Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
2. Условия и методика проведения исследований 34
2.1. Почвенно-климатические особенности зоны проведения опытов, 34
2.2. Метеоусловия за годы проведения исследований 36
2.3. Методика проведения исследований 44
2.4. Агротехника в опыте 49
3. Агрофизические и агрохимические свойства почвы 51
3.1. Водный режим почвы 51
3.2. Объемная масса и скважность почвы 63
3.3. Питательный режим 67
4. Биологические показатели плодородия почвы 75
4.1. Биологическая активность почвы 75
4.2. Фитосанитарное состояние посевов в зависимости - от вида предшественника и фона питания 79
5. Рости развитие растений 89
5.1. Густота стояния растений 89
5.2. Морфологический и структурный анализ растений 90
6. Влияние предшественников и фонов питания на урожайность, продуктивность и качества зерна 96
6.1. Урожайность сельскохозяйственных культур 96
6.2. Продуктивность сельскохозяйственных культур .Ю2
6.3. Качество зерна 106
7. Агроэкономическая, энергетическая и экологическая оценки севооборотов и бессменных посевов , 111
7.1. Агроэкономическая оценка 111
7.2. Энергетическая оценка ; 115
7.3. Экологическая оценка 118
Выводы 120
Предложения производству 124
Список литературы
- Метеоусловия за годы проведения исследований
- Объемная масса и скважность почвы
- Фитосанитарное состояние посевов в зависимости - от вида предшественника и фона питания
- Морфологический и структурный анализ растений
Введение к работе
За последние 10 - 15 лет в Оренбуржье широкое распространение получили фермерские и крестьянские хозяйства, занимающие значительную часть пашни (876 тыс. га) и которых по области насчитывается 6,7 тысяч. Большинство из них специализируются на производстве зерна, но, в связи с их организацией возникло много проблем, связанных в первую очередь со структурой посевных площадей, специализацией и соблюдением севооборотов. Разработанные ранее научно-исследовательскими учреждениями области севообороты для коллективных хозяйств с большим набором культур и длиной ротации, для них становятся неприемлемыми. Особенно очень остро стоит вопрос в отношении использования черных паров, наличие которых при небольшом наборе культур в фермерских (крестьянских) хозяйствах может составлять от 25 до 50%, что с экономической точки зрения, на наш взгляд, становится невыгодным. С другой стороны, учитывая современный уровень агротехники, дороговизну средств защиты растений, совсем отказаться от черного пара было бы неправильно, так как он является единственным экологически чистым приемом в борьбе с сорной растительностью. Кроме того, черный пар во всех зонах области необходим для посева озимых. Однако, в зависимости от специализации хозяйства, кроме зернопаровых севооборотов в них могут найти применение зернопропашные, беспаровые севообороты, повторные и, возможно, в отдельных случаях даже бессменные посевы сельскохозяйственных культур. Но, к сожалению, все эти вопросы практически не изучались в Предуралье Оренбургской области, поэтому проведенные впервые нами исследования на базе длительного стационарного опыта в этом отношении представляют большой научный и практический интерес и являются актуальными.
Исследования выполнялись в соответствии с государственной научной программой «Разработать модели систем плодородия, адаптированные к различным агроландшафтам и агроэкологическим группам земель, обеспечивающие получение устойчивых урожаев и сохранение плодородия почвы», координируемой РАСХН (номер государственной регистрации 01.960.0.10122).
Метеоусловия за годы проведения исследований
Погодные условия 2000-2001 с.-х. года характеризуются следующими особенностями: 1. Прохладная с пониженным количеством осадков осень. 2. Теплая, с осадками выше нормы - зима. 3. Теплая, с повышенным количеством осадков в марте и огромным недобором осадков в апреле-мае, а также с наличием суховейных явлений весна. 4. Неустойчивый температурный режим летом, с чередованием жарких и холодных периодов, с большим недобором осадков (в 3 раза ниже средних многолетних), а также большим количеством суховейных дней. Высота снежного покрова на 6 марта 2001 года составляла выше 55 см. В марте выпало 36 мм осадков при норме 24. Май был теплым, но осадков выпало мало (всего 11 мм при норме 38 мм, таблица 2.2.2).
Средняя температура воздуха в июне была на 1,2 ниже среднемноголетней. Количество осадков в июне превысило среднем но го летнюю норму на 13 мм. Июль по количеству осадков оказался самым засушливым, выпало 3 мм осадков. В температурном отношении июль был на уровне среднемноголетних данных.
Метеорологические условия 2001-2002 с.-х. года Погодные условия 2001-2002 с.-х. года характеризуются следующими особенностями: щ 1. Теплая, с повышенным количеством осадков - осень. 2. Теплая, с осадками выше нормы - зима. 3.Теплая в начале весна с осадками в пределах нормы с наличием суховейных явлений. 4. Неустойчивый температурный режим летом, с чередованием жарких и холодных периодов с большим недобором (почти 50 %) осадков. Осенне-зимний период Сентябрь характеризуется теплой погодой с осадками выше нормы на 3,9%. Осадки выпадали в первой и третьей декаде. В октябре тоже преобладала теплая, в пределах многолетней, погода. Осадки выпадали во всех трех декадах. За месяц выпало 70 мм, при норме 39 мм. Ноябрь по температурному режиму был теплее многолетних показателе на 3,9С. Осадков выпало 44 мм, при норме 36 мм.
На 30 ноября высота снежного покрова составила 10 см, почва промерзла лишь на 5 см, при многолетних данных на 36 см. Декабрь характеризовался температурой близкой к многолетней (-11,1
С при многолетней -11,2 С). Осадков выпало 135,0% от нормы. Высота снежного покрова на 31 декабря составила 31 см, при многолетней норме - 16 см. Промерзание почвы было в пределах нормы (64 см при норме 69 см). Январь характеризовался повышенным температурным режимом. Необычно было во второй и, особенно в третьей декаде, когда максимальная температура доходила до +3 С.
В целом за месяц средняя температура составила -6,7 С, что на 8,1С выше среднемноголетней. Осадков выпало 34 мм (126% нормы).
Высота снежного покрова на конец месяца составила 41 см, при многолетней 25 см. Почва промерзла на 62 см, при многолетней - 95 см. В феврале преобладала теплая погода. Среднемесячная температура была на 10,8 С выше нормы (-3,6 С при многолетней -14,2 С). Осадков выпало в пределах нормы.
Высота снежного покрова прибавилась лишь на 1 см. продолжалось оттаивание почвы. На 28 февраля глубина промерзания составила 52 см, при норме 114 см.
В марте среднемесячная температура составила +0,6С при многолетней -7,3С. Максимальная температура доходила до 9С, минимальная лишь 10С. Осадков выпало 167 % от нормы (40 мм при норме 24 мм). Снега в конце месяца не было.
Апрель характеризовался резкими перепадами температуры с постоянным потеплением по декадам. В среднем за месяц температура составила среднем но гол етнюю норму.
Объемная масса и скважность почвы
Наиболее высокая объёмная масса почвы весной наблюдалась на посевах озимой ржи по черному пару.
После уборки плотность почвы по всем предшественникам и культурам за исключением паровых полей и кукурузы на силос снизилась. Это явление можно объяснить разуплотнением почвы в результате наличия остаточной влаги в пахотном слое. На посевах кукурузы, сорго на силос и в паровых полях плотность увеличилась, за счёт многократных междурядных и сплошных культивации в весенне-летний период. Она составляла по этим предшественникам и культурам от 1,17-1,18 в паровых полях, до 1,19г на 1см на кукурузе и сорго в севооборотах и до 1,21 г на 1см на сорго при бессменном возделывании. В целом объёмная масса после уборки также как и весной не выходила за пределы оптимальной равновесной плотности.
Перед уходом пашни в зиму плотность почвы вследствие проведения основной обработки на всех вариантах выравнивалась и имела очень рыхлое строение от 0,92 до 1,06г на 1см3.
Такая плотность пахотного слоя почвы способствовала увеличению потерь влаги в осенний период. Проведение основной обработки почвы являлось главной причиной отсутствия влияния предшественников на плотность почвы под вторыми и третьими культурами севооборотов, так как основная обработка выравнивала этот показатель.
Важным показателем агрофизических свойств почвы является её общая пористость, которая находится в прямой зависимости от плотности почвы.
По своему состоянию общая пористость почвы перед посевом и после уборки находилась в пределах оптимальной, это способствовало лучшему накоплению и сохранению влаги. Перед уходом пашни в зиму она составляла в пахотном слое почвы от 59 до 64%. Такая пористость способствовала более интенсивным потерям влаги за счёт её выветривания.
На основании полученных результатов исследований по агрофизическим свойствам почвы можно сделать следующие выводы: - по изучаемым вариантам плотность почвы имеет наибольшую величину перед посевом ранних зерновых культур, исключение составляют паровые поля и пропашные культуры; после уборки в результате наличия остаточной влаги в пахотном слое происходит разуплотнение почвы, что и приводит к снижению объёмной массы; - вследствие интенсивных обработок в черном пару и под пропашные плотность почвы к уборке заметно увеличивается; - проведение основной обработки почвы после уборки зерновых и пропашных культур приводит к выравниванию плотности весной будущего года по всем вариантам опыта; перед уходом пашни в зиму почва имеет рыхлое сложение, и плотность выходит за пределы оптимального и равновесного значений; - наименьшее и оптимальное значение общая пористость имеет перед посевом зерновых и их уборкой; перед уходом пашни в зиму пористость имеет самые высокие показатели, что отрицательно сказывается на сохранении влаги.
Получение высокого урожая хорошего качества невозможно без обеспечения растений необходимыми элементами питания. Это достигается внесением органических и минеральных удобрений.
Задачи применения удобрений многообразны и сводятся к увеличению запасов элементов питания. Применение удобрений особенно органических, способствует улучшению физических и физико-химических свойств почвы (плотность, твёрдость, влагоёмкость, поглотительная способность и другие).
Питательный режим почвы находится в прямой зависимости не только от применения удобрений, но и от других факторов. Использование удобрений должно быть связано со всеми приёмами земледелия: обработкой почвы, освоением севооборотов, общей оккультуренностью полей и особенностями возделывания культур.
По данным ряда авторов интенсивные обработки в пару приводят к мобилизации потенциального плодородия почвы, переходу питательных элементов в легкодоступные для растений формы (В.Н.Харчиков, 1926; В.С.Кучеров, В.И.Буянкин, 1976; А.А.Зайцева, И.П.Охинько, 1881; В.Ф.Аникович и др., 1985; Г.М.Захаров, Н.В.Федосеенко, 1988).
Особенно динамичны нитраты. При создании необходимых условий (высокая температура воздуха и нормальная аэрация) запасы нитратов в почве резко увеличиваются во много раз. В нашем опыте содержание нитратов в пахотном слое парового поля (таблица 3.3.1., приложение 12) в начале парования на удобренном фоне под озимую рожь составляло 5,2мг, Ф под яровую твердую пшеницу 6,6мг на 100г сухой почвы.
Фитосанитарное состояние посевов в зависимости - от вида предшественника и фона питания
Одним из факторов, ограничивающих величину урожая зерновых культур, является засоренность полей.
Вред, наносимый сорняками, многосторонен. Они затеняют культурные растения, снижают температуру почвы на 2-4С, из-за чего угнетается жизнедеятельность почвенных микроорганизмов (А.В.Фисюнов, 1984). Сорняки своими корнями выделяют в почву вредные для культурных растений вещества (П.П. Колмаков и др., 1974). Поэтому на засоренных полях снижается полевая всхожесть семян культурных растений, задерживается их рост и развитие корней.
Сорные растения расходуют больше влаги, чем культурные растения на создание единицы сухого вещества и иссушают корнеобитаемый слой почвы (В.Д. Паников, 1974), являются сильными конкурентами в борьбе за элементы питания (С.А. Котт, 1961).
СМ. Новицкий (1966) сообщает, что осоты берут из почвы азота в 1,5 раза и калия в 3 раза больше, чем любая зерновая культура. Лебеда обыкновенная для своего роста и формирования семян выносит с гектара почвы свыше 800т воды, до 40 кг азота, свыше 70 кг фосфора и до 100 кг. калия. Осоты, редька дикая, гречиха татарская и другие сорняки в силу своей большой облиственности испаряют много воды, затеняют культурные растения, резко снижают урожай. В посевах ранних яровых зерновых культур на опытном участке наибольшее распространение имели: из малолетних сорняков — щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L), щетинник сизый (Setaria glauca (L) Beauv), марь белая (Chenopodium album L), щирица жминдовидная (Amaranthus blitoides S Wats); из многолетних -бодяк полевой (Cirsicum arvense (L) Scor), молокан татарский (Lactuca tatarica (L) C.A.Mey), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L), осот желтый (Sonchus arvensis L).
Засоренность посевов сельскохозяйственных культур в засушливых регионах во многом зависит от погодных условий вегетационного периода. Это положение, в первую очередь, относится к малолетним сорнякам, потому что в засушливые годы при быстром иссушении верхнего слоя почвы они практически не всходят. Во влажные годы, наоборот, при громадных запасах семян в почве они интенсивно прорастают и наносят большой ущерб урожаю.
Для ранних зерновых культур малолетние поздние сорняки (они в основном распространены на опытном участке) при качественном посеве не представляют большой опасности, так как находятся в нижнем ярусе хлебов и хорошо ими подавляются. Но во влажный период второй половины лета, когда прекращается рост зерновых культур, сорняки выходят из нижнего яруса, что затрудняет в значительной степени уборку, а при задержке ее они могут даже осыпаться.
Большой вред малолетние поздние сорняки наносят урожаю пропашных культур, особенно во влажные годы. Несмотря на тщательное
соблюдение технологии их возделывания, сорняки прорастают в рядках, когда уже закончилась междурядная обработка, что в значительной степени засоряет посевы и снижает урожайность. Такую картину мы наблюдали во влажном 2003 году, когда засоренность посевов кукурузы в рядках была очень высокой, что явилось основной причиной низкой ее урожайности.
Что касается многолетних сорняков, то погодные условия вегетационного периода очень незначительно оказывают влияние на их рост и развитие, так как они образуют мощную корневую систему, которая проникает в глубь до 1 метра и более. Обычно всходы многолетников появляются даже при иссушении верхнего слоя почвы и дефиците влаги в пахотном слое.
Из всех агротехнических приемов в борьбе с сорной растительностью, предшественникам отводится особое место, из них чистый пар является самым эффективным средством.
Одной из основных задач парового поля является очищение его от сорняков, снижение потенциальной засоренности (П.С.Холопов, 1977; И.И. Гридасов, 1979; Г.В.Аверкин, 1979; Н.В.Шрамко и др., 1985; В.А. Корчагин, А.И.Щетинин, 1985;К.Г.Шульмейстер, 1985).
В засушливых условиях основной задачей чистого пара является накопление влаги и уничтожение сорной растительности. По своей значимости эти две проблемы равноценны, когда чистый пар отводится под посев озимых культур. При размещении по нему яровой твердой пшеницы так остро не стоит задача сохранения влаги в весенне-летний период парования, а на первый план выходит борьба с сорной растительностью.
В борьбе с многолетниками чистый пар - самый эффективный прием, который позволяет избавиться от них на 80-90%. Как показал наш опыт, для этого необходимо провести не менее 6-7 качественных культивации в весенне-летний период. Замена культивации в борьбе с корнеотпрысковыми сорняками двумя или более глубокими обработками не дает эффекта, так как он достигается не глубиной обработки, а истощением корневой системы поверхностными культи вациями. Такая технология ухода за паром обеспечивает чистоту поля от многолетних сорняков до 4-5 лет, что не требует применения гербицидов.
В засушливые годы чистый пар не является эффективным средством против малолетних сорняков, так как верхний слой почвы иссушается и они не всходят. В связи с этим на будущий год, на посевах яровой пшеницы при наличии большого количества семян малолетников в верхнем слое почвы наблюдается сильная вспышка засоренности.
Морфологический и структурный анализ растений
По выходу зерна с 1 га пашни первое место занимает бессменный посев ячменя. На втором месте стоят зернопаровой севооборот с озимой рожью и беспаровые, такие, как горох - мягкая пшеница - ячмень, просо - мягкая пшеница - ячмень. Продуктивность беспаровых севооборотов повышается за счет вхождения в них ячменя.
Самый низкий выход зерна получен в зернопаровом севообороте с твердой пшеницей, а также при бессменном посеве мягкой пшеницы.
По выходу с 1 га пашни кормовых единиц наилучшими показали себя севообороты с посевами кукурузы и сорго на силос, а также бессменные посевы ячменя, кукурузы и сорго на силос.
С точки зрения получения качественных кормов наилучшими считать севооборот горох - мягкая пшеница - ячмень, сорго на силос - мягкая пшеница — ячмень.
Наиболее отзывчивыми на удобрение показали себя горох и кормовые культуры.
У твердой пшеницы, хотя прибавка урожайности невелика, всего 0,13-0,27 т, но в процентном отношении она от удобрения существенно заметна.
Мягкая пшеница имеет небольшую прибавку урожайности, как в севообороте, так и в бессменном посеве, а также различный процент прибавки. Это объясняется несколькими причинами: большой процент пораженное посевов мягкой пшеницы бурой ржавчиной; удаленностью в севообороте от парового поля, где снижается последействие удобрений; засоренностью посевов как однолетними, так и многолетними сорняками.
При математической обработке урожайные данные полевого опыта были приведены и рассчитаны в кормовых единицах.
Обработка данных по севообороту с зерновыми культурами и кормовыми проводилась раздельно из-за невозможности объективной оценки севооборотов. Данные дисперсного анализа по годам исследований сводились к следующему:
В 2001 году при влиянии севооборота на продуктивность НСРооз = 0,46 т с 1га (приложение 17). Зернопаровый севооборот с твердой пшеницей уступал контролю (пар черный озимая рожь - твердая пшеница) на 1,14т с 1га, что говорит о существенной разности, нет прибавки урожайности. В беспаровом севообороте с горохом разность с контролем существенна, где превышение составило 0,82т с 1га. Беспаровый севооборот с просом уступал контролю на 0,16т с 1га, но находился в пределах HCPoos 0 46 тс 1га, разность несущественна. С существенной разностью уступали контролю бессменные посевы твердой пшеницы, мягкой пшеницы, ячменя соответственно на 0,88т, 1,00т и 0,63т с 1га.
Прибавка от удобрения существенна в вариантах: контроль и горох - мягкая пшеница - ячмень - 0,43т с 1га при НСРдаз = 0,25т с 1га. В остальных вариантах разность не существенна. Как видно из дисперсного анализа в 2001 году лучшими были севообороты: пар черный - озимая рожь - твердая пшеница и горох - мягкая пшеница - ячмень. В 2002 году при влиянии севооборота на продуктивность HCPQOS = 0,33т с 1 га корм, ед (приложение 18).
Беспаровый севооборот с горохом был на уровне контроля. Бессменный посев мягкой пшеницы превышал контроль несущественно, на 0,02т с 1га. Бессменный посев ячменя существенно превысил контроль на 0,58т с 1га. В 2002 году существенная прибавка урожайности от удобрений была получена на контроле и на мягкой пшенице бессменно соответственно 0,44т и 0,40т с 1 га при НСРдаэ = 0,17т с 1 га.
В 2003 году при влиянии севооборота на продуктивность HCPoos = 0,41т с 1 га (приложение 19). При бессменном посеве ячменя получена прибавка урожайности относительно контроля 1,12т с 1га. Остальные варианты уступали контролю, прибавка урожайности от севооборота не существенна. Существенная прибавка урожайности от удобрений в 2003 году отмечалась как на контроле 0,28т с 1га, так и на вариантах пар черный - твердая пшеница - мягкая пшеница - 0,37т с 1га, горох - мягкая пшеница - ячмень - 0,82т с 1га, твердая пшеница бессменно - 0,49т с 1га, ячмень бессменно - 0,68т с 1га.
Лучшими вариантами в 2003 году были контроль и бессменный посев ячменя. В этих вариантах была получена существенная прибавка, как от действия севооборота, так и от удобрений.
В севооборотах с кормовыми культурами за контроль взят вариант кукуруза на силос - мягкая пшеница - ячмень. В 2001 году в зависимости от действия севооборота была получена существенная прибавка по отношению к контролю на варианте кукуруза на силос бессменно - 1,40т с 1га (приложение 20). На остальных вариантах прибавка есть, но она не существенна.