Содержание к диссертации
Введение
1 Изменение значений показателей плодородия почвы, находящейся в состоянии залежи, и в процессе ее освоения 10
1.1 Некоторые особености изменения плодородия залежных почв 10
1.2 Влияние механической обработки почвы на ее плодородие при освоении залежных земель 22
2 Условия и методика проведения исследований 38
2.1 Агроклиматические условия в годы проведения исследований 38
2.2 Характеристика почвы опытного участка 42
2.3 Схема опыта и агротехнические приемы, использованные в полевом опыте 47
2.4 Методики наблюдений и исследований в полевом опыте 50
3 Влияние различных систем предпосевной обработки дерново-карбонатной почвы на ее основные агрофизические свойства 52
3.1 Влияние интенсивности предпосевной обработки почвы на плотность сложения пахотного слоя 52
3.2 Влажность почвы в зависимости от системы ее предпосевной обработки 60
3.3 Влияние систем предпосевной обработки почвы при освоении залежи на структурный состав почвы 67
3.4 Влияние различных систем предпосевной обработки почвы на строение пахотного слоя 73
3.5 Содержание воздуха в пахотном слое в зависимости от системы предпосевной обработки почвы в процессе освоения залежи 76
4 Роль различных систем предпосевной обработки почвы и использования соломы и пожнивных остатков в изменении баланса гумуса почвы 82
5 Действие разных по интенсивности систем предпосевной обработки почвы на засоренность посевов в звене севооборота 90
6 Урожайность яровых культур в звене севооборота в зависимости от интенсивности системы обработки почвы в процессе освоения залежи 99
7 Экономическая и агроэнергетическая эффективность различных систем обработки почвы при освоении залежи в звене севооборота 106
Выводы 121
Предложения производству 124
Список литературы 125
Приложение А – Метеорологические условия в годы проведения исследований 144
Приложение Б – Плотность почвы в зависимости от варианта системы предпосевной обработки почвы в годы проведения исследований 145
Приложение В – Строение пахотного слоя (0-30 см) перед уборкой культур в зависимости от варианта опыта в процессе освоения залежи в 2012-2014 годах 148
Приложение Г – Результаты дисперсионного анализа 151
Приложение Д – Энергосодержание основной продукции сельскохозяйственных культур 186
Приложение Е – Основные нормативы по расчету производственных затрат 187
Приложение Ж – Сводные производственные затраты по изучаемым вариантам в годы исследований 190
Приложение И – Энергоемкость технологических процессов по вариантам опыта в 2012-2014 годах 193
Приложение К – Акт о внедрении в учебный процесс 196
- Влияние механической обработки почвы на ее плодородие при освоении залежных земель
- Влажность почвы в зависимости от системы ее предпосевной обработки
- Роль различных систем предпосевной обработки почвы и использования соломы и пожнивных остатков в изменении баланса гумуса почвы
- Экономическая и агроэнергетическая эффективность различных систем обработки почвы при освоении залежи в звене севооборота
Влияние механической обработки почвы на ее плодородие при освоении залежных земель
Выбор приема освоения залежных земель требует дифференцированного подхода и предполагает необходимость учитывать тип и гранулометрический состав почв, их плодородие, мощность гумусового слоя и произрастающую на них растительность, в том числе видовой состав сорняков и т.д. [20; 107].
Для получения высоких и стабильных урожаев зерновых и кормовых культур на залежных и бросовых землях необходимо в период их освоения решить две основные задачи: разуплотнить корнеобитаемый слой, подрезать корнеотпрыско-вые сорняки, измельчить и заделать в поверхностный слой длинностебельную растительность; спровоцировать и максимально уничтожить всходы сорняков [115]. Одним из эффективных и малозатратных способов сохранения неиспользуемой пашни в структуре сельскохозяйственных угодий является ее освоение под продуктивные пастбища и сенокосы [69; 70; 71; 72; 74; 93; 129; 134; 143; 165].
Для использования же залежных почв в качестве пашни и восстановления их плодородия при производстве продукции растениеводства в первую очередь требуется выполнение агроприемов, направленных на устранение проявлений деградации таких земель: засорения, залесения, закисления, переуплотнения, заболачивания и т.д., и обеспечивающих получение конкурентоспособной продукции растениеводства [48].
Там, где площадь занята лесом, потребуется вначале его убрать и только потом применять механическую обработку. На залежи с травянистой растительностью можно сразу приступать к обработке почвы [120].
Согласно указаниям академика В.Р. Вильямса, вспашка залежных земель должна производиться глубокой осенью, когда почва сильно насыщена влагой и когда установилась довольно низкая температура воздуха. Это необходимо для предохранения дернины от быстрой минерализации, что ведет к ухудшению структуры почвы и огромным потерям питательных элементов. Но как показал опыт, при ранних сроках вспашки залежных земель дернина не подвергается той быстрой минерализации (разложение без образования перегноя), о которой говорил В.Р. Вильямс. Имеющиеся данные сибирских опытных учреждений и опыт производства, напротив, говорят в пользу ранних сроков обработки залежных земель. По данным сибирского института зернового хозяйства, при различных сроках вспашки многолетней залежи были получены следующие урожаи яровой пшеницы: весной за год до посева – 9,8 ц/га (урожай средний за 1915-1917 годы), в июне после сева яровых – 9,4 ц/га, осенью – 5,3 ц/га, весной перед посевом пшеницы – 4,6 ц/га [172].
В Нечерноземной зоне оптимальными сроками освоения залежных земель являются весенне-летний, за один-два месяца до сева озимых культур, и осенний, в период проведения зяблевой обработки почвы под яровые культуры будущего года [107]. В опытах А.Ю. Беленкова и др. на светло-серой легкосуглинистой залежи 10 лет, занятой в основном травянистой растительностью, перенос проведения основной обработки почвы с июня на июль и август, приводил к ухудшению водного режима, увеличению засоренности посевов и снижению урожайности зерновых культур [20; 120].
До середины 50-х годов 20-го века считалось, что подъем залежей в целях быстрейшего умерщвления дернины должен проводиться культурным плугом с предплужником с предварительным и последующим дискованием дернины [172]. Сторонниками отвальной обработки выступали В.Р. Вильямс [19], В.В. Докучаев [36], А.В. Советов [138], И.А. Стебут [142].
Основы безотвальной обработки заложены Т.С. Мальцевым [84] и А.И. Бараевым [11].
Сегодня А.А. Кутузова и К.Н. Привалова рекомендуют первичную обработку залежи начинать в осенние сроки, что обеспечит лучшее разложение измельченной дернины и более полное отмирание старой растительности; обработку почвы при отсутствии мощной дернины проводить принятым способом: вспашка с оборотом верхнего засоренного слоя почвы или дискование в два-три следа при отсутствии корнеотпрысковых многолетних сорняков. На средне- и старовозрастных залежах, где на фоне малоценной растительности сформировалась дернина (8-12 см), по их мнению наиболее эффективна комбинированная обработка [127].
Лучшему сложению пахотного слоя дерново-подзолистой почвы способствуют глубокое безотвальное рыхление, чизельное рыхление и отвальные вспашки [160], на черноземе выщелоченном – отвальная и комбинированная в севообороте системы основной обработки почвы [51].
О положительном влиянии отвальной обработки на плотность почвы писали В.М. Кильдюшкин и А.Ф. Сидоркин [53]. При этом в подпахотном слое при ежегодном использовании отвальной обработки отмечается увеличение объемной массы почвы – образуется «плужная подошва» [53; 124]. При проведении постоянной поверхностной обработки плотность почвы пахотного и подпахотного сло 25 ев практически одинакова [53].
На появление «плужной подошвы» вследствие использования тяжелой сельскохозяйственной техники, а также на ухудшение водоснабжения пашни, снижения запасов влаги в почве и ухудшение влагообеспеченности произрастающих культурных растений с увеличением длительности антропогенной нагрузки указывали В.Т. Рымарь и Ю.И. Чевердин [128].
В.И. Макаров, Ф.И. Грязина и В.Г. Кириллова в этой связи отмечали преимущество чизельной обработки на глубину 38-40 см перед вспашкой на глубину 20-22 см на дерново-подзолистых почвах. К тому же зяблевое чизелевание подпахотного слоя позволяет накопить продуктивной влаги в слое 0-40 см на 3,5-5,2 мм больше по сравнению со вспашкой. Разрыхляющий эффект зяблевого чизелевания подпахотного слоя сохраняется в течение всего периода вегетации культуры [81].
На необходимость проведения глубокой обработки (до 30-40 см) на полях с плотностью подпахотного слоя выше 1,40-1,50 г/см3 указывали М.Г. Чижевский и И.К. Макарец. Также, по их мнению, при плотности сложения почвы 1,30 г/см3 капиллярная влагоемкость достигает наибольшей величины [170].
Ресурсосберегающие способы обработки почвы приводят к уплотнению пахотного слоя и снижению общей пористости при одновременном увеличении доли капиллярных пор и уменьшении пор аэрации, обеспечивая формирование оптимальной плотности сложения только в верхнем слое 8-10 см [51; 106; 160]. К аналогичным выводам пришли Н.В. Шелухина [174] и А.И. Иванова, В.И. Панов и И.Н. Донских [47].
Приемы основной обработки по разному влияют на твердость почвы. В слое 0-30 см при минимальной обработке она была больше чем при вспашке. Положительное последействие вспашки на глубину 27 см прослеживается на второй год, а вспашки на глубину 35 см – на третий и иногда на четвертый год. Снижение твердости почвы по глубоким обработкам положительно сказывается на росте и развитии, прежде всего корне- и клубнеплодов, а также растений с крупными корнями [111]. При выборе способа обработки необходимо помнить, что степень влияния системы обработки на агрофизические свойства почвы (структурный состав, плотность и пористость) обусловлена метеорологическими условиями. Выпадающие осадки заметно уплотняют весь пахотный слой и снижают водопрочность структуры [82].
В.М. Мутиков, А.В. Хорошавин, В.Н. Григорьев говорили, что отвальная вспашка залежи, оборачивая почву, сильно ее рыхлит, ускоряет окисление и минерализацию гумуса, разрушает строение и структуру почвы, вызывает массовую гибель мезо-, макро-, микрофауны, микроорганизмов, постепенно уменьшает потенциальное и эффективное плодородие [96].
В опытах В.М. Кильдюшкина и А.Ф. Сидоркина отвальная обработка по сравнению с поверхностной обеспечивала большую численность микроорганизмов в почве за счет большего содержания кислорода в почве, высокой биологической активности почвы и повышенной минерализации органического вещества в ней. Весной по отвальной вспашке в слое 0-20 см содержалось почти в 4,0 раза больше микроорганизмов (194,1 млн/г почвы), чем в слое 20-40 см (37,4 млн/г почвы), тогда как при поверхностной обработке – соответственно 80,8 и 70,6 млн/г почвы [53].
Создавать оптимальные условия для микробиологической активности почвы, получать такое же количество продукции, как и ежегодная вспашка, поверхностная обработка позволяет при внесении стартовой дозы минеральных удобрений [94].
При этом Т.С. Мальцев писал об ухудшении пищевого и водно-воздушного режимов дерново-подзолистой суглинистой глееватой почвы при полной замене в пару отвальной обработки безотвальной после зерновых культур [65].
В.В. Рзаева и В.А. Федоткин отмечали ценность безотвального рыхления в том, что при нем на поверхность не извлекается нижний неплодородный горизонт, меньше испаряется влага и увеличивается диапазон продуктивной влажности глубинного слоя почвы [125].
Влажность почвы в зависимости от системы ее предпосевной обработки
Жизнедеятельность растений и почвенных микроорганизмов в значительной степени определяется наличием в почве оптимального количества влаги, создающего благоприятные условия для питательного режима в почве.
Вода в почве является одним из главных факторов ее плодородия. Недостаток влаги в почве так же, как и ее избыток, сильно снижает урожайность сельскохозяйственных культур. Количество содержащейся в почве воды определяется ее влажностью. Определение фактической влажности почвы позволяет судить об обеспечении растений влагой и дать оценку различным агротехническим мероприятиям в регулировании водного режима почвы.
Влажность почвы в слое 0-30 см до обработки залежи и в зависимости от варианта системы предпосевной обработки почвы первого года освоения залежи в 2012 году представлена в таблице 3.2.
Влажность почвы залежи на опытном участке перед обработкой составляла в слое 0-10 см – 21,1 %, 10-20 см – 20,3 %, 20-30 см – 21,0 %.
Различные системы обработки в годы проведения исследований оказывали значительное влияние на перераспределение влаги в слое почвы 0-30 см.
В фазу всходов овса влажность почвы в слоях 0-10 и 10-20 см между вариантами практически не различалась и составляла 20,6 и 26,5 % в варианте «В1 (20-22 см)» и 19,5 и 25,3 % в варианте «В1 (26-28 см)». Влажность почвы в слое 20-30 см в варианте «В1 (20-22 см)» составляла 17,3 %, что на 3,5 % ниже, чем в варианте «В1 (26-28 см)».
В варианте «В1 (20-22 см)» в течение всего периода вегетации овса в необрабатываемом слое 20-30 см наблюдалось уплотнение почвы, которое препятствовало водопроницаемости, и влажность почвы в этом слое была меньше, чем в вышележащем слое 10-20 см на 9,2 % в фазу всходов, на 9,1 % - в фазу кущения и на 8,9 % - перед уборкой культуры. Разница во влажности почвы между слоями 10-20 и 20-30 см в варианте «В1 (26-28 см)» была не такой значительной и составила в фазу всходов овса 4,5 %, в фазу кущения – 1,4 %, перед уборкой – 3,0 %. Данная закономерность распределения влаги в почве сохранилась и к весне следующего года.
В целом влажность почвы в слое 0-30 см весь период вегетации овса была выше влажности устойчивого завядания.
Влажность почвы пахотного слоя (0-30 см) в зависимости от вариантов опыта при возделывании яровой тритикале в 2013 году представлена в таблице 3.3.
К моменту весенней обработки почвы в 2013 году в варианте «В1 (20-22 см)» физическая спелость почвы была отмечена только в незатронутом обработкой слое 20-30 см (21,6 %), в слое почвы 0-20 см содержалось 31,6-32,6 % влаги. Влажность почвы пахотного слоя (0-30 см) в варианте «В1 (26-28 см)» была выше влажности физической спелости почвы и составляла 25,2-28,6 %. Высокая влажность пахотного слоя почвы (0-30 см) была обусловлена большим количеством атмосферных осадков в мае 2013 года, вследствие чего верхний (0-10 см) и сред 62 ний (10-20 см) слои были насыщены большим количеством влаги, чем слой 20-30 см.
Весенняя система обработки в 2013 году способствовала некоторому иссушению почвы практически во всех вариантах опыта. При этом влажность нижнего слоя почвы (20-30 см) возрастала с увеличением глубины предпосевной обработки, как первого, так и второго года освоения залежи, и с уменьшением плотности сложения почвы. Увеличение плотности слоя почвы 20-30 см до 1,80 г/см3 во всех вариантах кроме «В1 (26-28 см)» + «В2 (26-28 см)» усиливало подъем влаги к испаряющей поверхности и как следствие ее потерю. Уменьшение плотности почвы в слое 20-30 см способствовало улучшению его водопроницаемости и более равномерному распределению влаги в пахотном слое. В результате равномерное распределение влаги в пахотном слое (0-30 см) почвы в фазу всходов тритикале наблюдали лишь в варианте «В1 (26-28 см)» + «В2 (26-28 см)» (плотность почвы в слое 20-30 см – 1,38 г/см3), где влажность почвы составляла в слое 0-10 см 25,9 %, 10-20 см – 25,1 %, 20-30 см – 27,2 %. На других вариантах содержание влаги в слое 20-30 см было на 5,4-10,0 % ниже, чем в слое 10-20 см, при этом проведение «Д2 (8-10 см)» снижало содержание влаги в слое почвы 20-30 см до 14,5 % на фоне «В1 (20-22 см)» и до 20,9 % на фоне «В1 (26-28 см)».
Из раздельной оценки влияния изучаемых в опыте факторов (таблица 3.4) видно, что в целом уменьшение глубины предпосевной обработки почвы второго года освоения залежи с 26-28 см до 20-22 см способствовало снижению влажности почвы в слое 20-30 см в фазу всходов яровой тритикале в среднем на 3,2 %, до 8-10 см – в среднем на 4,9 %. Проведение предпосевной системы обработки почвы во второй год освоения залежи на фоне глубокой предпосевной обработки первого года освоения залежи способствовало увеличению влажности нижнего слоя почвы (20-30 см) на 7,6 %.
К фазе кущения тритикале в связи с засушливой погодой отмечается дальнейшее снижение влажности почвы пахотного слоя (0-30 см). Неравномерное распределение влаги в слое почвы 10-30 см в указанный период отмечали в вариантах «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)» и «В1 (26-28 см)» + «Д2 (8-10 см)», где влажность слоя 20-30 см составляла 23,1 и 23,5 %, что на 2,7-4,2 % выше, чем в слое 10-20 см, что можно объяснить подтоком капиллярной влаги из нижележащих слоев почвы. В целом содержание влаги в слое почвы 20-30 см в указанный период при проведении «Д2 (8-10 см)» было в среднем на 3,5-4,0 % выше, чем при проведении вспашки в системе предпосевной обработки почвы второго года освоения залежи.
В период с фазы колошения до конца вегетации в вариантах «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)» и «В1 (26-28 см)» + «Д2 (8-10 см)» наблюдается обратная закономерность: иссушение слоя почвы 20-30 см и накопление влаги в слоях 0-10 и 10-20 см: влажность слоя почвы 20-30 см была ниже влажности почвы в слое 10-20 см на 6,5-9,5 %. В этот период наблюдались атмосферные осадки, носившие ливневый характер, с чем связано общее увеличение влажности почвы по сравнению с фазой кущения. Наименьшее содержание влаги в нижнем слое почвы в фазу колошения-цветения наблюдали при проведении поверхностной обработки почвы во второй год освоения залежи, которое составляло на фоне «В1 (20-22 см)» 14,7 %, на фоне «В2 (26-28 см)» - 15,5 %. По нашему мнению, проникновение почвенной влаги в нижний слой почвы (20-30 см) было затруднено из-за того, что он не подвергался обработке механическими орудиями, т.е. был более уплотнен.
Из таблицы 3.5 видно, что уменьшение глубины предпосевной обработки во второй год освоения залежи с 26-28 до 20-22 см снижало содержание влаги в слое почвы 20-30 см в фазу колошения-цветения тритикале в среднем на 0,7 %, до 8-10 см – в среднем на 7,9 %. При этом содержание влаги в нижнем слое почвы в указанный период было выше в среднем на 1,9 % в вариантах, включающих «В1 (26-28 см)».
Таким образом, проведение во второй год освоения залежи обычной и глубокой предпосевной обработок почвы способствовало более равномерному распределению влаги в пахотном слое (0-30 см) в период с фазы кущения до конца вегетации яровой тритикале: разница во влажности почвы в слоях 10-20 и 20-30 см составляла 0,1-4,3 %. Запасы продуктивной влаги в нижнем слое почвы (20-30 см) в указанный период при проведении во второй год освоения залежи «Д2 (8-10 см)» составляли 0,7-3,8 %, на фоне «В2 (20-22 см)» 5,1 %, на фоне «В2 (26-28 см)» -12,1 %.
В целом в течение всего периода вегетации яровой тритикале влажность почвы в пахотном слое (0-30 см) была выше влажности завядания.
Влажность почвы пахотного слоя (0-30 см) в зависимости от вариантов опыта в 2014 году представлена в таблице 3.6.
В 2014 году физической спелости к моменту предпосевной обработки почвы достигли не все почвенные слои по причине большого количества атмосферных осадков в конце апреля – начале мая. Зависимости распределения почвенной влаги от вариантов системы предпосевной обработки почвы предыдущих лет в данный период выявлено не было. Влажность почвы в слое 0-10 см варьировала в пределах 19,2-21,8 %, 10-20 см – 23,7-26,6 %, 20-30 см – 23,9-26,9 %.
Роль различных систем предпосевной обработки почвы и использования соломы и пожнивных остатков в изменении баланса гумуса почвы
С системой обработки почвы тесно связана эффективность применяемой системы удобрений. От системы обработки почвы, прежде всего, зависит дифференциация почвенного профиля по содержанию гумуса вследствие неодинакового распределения удобрений по почвенным слоям и различной степени минерализации органических веществ почвы. Правильно обоснованная система обработки почвы повышает эффективность удобрений и урожайность сельскохозяйственных культур.
Одним из наиболее важных факторов, определяющих уровень почвенного плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур, является гумус.
Органическое вещество оказывает положительное влияние не только на агрофизические свойства почвы, но и ее биологическую активность, улучшение поглощающего комплекса и обменной способности почвы. Органическое вещество является решающим фактором структурообразования [56].
По данным И.В. Тюрина [158], Н.С. Авдонина [1], А.Н. Александровой [6], А.М. Лыкова, А.И. Еськова, М.Н. Новикова [79] убыль гумуса сопровождается резким ухудшением агрофизических и агрохимических свойств почвы.
В наших опытах содержание гумуса в слое почвы 0-10 см 15-летней залежи составляло 3,98 %, в слое 10-20 см – 3,27 % и в слое 20-30 см – 2,86 % [145]. Из данных, приведенных в таблице 4.1, видно, что наибольшее содержание гумуса в почве залежи отмечалось в верхнем слое (0-10 см), а наименьшее – в нижнем слое (20-30 см). В почве, необрабатываемой в течение 15 лет, наблюдалась дифференциация слоя 0-30 см по содержанию гумуса. По данным С.С. Сдобникова [132] причиной дифференциации является различная биологическая активность разных слоев почвы и распределение органического вещества по ее слоям, что способствует повышению содержания органического вещества в верхнем слое почвы до определенного предела. Интенсивность процессов гумификации и минерализации почвы в значительной степени зависят также от водно-воздушного режима почвы.
А.В. Литвинович и О.Ю. Павлова связывают дифференциацию бывшего пахотного слоя по содержанию гумуса при выведении почвы из хозяйственного оборота с его дифференциацией на ряд подгоризонтов: дернину, следующий за ней слой локализации основной массы корневой системы трав и нижнюю более уплотненную часть бывшего пахотного слоя. При этом плотность нижней части бывшего пахотного слоя препятствует проникновению корней растений (корни здесь встречаются единично), которые и являются основными гумусообразовате-лями [76]
Через три года освоения залежи во всех вариантах опыта кроме варианта «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)» нами было отмечено снижение содержание гумуса в слое 0-10 см по сравнению с исходным показателем залежи (3,98 %) на 0,08-0,41 % (таблица 4.1). Уменьшение содержания гумуса в верхнем слое почвы (0-10 см) произошло, вероятно, в результате выноса на поверхность менее окультуренных слоев почвы и более интенсивной минерализации органического вещества. В слоях почвы 10-20 см и 20-30 см во всех вариантах опыта, напротив, произошло увеличение содержания гумуса по сравнению с исходными показателями залежи (3,27 и 2,86 %) на 0,06-0,81 % и на 0,41-1,21 % по слоям соответственно за счет перемещения слоев почвы и поступления растительных остатков [151]. Проведение обработки почвы способствовало более равномерному распределению в ней органического вещества, и созданию более выравненного по данному показателю пахотного слоя (0-30 см).
В целом в слое почвы 0-30 см через три года ее обработки отмечено увеличение содержания гумуса по сравнению с почвой залежи (3,37 %), при этом в зависимости от варианта опыта на 0,04-0,60 % (при НСР05=0,20).
Анализ содержания гумуса в пахотном слое почвы в зависимости от раздельного влияния изучаемых в опыте факторов (таблица 4.2) показывает, что при увеличении глубины предпосевной обработки почвы первого года освоения залежи содержание гумуса в пахотном слое было ниже в среднем на 0,32 % (при НСР05 А=0,21), а при включении отвальной обработки в систему предпосевной об 84 работки почвы второго года освоения залежи – в среднем на 0,26-0,27 % (при НСР05 Б=0,06). Таким образом наибольшее содержание гумуса было отмечено нами в пахотном слое почвы (0-30 см) в варианте «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)» – 3,97 %.
При применении различных систем обработки почвы изменяется сложение, строение, объем и масса пахотного слоя. В зависимости от этого в обрабатываемом слое почвы изменяются и запасы гумуса.
Известно, что накопление органического вещества в почве, прежде всего, зависит от соотношения между величиной ежегодного прихода органического материала и величиной его расхода вследствие процессов минерализации.
Накопление растительных остатков в звене севооборота в зависимости от варианта опыта представлено в таблице 4.3.
Агрономическое значение растительных остатков особенно велико: они удобряют почву ежегодно после уборки урожая, в то время как все остальные виды органических удобрений вносятся в почву периодически, не требуется дополнительных затрат на их внесение, распределяются в почве наиболее равномерно, содержат все макро- и микроэлементы и энергию, необходимые растениям и почвенной биоте [79].
При распашке залежи летом 2012 года в почву были запаханы корневая и надземная масса растительности, покрывающей залежь, в норме 13,19 т сухого вещества на 1 га.
Количество растительных остатков, поступающих в почву от возделываемых культур, напрямую зависело от их урожайности и составило 3,54-3,82 т сухого вещества на 1 га пожнивно-корневых остатков овса (осень 2012 года), 13,51-16,13 т сухого вещества на 1 га пожнивно-корневых остатков и соломы яровой тритикале (осень 2013 года), 1,58-1,93 т сухого вещества на 1 га листостебельных и корневых остатков картофеля (осень 2014 года).
В сумме за три года исследований наибольшее поступление растительных остатков в почву отмечено в вариантах «В1 (20-22 см)» + «В2 (26-28 см)» – 34,60 т сухого вещества на 1 га и «В1 (26-28 см)» + «В2 (26-28 см)» – 34,75 т сухого вещества на 1 га. Поступление в почву растительных остатков на других вариантах опыта составило 32,45-32,96 т сухого вещества на 1 га.
В таблицах 4.1 и 4.4-4.5 приведены данные баланса и запасов гумуса в слое почвы 0-30 см в зависимости от систем ее предпосевной обработки в первый и второй годы освоения залежи. Рассчитывая запасы гумуса, мы учитывали плотность почвы в слое 0-30 см по вариантам опыта.
При расчете выноса азота из гумуса культурами учитывали коэффициенты эффективности использования растениями азота гумуса в зависимости от гранулометрического состава почвы (для среднего суглинка – 1,0) и возделываемых культур (для зерновых и других однолетних культур сплошного сева – 1,2, пропашных – 1,6) [158].
Через три года освоения залежи во всех вариантах опыта произошло снижение запасов гумуса на 2,92-20,88 т/га (при НСР05=7,08). Проведение глубокой предпосевной обработки в первый год освоения залежи в сравнении с обычной обработкой увеличивало потери гумуса в среднем на 10,81 т/га (при НСР05 А=7,31), а включение отвальных обработок в систему предпосевной обработки почвы во второй год освоения залежи – в среднем на 7,11-7,27 т/га (при НСР05 Б=2,08). Таким образом, наименьшие запасы гумуса через три года освоения залежи отмечены в вариантах «В1 (26-28 см)» + «В2 (20-22 см)» – 116,62 т/га и «В1 (26-28 см)» + «В2 (26-28 см)» – 119,46 т/га, наибольшее – в варианте «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)» – 134,58 т/га.
В результате воздействия возделываемых культур в звене севооборота минерализация гумуса составляла по вариантам опыта от 4,39 до 4,80 т/га.
За счет различной системы обработки почвы, сложившейся за три года, потери гумуса составили 6,86-8,39 т/га, которые возрастали с увеличением интенсивности системы обработки почвы. При этом наибольшая разница в величине данного показателя составила 1,53 т/га.
Количество новообразованного гумуса в значительной степени зависит от количества поступающей в почву органической массы.
В нашем опыте масса разложившихся к осени 2014 года заделанных в почву растительных остатков по вариантам опыта колебалась от 30,52 до 33,04 т сухого вещества на 1 га, количество образованного гумуса – от 6,10 до 6,62 т/га.
Экономическая и агроэнергетическая эффективность различных систем обработки почвы при освоении залежи в звене севооборота
Успешное развитие производства сельскохозяйственных культур в значительной мере зависит от широкого применения интенсивных технологий, цель которых рост урожайности и повышение качества продукции [179]. Но современные интенсивные системы обработки в ряде случаев не соответствуют агроланд-шафтным условиям и не имеют достаточно убедительного агроэнергетического обоснования [123]. К сожалению, затраты на получаемые прибавки урожая не всегда окупаются, что делает производство нерентабельным.
В связи с этим, одной из целей нашей работы является анализ экономической и агроэнергетической эффективности различных способов возврата залежных земель в производство, а также выявление наиболее экономически и энергетически целесообразного способа.
Для оценки экономической эффективности были проведены расчеты затрат на производство продукции по вариантам опыта, для чего были разработаны технологические карты. При составлении технологических карт использовались типовые технологические карты [153], методические указания [95] и справочные данные [104; 130; 141]. Уровень цен на основные и оборотные средства производства, а также сельскохозяйственную продукцию взят по состоянию на начало 2014 года (приложения Е). Сводные производственные затраты по изучаемым вариантам в разные годы исследований представлены в приложении Ж.
Показатели экономической эффективности по всем рассматриваемым в данной работе вариантам по годам исследований представлены в таблицах 7.1-7.3.
Анализ результатов экономической оценки производства овса на зеленую массу показывает, что урожайность возрастала с увеличением глубины предпосевной обработки первого года освоения залежи.
При включении в систему предпосевной обработки почвы обычной вспашки в первый год освоения залежи выход продукции составил 18,39 тыс. руб./га, общие затраты – 10,83 тыс. руб./га. Проведение «В1 (26-28 см)» привело к росту выхода продукции на 1,35 тыс. руб./га, общих затрат – на 0,47 тыс. руб./га. Несмотря на увеличение затрат проведение глубокой вспашки в системе предпосевной обработки почвы в первый год освоения залежи привело к уменьшению себестоимости продукции на 0,04 тыс. руб./т и увеличению чистого дохода на 0,88 тыс. руб./га. Рентабельность производства овса на зеленую массу в варианте «В1 (26-28 см)» составила 74,6 %, что на 4,9 % выше, чем в варианте «В1 (20-22 см)».
Как видно из таблицы 7.2 затраты на производство зерна яровой тритикале возрастают с ростом урожайности культуры и увеличением глубины предпосевной обработки почвы. Общие затраты при проведении весной 2013 года «Д2 (8-10 см)» на фоне «В1 (20-22 см)» составили 23,32 тыс. руб./га, выход продукции – 42,10 тыс. руб./га. Проведение в 2013 году «Д2 (8-10 см)» на фоне «В1 (26-28 см)» способствовало снижению выхода продукции на 1,68 тыс. руб./га и общих затрат – на 0,24 тыс. руб./га; при этом увеличилась себестоимость продукции (на 0,12 тыс. руб./т), снизились чистый доход (на 1,44 тыс. руб./га) и уровень рентабельности (на 5,4 %).
Включение отвальных обработок в систему предпосевной обработки почвы во второй год освоения залежи привело к увеличению выхода продукции до 42,42-52,50 тыс. руб./га и общих затрат до 24,06-26,46 тыс. руб./га. В вариантах «В1 (20-22 см)» + «В2 (20-22 см)» и «В1 (26-28 см)» + «В2 (20-22 см)» по сравнению с вариантом «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)» повышалась и себестоимость продукции на 0,11-0,14 тыс. руб./га. При проведении во второй год освоения залежи глубокой предпосевной обработки почвы себестоимость продукции, напротив, снижалась на 0,09-0,33 тыс. руб./га, а величина чистого дохода и уровень рентабельности возрастали на 3,33-7,26 тыс. руб./га и 5,4-17,9 % соответственно по сравнению с вариантом «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)».
Наиболее экономически эффективным при производстве зерна яровой тритикале, несмотря на высокие общие затраты (26,46 тыс. руб./га), оказался вариант опыта «В1 (26-28 см)» + «В2 (26-28 см)». Это обусловлено низкой себестоимостью продукции – 3,86 тыс. руб./т, высокими чистым доходом – 26,04 тыс. руб./га, и уровнем рентабельности – 98,4 %.
Из данных таблицы 7.3 видно, что при возделывании картофеля на семенные цели общие затраты возрастали с увеличением затрат на послеуборочную доработку полученной продукции, а значит и с ростом урожайности культуры. В варианте «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)» выход продукции составил 814,50 тыс. руб./га, общие затраты – 391,03 тыс. руб./га, себестоимость про дукции – 18,07 тыс. руб./т, чистый доход – 423,47 тыс. руб./га, уровень рентабельности – 108,3 %.
В варианте «В1 (26-28 см)» + «Д2 (8-10 см)» по сравнению с вариантом «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)» наблюдали увеличение выхода продукции до 854,50 тыс. руб./га и общих затрат до 393,02 тыс. руб./га, а также снижение себестоимости продукции до 17,51 тыс. руб./т и повышение величины чистого дохода до 461,48 тыс. руб./га. Уровень рентабельности производства на данном варианте был наибольшим – 117,4 %, что на 9,1 % выше, чем в варианте «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)».
В вариантах, включающих в себя проведение отвальных обработок в системе предпосевной обработки почвы второго года освоения залежи, отмечали снижение выхода продукции до 612,00-786,50 тыс. руб./га и общих затрат до 377,99-386,72 тыс. руб./га. Однако, несмотря на снижение затрат, на данных вариантах себестоимость продукции повысилась до 19,21-21,74 тыс. руб./т, а чистый доход и уровень рентабельности производства снизились до 234,01-399,78 тыс. руб./га и 61,9-103,4 % соответственно.
Расчет экономической эффективности применения разных типов систем обработки почвы в звене севооборота при освоении залежи в сумме за три года исследований представлен в таблице 7.4.
При системе предпосевной обработки почвы, включающей в себя «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)», выход продукции в сумме за три года составил 112 874,99 тыс. руб./га, общие затраты – 425,18 тыс. руб./га, чистый доход – 449,81 тыс. руб./га, рентабельность производства – 105,8 %. В вариантах, включающих в себя проведение вспашки в системе предпосевной обработки почвы второго года освоения залежи, произошло снижение величины чистого дохода до 260,86-425,70 тыс. руб./га и уровня рентабельности производства до 63,0-101,0 %.
Наиболее экономически эффективной при освоении залежи в сумме за три года из рассмотренных является технология с проведением «В1 (26-28 см)» + «Д2 (8-10 см)», при которой выход продукции был на 39,67 тыс. руб./га выше, чем в варианте «В1 (20-22 см)» + «Д2 (8-10 см)», и составил 914,66 тыс. руб./га. При данной системе обработки почвы был получен самый высокий чистый доход на 1 га – 487,26 тыс. руб. и уровень рентабельности производства – 114,0 %.
Для определения энергетической эффективности приемов освоения залежи использовали данные технологических карт по материально-денежным затратам на все виды работ, энергетические эквиваленты основных и оборотных средств производства, энергосодержание основной продукции сельскохозяйственных культур (приложение Д) [86; 123]. Для определения энергоёмкости техники учитывали массу каждой машины.
Энергоемкость технологических процессов по вариантам опыта по годам исследований представлена в приложении И. Расчет энергоемкости производства картофеля произведен без учета энергозатрат на сертификацию.
Окупаемость энергозатрат при возделывании овса на зеленую массу в 2012 году представлена в таблице 7.5.
Анализ энергоемкости технологических процессов производства зеленой массы овса показывает, что в структуре энергозатрат преобладают энергозатраты на уборку и транспортировку урожая (4,89-4,90 ГДж/га), подготовку семян к посеву и посев (4,60 ГДж/га) и обработку почвы (3,38-3,59 ГДж/га). Увеличение глубины предпосевной обработки в первый год освоения залежи способствовало увеличению энергозатрат на обработку почвы на 0,21 ГДж/га, а рост урожайности в варианте «В1 (26-28 см)» привел к возрастанию энергозатрат на уборку и транспортировку урожая на 0,01 ГДж/га. В результате совокупные энергозатраты на возделывание овса на зеленую массу при проведении обыч 114 ной предпосевной обработки почвы в первый год освоения залежи составили 14,14 ГДж/га; проведение глубокой предпосевной обработки почвы привело к их росту до 14,36 ГДж/га.
Энергозатраты на 1 т продукции, напротив, были максимальными в варианте «В1 (20-22 см)» – 1,96 ГДж/т. При проведении «В1 (26-28 см)» величина данного показателя была на 0,10 ГДж/т меньше и составляла 1,86 ГДж/т.
Энергосодержание в хозяйственно-ценной части урожая в варианте «В1 (20-22 см)» составило 111,03 ГДж/га, окупаемость энергозатрат на 1 га – 7,9 раза. Увеличение глубины предпосевной обработки почвы привело к увеличению энергосодержания хозяйственно-ценной части урожая до 119,19 ГДж/га, окупаемости энергозатрат на 1 га – до 8,3 раза.
Окупаемость энергозатрат при возделывании яровой тритикале на зерно в 2013 году представлена в таблице 7.6.