травы 43-46 т/га, озимая пшеница 5,0 5,7 т/га, кукуруза на зерно 6,8-7,3 т/га, картофель 20,9-22,4 т/га.
Для расчета прямых затрат использовались технологические карты возделывания включенных в звенья севооборотов сельхозкультур. Совокупные затраты были увеличены с учетом обязательных выплат. Анализ экономической эффективности показал, что максимальный чистый доход был получен на варианте 5 в звене севооборота многолетние травы — озимая пшеница - картофель - соя и составил 98,1 тыс. руб./га. Совокупные затраты на производство сельхозпродукции в этом звене севооборота также были максимальными и составили 52,1 тыс. руб./га. Наи более рентабельными оказались звенья севооборотов на вариантах 3 и 4 озимая пшеница - озимая пшеница - кукуруза на зерно - соя на зерно, поскольку затраты на производство сельскохозяйственной продукции в этих звеньях были значительно ниже. Уровень рентабельности на этих вариантах оказался максимальным и составил 221 и 235 % соответственно.
Для оценки экономической эффективности безгербицидной технологии возделывания сои, предусматривающей замену гербицидов комплексом предпосевных, послепосевных и междурядных обработок, был разработан технологический процесс возделывания сои на зерно при орошении по предлагаемой технологии (приложение Ч). Дополнительно к рекомендуемым базовой технологией предпосевным обработкам безгербицидная технология предусматривает две предпосевных культивации, три прикаты-вания легкими катками и одно боронование в послепосевной период, исключая из технологического процесса операции по подготовке растворов гербицидов и их внесение.
Экономическая эффективность базовой, с применением двух гербицидов, и предлагаемой нами безгербицидной технологии возделывания сои определялась путем расчета прямых затрат по технологическим картам, выручки от реализации, чистого дохода и рентабельности (таблица 39). Сравнительный анализ показал, что за счет отказа от применения гербицидов прямые затраты на возделывание сои снижаются на 22 %, а дополнительные обработки увеличивают эти затраты всего на 2 %, то есть снижение прямых затрат при замене химических способов борьбы с сорной растительностью на механические составляет порядка 20 %, соответственно снижаются и совокупные затраты с 7,89 до 6,24 тыс. руб./га.
Однако за счет более высокой урожайности, а значит и выручки от реализации, более высокий чистый доход 13,91 тыс. руб./га и уровень рентабельности 175 % дает базовая технология. Неизбежное снижение урожайности сои при отказе от гербицидов влечет за собой снижение чистого дохода до 10,63 тыс. руб./га и уровня рентабельности до 170 %, т. е. на 3 %, что вполне может быть оправдано с экологических позиций.
На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы: 1) Более высокий чистый доход 14,15-15,24 тыс. руб. и рентабельность 178-181 % соя имела на орошаемых вариантах при глубокой основной обработке - вспашке на 25-27 см и безотвальной обработке на 38-40 см. Наиболее высокие затраты совокупной энергии 34,1 ГДж/га были на варианте 1 со вспашкой на глубину 25-27 см. Однако максимальная энергия урожая 116,2 ГДж/га на варианте с глубокой безотвальной обработкой на 38-40 см, обеспечила получение наибольшего КЭЭ 3,4. 2) Наиболее рентабельно производство сельхозпродукции в звене орошаемого севооборота озимая пшеница - озимая пшеница - кукуруза на зерно - соя на зерно. 3) При возделывании сои на зерно по безгербицидной технологии при снижении затрат с 7,89 до 6,24 тыс. руб./га рентабельность снижается с 175 до 170 % в сравнении с рекомендованной технологией.
