Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы .8
1.1 Современное изменение климата на территории Предкамья Республики Татарстан .8
1.2 Краткий исторический очерк развития земледелия и обработки почвы .11
1.3 Основная обработка почвы в системах севооборотов .14
1.4 Влияние основной обработки на агрофизические свойства почвы, содержание продуктивной влаги и засоренность 20
2 Условия и методика проведения опыта .27
2.1 Почвенно-климатические условия Предкамья Республики Татарстан 27
2.2 Характеристика почвы опытного участка .28
2.3 Объекты и схема опыта исследований .36
2.4 Методика проведения исследований .41
2.5 Метеорологические условия в годы проведения исследований .43
2.5.1 Температура воздуха за вегетационные периоды проведения исследований .44
2.5.2 Режим увлажнения за вегетационные периоды проведения исследования .45
3 Результаты исследований .51
3.1 Влияние различных способов основной обработки на плотность и порозность почвы 51
3.2 Влияние различных способов основной обработки на структурно-агрегатный состав и содержание лабильного органического вещества (ЛОВ) почвы 62
3.2.1 Влияние различных способов основной обработки на структурно-агрегатный состав почвы 62
3.2.2 Влияние различных способов основной обработки на содержание лабильного органического вещества (ЛОВ) почвы . 65
3.3 Влияние различных способов основной обработки на распределение продуктивной влаги в почвенных горизонтах 66
3.3.1 Поступление и расходование продуктивной влаги почвообразующей толщей при различных способах основной обработки почвы и фазам вегетативного развития ячменя + клевера и клевера 1 года жизни в 2012 году 68
3.3.2 Поступление и расходование продуктивной влаги почвообразующей толщей при различных способах основной обработки почвы и фазам вегетативного развития клевера 1 года пользования и озимой пшеницы в 2013 году 76
3.3.3 Поступление и расходование продуктивной влаги почвообразующей толщей при различных способах основной обработки почвы и фазам вегетативного развития озимой пшеницы в 2014 году 84
3.4 Влияние различных способов основной обработки почвы на всхожесть полевых культур в звене севооборота 94
3.4.1 Влияние различных способов основной обработки почвы на накопление растворимых углеводов в узле кущения озимой пшеницы .96
3.4.2 Влияние различных способов основной обработки почвы на развитие корневых гнилей на озимой пшенице .97
3.4.3 Влияние различных способов основной обработки почвы на засоренность посевов сельскохозяйственных культур в зернотравяном звене севооборота 99
3.5 Урожайность ярового ячменя, клевера 1 г.п. и озимой пшеницы на фоне различных способов основной обработки почвы .105
3.6 Влияние различных способов основной обработки почвы на элементы структуры урожая зерна ярового ячменя и озимой пшеницы 107
3.7 Влияние различных способов основной обработки почвы на качественные показателями зерна ярового ячменя и озимой пшеницы 109 4 Экономическая эффективность возделывания ярового ячменя и озимой
пшеницы на фоне различных способов основной обработки почвы .111 ВЫВОДЫ 114 Рекомендации производству 116
Список литературы
- Основная обработка почвы в системах севооборотов
- Методика проведения исследований
- Влияние различных способов основной обработки на содержание лабильного органического вещества (ЛОВ) почвы .
- Урожайность ярового ячменя, клевера 1 г.п. и озимой пшеницы на фоне различных способов основной обработки почвы
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Изыскание оптимального способа основной обработки почвы при выращивании зерновых культур (в особенности перспективных районированных сортов), дающих стабильные урожаи, является актуальной проблемой в Республике Татарстан.
Современные изыскания в выборе оптимального способа обработки почвы в Республике Татарстан сводятся к дифференциальному подходу при ее изучении [Мугалимов Р.Ш., 2001; Гаянов Ф.М., 2004; Сайфиева Г.С., 2009; Макарова О.И., 2010; Хусаинов Р.Р., 2013].
Современные проблемы изменения климата на территории Республики Татарстан и их влияние на сельскохозяйственное производство стоят острой проблемой к выбору таких способов обработки почвы, проведение которых будет, прежде всего, направлено на сохранение продуктивной влаги в корнеобитаемой толще почвы [Шайтанов О.Л., 2013].
Степень разработанности темы исследований. Многочисленные
исследования по изучению основных способов обработки почвы никогда не
имели однозначный характер, так как правильный выбор обработки,
предопределяющий возможности успешного выращивания только
определённых сельскохозяйственных культур, зависит от произрастания предшествующей культуры севооборота, глубины и способа обработки в предыдущие годы, а также от географического положения фрагмента земельного фонда, используемого сельскохозяйственным производителем.
По данным Министерства сельского хозяйства Республики Татарстан на 2013 год выращивание зерновых культур производят по таким способам основной обработки почвы как нулевая и мелкая обработки. Однако использование данных приемов не всегда имеет научное обоснование, и прибавка урожая имеет небольшие количественные показатели, что приводит к затратному производству зерна. Поэтому сравнение традиционных приемов основной обработки с ресурсосберегающими стоит острой проблемой на сегодняшний день.
Цель исследований. Изучить эффективность различных способов основной обработки серых лесных почв в условиях Предкамья Татарстана.
Задачи исследований:
-
Определить влияние различных способов основной обработки почвы на ее агрофизические свойства и запасы продуктивной влаги.
-
Установить влияние различных способов основной обработки почвы на фитосанитарное состояние посевов.
-
Изучить влияние различных способов основной обработки почвы на урожайность и качество зерна сельскохозяйственных культур в зернотравяном звене севооборота.
-
Дать экономическую оценку возделывания ярового ячменя и озимой пшеницы в зернотравяном звене севооборота на фоне различных способах основной обработки почвы.
Научная новизна. В условиях повышения среднегодовой температуры воздуха на 1,2С за последние 11 лет (2005 – 2015 гг.) установлены особенности накопления запасов продуктивной влаги по способам основной обработки почвы. Установлено, что в зернотравяном звене севооборота наибольшая урожайность ярового ячменя (Тимерхан) и озимой пшеницы (Казанская 560) на фоне основной обработки – вспашки. Дана экономическая оценка возделывания ярового ячменя и озимой пшеницы по способам основной обработки почвы.
Теоретическая и практическая значимость. В результате проведения
сравнительного исследования четырех способов основной обработки почвы в
зернотравяном звене севооборота рекомендован прием основной обработки
почвы (вспашка), который способствует благоприятному водному режиму
почвы и получению стабильной, экономически обоснованной
сельскохозяйственной продукции.
В результате проведения исследований к третьему году исследований (к 2014 г.) в метровой толще почвы содержание продуктивной влаги на способе основной обработки почвы – вспашки – превысило на 112 мм содержание влаги варианта мелкой обработки и на 175 мм варианта без основной обработки.
Результаты исследований были внедрены в производственную практику.
Результаты исследований могут использоваться в учебном процессе при изучении таких дисциплин, как общее земледелие, почвоведение.
Реализация и внедрение результатов исследования в
производственную практику. Результаты исследований прошли
производственную проверку в Кайбицком районе Республики Татарстан в хозяйстве «Ак Барс Кайбицы» филиал № 1 и филиал № 2 (общая площадь 200 га). Была внедрена система основной обработки почвы без основной обработки и вспашки, мелкой обработки и вспашки в севообороте 1. озимые; 2. сахарная свекла; 3. ячмень + клевер; 4. клевер 1 г.п. (сидерат). Прибавка урожая ярового ячменя в филиале № 1 (100 га) при культурной вспашке составила 0,7 т/га с экономическим эффектом 700 тыс. рублей. Прибавка урожая ярового ячменя в филиале № 2 (100 га) составила 0,9 т/га с экономическим эффектом 900 тыс. рублей.
Положения, выносимые на защиту:
способ основной обработки почвы – вспашка обеспечивает наибольшее содержание запасов продуктивной влаги;
способ основной обработки почвы – вспашка способствует оптимальному фитосанитарному состоянию посевов в зернотравяном звене севооборота;
способ основной обработки почвы – вспашка формирует наибольшую урожайность сельскохозяйственных культур в зернотравяном звене севооборота;
возделывание ярового ячменя и озимой пшеницы наиболее выгодно по способу основной обработки почвы – вспашка.
Степень достоверности и апробации результатов исследования.
Выводы, рекомендации и научные положения, сделанные в диссертации, строго обоснованы и вытекают из собственных трехлетних исследований автора работы. Достоверность выводов подтверждена современными методами анализов и математической обработкой экспериментальных данных.
Результаты научных исследований представлялись на Всероссийской
научно-практической конференции молодых ученых, посвященной памяти Р.Г.
Гареева «Конкурентоспособная научная продукция – АПК России» (Казань,
2011); на научной конференции аспирантов К(П)ФУ первого года обучения
(Казань, 2011); на итоговых конференциях К(П)ФУ (Казань, 2011, 2012); на
Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти Р.Г.
Гареева «Научное обеспечение агропромышленного комплекса России»
(Казань, 2012); на Международной научной конференции, посвященной 85-
летию М.Г. Танзыбаева «Почвы Хакасии, их использование и охрана» (Абакан,
2012); на VI Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная
наука в XXI веке: проблемы и перспективы» (Саратов, 2012); на Всероссийской
с международным участием научной конференции «Почвы России:
современное состояние, перспективы изучения и использования»
(Петрозаводск – Москва, 2012); на Всероссийской научно-практической конференции молодых, посвященной памяти Р.Г. Гареева «Инновационные разработки ученых – АПК России» (Казань, 2013); на Международной научной конференции «Наследие И.В. Тюрина в современных исследованиях в почвоведении (Казань, 2013).
Личный вклад. Теоретическая часть работы, полевые эксперименты, анализ и обобщение результатов исследований, представленные в диссертации, проведены лично автором.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 3 в реферируемых изданиях ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 116 страниц состоит из введения, 4 глав выводов и предложений производству. Список литературы включает 151 источник, в том числе 15 иностранных. Работа включает 20 рисунок, 18 таблиц и 4 приложений.
Основная обработка почвы в системах севооборотов
Фундамент современного земледелия закладывался в Месопотамии – одной из древнейших стран с высокоразвитой агрокультурой. Достижения этой земледельческой цивилизации использовались античной Грецией. В Греции выпадало мало осадков, поэтому все приемы обработки почвы были направлены на влагонакопление.
Известный древнегреческий философ Аристотель [384 – 322 г. до н.э.] написал несколько трактатов по сельскому хозяйству – «Естественная история», «О возникновении животных» и другие, в которых сделана первая попытка классификации растений и животных, приведены способы их возделывания и содержания. В Древнем Риме [IV – II в. до н.э.] литература по земледелию представлена трудами выдающихся натуралистов того времени – Магона, Катона, Варрона, Вергилия, Колумеллы. Особое место занимает выдающийся теоретик и практик земледелия Древнего Рима Колумелла, написавший работу по сельскому хозяйству в двенадцати книгах под общим названием «О сельском хозяйстве» [Баздырев Г.И., 2000].
Второй период в развитии земледелия связан с эпохой феодализма, для которого характерен застой естественных наук, частичная или полная утрата в ранний период античного наследия. Заключительный его период ознаменовался заложением основ развития современных производительных сил.
В развитии земледелия как науки в России и других странах существенную роль играло развитие естественных и точных наук.
В становлении агрономии и других наук в России исключительно большую роль сыграл М.В. Ломоносов [1711 – 1765]. По его инициативе в 1765 г. было основано Вольное экономическое общество (ВЭО), сыгравшее важную роль в развитии отечественной агрономии.
Вместе с М.В. Ломоносовым важная роль в становлении и развитии научного земледелия в России принадлежит таким известным ученым, как А.Т. Болотов, И.М. Комов, М.Г. Павлов, В.А. Левшин, И.И. Самарин и др.
Одним из основоположников отечественной агрономической науки считается А.Т. Болотов [1738 – 1833]. Он был подлинным новатором, выступал с программой первоочередных исследований в области земледелия по проблемам: изучение свойств и качеств земель, исправление и удобрение земель, обработка и подготовка земель к посеву, подготовка семян, посев, уход за посевами, уборка. Дальнейшее развитие основ было успешно продолжено И.М. Комовым [1750 – 1792] [Баздырев, Г.И., Лошаков В.Г., 2000].
Значительный прогресс в обработке почвы вызвало появление в 1797 г. железного плуга в Англии, а затем в Бельгии. В 1863 г. немецким инженером Рудольфом Сакком был применен для вспашки плуг с предплужником, что позволило земледельцу познать преимущества глубокой обработки почвы. Существуют различные исследования в области основной обработки почвы. Так, одни ученые придерживаются традиционных взглядов на данный вопрос, другие выступают за ресурсосберегающие технологии.
Обсуждение проблем почвообработки в мире началось с III века до нашей эры, идет в настоящее время и, по-видимому, продолжится в будущем. С одной стороны, это связано с тем, что механическое воздействие на почву касается всех сфер жизнеобеспечения человека (экологической, экономической, социальной), а с другой – с природным потенциалом, историческим опытом, национальными традициями и уровнем научно-технического развития аграрного сектора региона.
С изобретением плуга в Западной Европе к концу XIX века основным приемом обработки становится классическая вспашка. В 1910 г. французский фермер Жан на юге своей страны вместо вспашки применял пружинные культиваторы с последовательным углублением обрабатываемого слоя до 20 – 22 см, а через 11 лет в Германии другой фермер Ахенбах издал книгу, в которой высказал соображения о нецелесообразности оборачивания пахотного слоя [Власенко А.Н., 2003]. В 40-х годах в США была опубликована книга американского фермера Д.Ф. Фолкнера «Безумие пахаря», которая переведена на многие языки мира, в том числе и на русский [1973]. Так как автор был садоводом, то книга не содержала научно-теоретического обоснования проблемы, но привлекла огромное внимание агрономической общественности и подтолкнула к переосмыслению отношения к обработке почвы с оборотом пласта [Фолкнер Э., 1973].
В России с критикой универсальной глубокой культурной вспашки выступили А.З. Дояренко [1925] и Н.М. Тулайков [1963]. Тулайков доказывал, что на юге-востоке страны мелкая обработка способствует сбережению влаги и улучшению пищевого режима почвы.
В 40 – 50-е годы в нашей стране теоретическое обоснование и практическую значимость безотвальной обработки дал Т.С. Мальцев [1954, 1956, 1964, 1971]. При этом, опираясь на концепцию В.Р. Вильямса о роли структуры почвы и значении гумуса в ее создании, он выдвинул идею возможного гумусообразования в результате анаэробного разложения подземной биомассы однолетних культур при условии периодического безотвального рыхления. [Мальцев Т.С., 1971].
Освоение целинных и залежных земель в России с помощью плуга обернулось в 60-х годах, как и в 30-х годах на Великих равнинах США, пыльными бурями, дефляцией почв на миллионах гектарах Сибири и Казахстана [Власенко А.Н., Филимонов Ю.П., Каличкин В.К., Иодко Л.Н., Усолкин В.Т., 2003].
С 90-х годов ХХ века в России наметилась тенденция к переходу на технологии мульчированного и прямого посева. С 2005 года в Татарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства (ТатНИИСХ) Шакировым Р.С. начато изучение новой перспективной системы обработки почвы noill [Шакиров Р.С, Гилаев И.Г., 2013; Хадеев Т.Г., Шакиров Р.С., Шайтанов О.Л., 2007].
Главная цель системы основной обработки почвы – это приведение пахотного слоя в спелое состояние, которое способно обеспечивать культурные растения нормальными условиями жизни (водой, пищей, теплом, воздухом) [Витязев В.Г., 1991].
Основная обработка почвы включает в себя комплекс приемов, которые сводятся к 6 основным видам: 1) оборачивание пахотного слоя; 2) рыхление почвы; 3) перемешивание почвенной массы; 4) уплотнение и выравнивание поверхности поля; 5) уничтожение сорной растительности на полях; 6) воздействие на биологические процессы почвы и заделку удобрений [Макаров В.Т., 1966].
Обработка сама по себе ничего не привносит в почву, но от нее зависят агрофизические характеристики, определяющие водно-воздушный и тепловой режимы почвы, степень и глубину заделки растительных остатков. В зависимости от приемов основной обработки формируется строение почвенного профиля, идет распределение в нем частиц твердой фазы, запасов питательных веществ, перемещению углекислого газа и влаги [Гаевая Э.А., 2008].
Минимализация обработки почвы предотвращает переуплотнение почвы в результате многократных проходов тяжелых тракторов и сельскохозяйственных машин по полю, позволяет уменьшить затраты труда, горюче-смазочных материалов, снизить себестоимость продукции. В то же время она должна обеспечивать оптимальные условия для роста и развития сельскохозяйственных культур. Различные меры, направленные на сокращение механического воздействия на почву с целью сохранения и повышения ее плодородия, следует рассматривать как минимализацию (оптимизацию) [Аверьянов Г.Д., 1988].
Английским ученым Алленом была предложена концепция метода минимальной обработки почвы: 1. технология должна экономить время; 2. экономить рабочую силу; 3. экономить топливо; 4. сельскохозяйственная культура должна засеваться в оптимальные сроки и на оптимальных площадях; 5. экономить денежные средства. Для этого нужно свести к минимуму потери влаги из почвы, сохранить органическое вещество в верхнем 5-сантиметровом слое почвы, уменьшить риск водной и ветровой эрозии почвы, сохранить агрономически-ценную структуру почву [Ален Х.П.,1985].
Рядом авторов установлено, что из всех технологических операций, воздействующих на почву и создающих благоприятные условия для роста и развития культурных растений, на обработку почвы приходится 40% энергетических и 25% трудовых затрат от всего объема работ по возделыванию и уборке культур [Ломакин М.М., Семенов С.А., Семенова Л.А., 1995].
Методика проведения исследований
Известно, что продукционный процесс растениеводства определяется климатическими условиями, главнейшими параметрами которых выступают тепловой и влажностный его режимы. В лесостепной зоне (по средним многолетним показателям) соотношение этих режимов приближается к единице, т. е. весь объем выпадающих атмосферных осадков может удаляться физическим испарением. Однако в 11-летнем цикле флюктуирующей активности Солнца наблюдается появление вегетационных сезонов как с избыточным увлажнением и потому холодных, так и существенно более тёплых и потому засушливых. В связи с этим необходимо использовать тот метод основной обработки почвы, который наиболее эффективен к конкретным климатическим условиям предстоящего вегетационного периода. Особенности климатических условий трехлетнего периода проведения квалификационного исследования контролировались метеорологической станцией Татарского научно-исследовательского института сельского хозяйства, находящейся на расстояние 1,5 км от участка опытного поля [Агрометеорологические бюллетени, 2011 – 2014 гг.]. Предкамье Республики Татарстан, в пределах которого располагается метеорологический пункт, входит в агроклиматический район I, характеризующийся прохладным климатом. Среднемноголетний образ особенностей погодных условий района следующий: сумма эффективных температур колеблется в пределах 2130 - 2070С. Период активной вегетации растений равен 130 – 135 дням. Количество осадков за период май – сентябрь составляет более 240 мм. Первые осенние заморозки наблюдаются в основном в третьей декаде сентября, но в отдельные годы возможны и в первой декаде сентября. Устойчивый снежный покров, средняя многолетняя высота которого составляет 31 см, устанавливается во второй декаде ноября. Продолжительность его залегания колеблется от 143 до 148 дней [Мулюкина Е.Д., 1974].
Вегетационный период наиболее часто характеризуется следующими параметрами: 1) термические и световые ресурсы; 2) ресурсы увлажнения, включая осадки и влажность почвы; 3) условия перезимовки культур; 4) неблагоприятные (опасные и особо опасные) явления; 5) показатели биоклиматической продуктивности [Грингоф И.Г., 1988]. Вегетационные периоды исследования были охарактеризованы по параметрам температуры, выпадения осадков и условиям перезимовки сельскохозяйственных культур в севообороте.
На рисунке 4 представлены годичные циклы хода температуры воздуха и поступления на поверхность почв атмосферных осадков в период с ноября 2011 – сентябрь 2014 годов. Анализ его содержания позволяет сформулировать следующие общие выводы в отношении теплового и влажностного режимов вегетационных сезонов, приходящихся на период проведения исследований.
Во всех годах исследования ход фактической температуры воздуха на высоте 2 м от поверхности почв в общем виде повторяет ход среднедекадных его температур. Однако каждый конкретный вегетационный период характеризуется индивидуальными отклонениями в отдельные его отрезки от средних многолетних показателей.
Начало вегетационного периода 2012 года (2 и 3 декада апреля и весь май) и 2014 года (2 и 3 декада мая) характеризовались по сравнению с многолетними и соответствующими показателями последующего 2013 года существенно более высоким температурным фоном. Среднесуточная температура воздуха второй и третьей декад апреля 2012 года была выше нормы на 4,6С и 6,8 С соответственно, что явилось условием более раннего проведения весенне-полевых работ. Абсолютная среднесуточная температура воздуха второй и третьей декад мая 2014 года была выше нормы на 5,7С и 3,4С соответственно. Абсолютные среднесуточные температурные величины в 2013 году были выше нормы на 1,8С лишь во второй декаде апреля. Остальные декады апреля и мая характеризовались небольшим отклонением от нормы.
Если июнь 2012 и 2013 гг. были обеспечены немного более высокими температурам по сравнению со средним многолетним показателям, то вторая половина июня (2 и 3 декада) 2014 года характеризовалась резко выраженной температурной депрессией. Среднесуточная абсолютная температура воздуха в этот период была ниже нормы на 2,4С и 2С соответственно.
Июль всех трех вегетационных периодов характеризовался близкими к многолетней норме показателями хода температуры воздуха. Заключительный период лета во всех трех летних периодах был немного теплее средней многолетней нормы. Текущая температура сентября во всех годах почти соответствовала многолетней норме. Температура октября 2012 и 2013 годов имела малые отклонения от среднемноголетнего показателя. Учеными Росгидромета и Гидрометцентра России установлено, что количество осадков менее 50% от нормы является показателем очень сильной, а 50 – 70% сильной атмосферной засухи [Фролов А.В., Страшная А.И., 2010]. В течение вегетационных периодов всего периода наблюдений атмосферные осадки выпадали очень неравномерно.
В течение апреля (2 и 3 декада) 2012 года режим и объем выпадения атмосферных осадков колебался практически около средней многолетней нормы (выше нормы на 17% и 8% соответственно). В мае 2012 года отмечено неравномерное поступление осадков, первая и третья декады характеризовались выпадением осадков выше на 36% и 108% от нормы, тогда как во вторая декада – очень сильной атмосферной засухой, выпадение осадков меньше на 82% от нормы, что составило 18% от среднемноголетней нормы. Вторая и третья декады апреля 2013 года начались с явными признаками атмосферной засухи (первая декада – выпадение осадков отсутствовало, вторая декада – 54% от нормы,). Первая и вторая декады мая превысили норму осадков на 27% и 55% соответственно, тогда как третья декада мая была ниже климатической нормы на 92%, это 9% от среднемноголетней нормы, что явилось показателем атмосферной засухи. Весенний период 2014 года (2 и 3 декада апреля) начался с неравномерного декадного распределения атмосферных осадков. Во второй декаде выпадение осадков равно нулю, а третья декада превысила климатическую норму на 25%. Если еще в первой декаде мая было установлено выпадение осадков выше 36% от нормы, то уже во второй и третьей декадах была зафиксирована атмосферная засуха. Выпадение осадков во второй декаде мая составило 72% от среднемноголетнего показателя, а выпадение осадков в третьей декаде равно нулю.
В первой десятидневке июня 2014 года продолжался засушливый период, начавшийся во второй половине мая. Общее количество осадков, близкое к многолетней норме, поступило в почвы во второй половине месяца (вторая декада выше нормы на 14%, третья декада выше на 62%). Весь месяц июнь 2013 года характеризовался очень сильной и сильной атмосферной засухой (первая декада – выпадение осадков 40% от номы; вторая декада – 5% от нормы; третья декада – 62% от нормы). Первая и третья декада июня 2012 года имели тенденцию в сторону засухи: I декада осадки 80% от нормы, II декада осадки 57% от нормы осадки поступали более или менее равномерно в течение месяца.
Влияние различных способов основной обработки на содержание лабильного органического вещества (ЛОВ) почвы .
Анализ выпадения осадков 2012 – 2014 годов был приведен в разделе 2.5, в котором был сделан вывод о недостаточности увлажнения за вегетационные периоды 2012 и 2014 гг. для сельскохозяйственных растений.
Значительный ресурс влаги, помимо осадков, составляют запасы продуктивной влаги в почве. Основным источником пополнения этих запасов являются весенние талые воды. Поэтому в основном максимальные запасы влаги в почве наблюдаются весной. Показателем общей оценки весенних влагозапасов в корнеобитаемом слое почвы служит степень их приближения к величинам наименьшей полевой влагоемкости. По средним многолетним наблюдениям в начале вегетации запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы на зяби составляют на серых лесных почвах 160 – 180 мм. В период сева условия увлажнения пахотного слоя под яровыми и озимыми культурами в среднем хорошие. В течение лета запасы влаги постепенно убывают, доходя до минимума (под озимыми – 65 – 100 мм, под яровыми 50 – 85 мм) во второй декаде июля. На территории республики продуктивные запасы влаги в метровом слое почвы в течение вегетационного периода удовлетворительные для обеспечения состояния посевов. Со второй половины лета запасы влаги увеличиваются и на дату перехода температуры воздуха через 5С составляют примерно 110 – 130 мм [Мулюкина Е.Д., 1974].
Специалистами Росгидромета и Гидрометцентра России установлено, что сильная почвенная засуха характеризуется запасами продуктивной влаги в пахотном слое почвы менее 10 мм, в метровом слое – менее 50 мм [Фролов А.В., Страшная А.И., 2010].
С 24 апреля 2012 года по 23 сентября 2014 года (за исключением позднего осеннего, зимнего и ранневесеннего периода) через каждые 10 – 15 (20) дней были проведены наблюдения за динамикой запасов продуктивной влаги в почве как в пахотном, так и в метровом слоях по вариантам основной обработки почвы. Анализ полученных данных излагается далее.
Согласно первоначальному исследованию морфотипа серой лесной почвы опытного участка, максимально возможное количество активной влаги, которое может быть удержано в ее капиллярах пахотного горизонта (0 – 20 см), равно 40 мм, а для метровой толщи 166 мм. Данные величины являются показателем насыщения влагой всех капилляров серой лесной почвы. Однако данная величина может быть превышена своего порогового значения в момент, когда свободная гравитационная влага не успеет удалиться из пор силами земного притяжения.
Особенности весеннего накопления продуктивной влаги в почве зависели от зимне-весенних параметров сезона: средняя толщина снегового покрова, глубина промерзания почвы. Поступление и расходование влаги за вегетационный период зависел от влагопотребления культурой севооборота, среднесуточных температур воздуха, выпадения атмосферных осадков, физического испарения из почвы. Особенности осеннего накопления зависели от среднесуточных температур и выпадения атмосферных осадков. Однако особенности климатических параметров имели различное влияние по вариантам основных обработок почвы.
Поступление и расходование продуктивной влаги почвообразующей толщей при различных способах основной обработки почвы и фазам вегетативного развития ячменя + клевера и клевера 1 года жизни в 2012 году Осенью 2011 года были заложены варианты основной обработки почвы под сплошной посев ярового ячменя и подсев клевера весной 2012 года. Зимний период 2011 – 2012 гг., как отмечалось в разделе 2.5., знаменовался выпадением снега на непромерзлую почву. К началу снеготаяния его мощность достигала 23 см при глубине промерзания почвы в 10 см. Этим создались хорошие условия впитывания практически всей воды, освобождающейся при таянии снега. Результаты представлены на рисунке 12.
До посева. На момент первого отбора образцов (24.04.) для определения влажности почв талый снег уже сошел со всех участков опытных полей, так как среднесуточные температуры воздуха в начале третьей декады апреля характеризовались высоким температурным фоном (раздел 2.5.1.). Фактические запасы продуктивной влаги практически совпадали с максимально возможным значениям для пахотного и метрового слоя, а на некоторых вариантах обработки (разноглубинная обработка и без основной обработки) в пахотном слое превышали это значение на 1 и 2 мм, так как избыточная гравитационная влага еще не была полностью удалена. Вечером 24 апреля и на следующий день в почву поступило 8 мм1 осадков.
Среднемноголетний показатель водонасыщения метровой толщи в весенний период (по данным отдела многолетних трав ТатНИИСХ с 2009 – 2014 гг.) для пахотных аналогов серых лесных почв опытного участка ТатНИИСХ составляет 160 – 180 мм. Фактическое влагонакопление в наших исследованиях соответствует нижнему рубежу данного показателя.
В связи с ранним оттаиванием почвенной толщи и соответственно ее прогревом, проведение весенних полевых работ началось уже в третьей декаде апреля. Посев ярового ячменя и подсев клевера был проведен 27 апреля. К этому периоду запасы продуктивной влаги как в пахотном, так и в метровом слоях оценивались как хорошие. Водонасыщение почвы на данном этапе мало зависело от вариантов основной её обработки, запасы продуктивной влаги были практически на одинаковом уровне. Полное водонасыщение продуктивной влагой обусловлено, как было отмечено выше, параметрами осенне-зимних условий.
Всходы. Оптимальная температура для прорастания семян ярового ячменя 20 – 22С. Появление первых всходов было отмечено на 6 день после посева, тогда среднесуточная температура воздуха составила всего 6С, так как семена начинают прорастать уже при температуре 1 – 2С. Во временной отрезок, когда появлялись всходы, едва ли не каждый день выпадали осадки (3.05., 6.05., 7.05., 9.05.), сумма которых составила 8 мм. Они сдерживали прогревание почвы.
Урожайность ярового ячменя, клевера 1 г.п. и озимой пшеницы на фоне различных способов основной обработки почвы
Использование приемов основной обработки почвы и внесение удобрений ведет к неизбежным материальным затратам при возделывании продукции сельского хозяйства. Затраченные трудовые и материальные ресурсы должны быть восполнены большим и качественным урожаем. Но различные погодные условия (факторы, не контролируемые волей человека) в годы проведения исследований не всегда позволяют получить планируемую урожайность сельскохозяйственной продукции, а затраты при этом оказываются выше планируемых. Исследования в области влияния основных способов обработки почвы на экономическую эффективность показывают, что в различных почвенно-климатических условиях различные варианты обработки почвы имеют разный уровень рентабельности.
Оценка эффективности сельскохозяйственного производства показывает способность обеспечивать высокими показателями производительности, такими, как средневаловый продукт, затраты производства себестоимость, условный чистый доход, рентабельность, урожайность сельскохозяйственный культур [Яковлев В.Б., 1990].
Рядом авторов установлено, что при применении поверхностных и минимальных обработок почвы для зерновых культур на черноземных почвах уменьшаются затраты производительности труда и увеличивается уровень рентабельности [Акулова Т.В., 2102; Кирясова Н.А., 2007; Багаутдинов Ф.Я., 2012], другие ученые склоняются к тому, что безотвальное рыхление под яровую пшеницу на серой лесной почве повышает уровень рентабельности [Гилаев И.Г., 2013], третьи, что для возделывания подсолнечника на черноземе выщелоченном наиболее рентабельно чизельное рыхление и вспашка почвы [Касмынин Г.Г., 2014].
Расчет экономической эффективности проводился с использованием цен на зерно (по Республике Татарстан), с использованием технологических карт на различные приемы обработки почвы и с учетом затрат на внесение удобрений. Также использовались результаты фактической урожайности сельскохозяйственной продукции. Расчет экономической эффективности для урожайности клевера не проводился, так как клевер был использован в качестве сидеральной культуры, которая запахивалась в почву и оставлялась в качестве стерни на поверхности (вариант без основной обработки).
Уровень рентабельности сельскохозяйственной продукции по вариантам опыта представлен в таблице.
Стоимость валовой продукции (СВП) зерна показывает конечную его стоимость при данной средней цене на 1 т и полученного количества урожая, которая определяется по формуле: СВП = Ц У, где СВП – стоимость валовой продукции с 1 га; Ц – средняя цена на 1 т продукции; У – урожайность, т/га.
Себестоимость (С) 1 т зерна учитывает отношение всех затрат на производство зерновой продукции с учетом ее полученной урожайности, которая определяется по формуле: С = ПЗ / У, где С – себестоимость 1 т зерна; ПЗ – производственные затраты на 1 га, тыс. руб.; У – урожайность, т/га.
Условный чистый доход (УЧД) учитывает разницу между стоимостью валовой продукции и производственных затрат, он носит условный характер, так как невозможно учесть все параметры при производстве зерна, большинство их не зависит от производителя (погодные условия). А также идет постоянное изменение на закупочные цены удобрений и горючесмазочных материалов. Условный чистый доход определяется по формуле: УЧД = СВП – ПЗ, где УЧД – условный чистый доход, тыс. руб.
Уровень рентабельности (УР) комплексно отражает степень эффективности использования материальных, трудовых и денежных ресурсов. Показывает отношение условного чистого дохода к производственным затратам. Уровень рентабельности выражается в процентах и вычисляется по формуле: УР = (УЧД / ПЗ) 100, где УР – уровень рентабельности, %. В таблице 18 представлены результаты подсчета экономической эффективной при возделывании зерновых культур (среднее за 3 года) по способам основных обработок почвы.
Экономическая эффективность возделывания ярового ячменя и озимой пшеницы в зернотравяном звене севооборота на фоне различных способов основной обработки почвы Вариант обработки Урожайность(средняя за 3года), т/га СВП,тыс.руб./га Производственныезатраты на га,тыс. руб. Себестоимость1 т зерна, тыс.руб. Условныйчистыйдоход,тыс. руб. Уровеньрентабельности,% Яровой ячмень Вспашка 3,7 27,75 13,50 3,65 14,25 105,5 Разноглубинная обработка 3,1 23,25 11,46 3,70 11,79 102,9 Мелкая обработка 2,9 21,75 10,97 3,78 10,78 98,3 Без основной обработки 2,9 21,75 10,73 3,70 11,02 102,7 Озимая пшеница Вспашка 3,1 16,43 11,34 3,66 5,09 44,9 Разноглубинная обработка 3,0 15,90 11,34 3,78 4,56 40,2 Мелкая обработка 2,6 13,78 10,85 4,17 2,93 27,0 Без основной обработки 2,6 13,78 10,61 4,08 3,17 29,9 Различные варианты основной обработки также по-разному влияют на урожайность ярового ячменя, соответственно уровень рентабельности так же будет различен. Наибольший уровень рентабельности (105,5%) был на варианте вспашки, поэтому на данном фоне питания и варианте обработки возделывание ярового ячменя является наиболее выгодным. Однако возделывание ячменя на остальных вариантах также оказалось рентабельно. Значения уровня рентабельности при возделывании озимой пшеницы не превысили 45%, а на варианте мелкой обработки и без основной обработки не достигали 30%.