Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Принципы формирования агротехнологий в адаптивно ландшафтном земледелии 8
1.1. Методология агроэкологической оценки земель 8
1.2. Формирование структуры посевных площадей и системы севооборотов 15
1.3. Эффективность способов и систем обработки почвы в различных почвенно-климатических условиях 23
1.4. Особенности агротехнологий возделывания культур в зависимости от почвенно-климатических условий 32
Глава 2. Объект, условия и методика проведения исследований 40
2.1. Объект и условия проведения исследований 40
2.2. Программа и методика исследований 55
Глава 3. Агроэкологическая оценка земель Республики Адыгея 63
3.1. Критерии и показатели бонитировки почв 63
3.2. Агроэкологическая оценка почв 65
3.3. Севообороты и структура посевных площадей 81
Глава 4. Влияние способов и систем обработки на агрофизические и агрохимические свойства слитого чернозема 99
4.1. Структурно-агрегатное состояние слитого чернозема 99
4.2. Плотность почвы 125
4.3. Пористость почвы 134
4.4. Влагообеспеченность посевов в зависимости от обработки почвы и норм удобрений 145
4.5. Влияние способов обработки почвы и норм удобрений на ее агрохимические свойства 164
4.6. Баланс гумуса в зависимости от способов обработки почвы и норм удобрений 191
Глава 5. Продуктивность сельскохозяйственных культур в зависимости от основной обработки почвы и удобрений 195
5.1. Полевая всхожесть семян и густота растений 195
5.2. Засоренность посевов сельскохозяйственных культур 205
5.3. Урожайность сельскохозяйственных культур 212
Глава 6. Экономическая и биоэнергетическая эффективность 224
Выводы 239
Предложения производству 243
Литература 245
- Эффективность способов и систем обработки почвы в различных почвенно-климатических условиях
- Программа и методика исследований
- Севообороты и структура посевных площадей
- Влагообеспеченность посевов в зависимости от обработки почвы и норм удобрений
Введение к работе
Актуальность. Разработка и освоение ресурсосберегающих агротехнологий является проблемой всего мирового земледелия. Обусловлена она продолжающимся ростом цен на средства производства и необоснованным расходом невозобновляемых природных ресурсов. Ресурсосбережение является решающим условием выхода из кризисного состояния сельскохозяйственного производства Республики Адыгея, в котором оно оказалось в результате недостаточного обновления материально-технической базы аграрного сектора и сокращения объемов применения удобрений. Снижение урожайности зерновых с 1990 г. по 2000 г. составило 3 ц/га в среднем за 1 год. Урожайность всех возделываемых в республике культур крайне нестабильна по годам.
В структуре затрат на возделывание полевых культур наибольшая доля приходится на удобрения и обработку почвы.
В условиях Краснодарского края удобрения обеспечивают стабильное повышение урожайности сельскохозяйственных культур, сглаживая отрицательное влияние погодных условий на ее формирование [Материалы регионального научно-методического совещания ученых агрохимиков Географической сети опытов с удобрениями на Северном Кавказе (г.Ставрополь, 14-15 сентября 2006 г.)]. Если при экстенсивном земледелии величина урожайности определяется естественным плодородием почвы на 40%, то в интенсивном лишь на 10%, а на 30% зависит от уровня удобренности (В.Ф.Ладонин,Н.З.Милащенко,2001). Следовательно, экономия на удобрениях не может составить основу ресурсосберегающих агротехнологий.
Минимализация обработки почвы в Краснодарском крае нуждается во всестороннем учете комплекса факторов (В.К. Бугаевский, В.М. Кильдюшкин, 2006) и дальнейшем совершенствовании (А.А. Романенко, П.П. Васюков, 2006).
Применение в земледелии Республики Адыгея элементов ресурсосберегающих технологий требует детального изучения по следующим причинам: тяжелый гранулометрический состав почвы и большое видовое разнообразие сорной растительности; однородность пахотного слоя по содержанию гумуса; отсутствие ветровой эрозии; чередование основных обработок почвы соответственно чередованию культур на почвах тяжелого гранулометрического состава затруднено в связи с коротким периодом их пригодности для обработки (пребывания в состоянии физической спелости), что усугубляется нестабильностью погоды.
Таким образом, вопрос агроэкологического обоснования формирования ресурсосберегающих технологий в адаптивно-ландшафтном земледелии Республики Адыгея является актуальным, а социально-экономическая ситуация требует незамедлительного его решения.
Цель работы – выявить эффективные приемы и способы формирования ресурсосберегающих технологий в условиях Республики Адыгея на слитых черноземах, обеспечивающие повышение урожайности сельскохозяйственных культур, продуктивность и эффективность использования пашни.
Для достижения цели решались следующие задачи:
1) Провести анализ способов, средств и направлений ресурсосбережения в зависимости от почвенно-климатических условий и выявить возможность их использования в условиях республики;
2) Провести агроэкологическую оценку земель как основы формирования агротехнологий в ландшафтном земледелии;
3) Изучить влияние способов, систем основной обработки почвы и уровней удобренности в различных звеньях севооборота на агрофизические, агрохимические свойства почвы, урожайность культур и продуктивность пашни в звеньях севооборота;
4) Определить экономический и биоэнергетический эффект от освоения ресурсосберегающих агротехнологий.
Научная новизна. В условиях Республики Адыгея впервые: доказано решающее влияние природно-антропогенной дифференциации пахотного слоя почвы на эффективность использования ресурсов; выведена формула для расчета пористости почвы по показателям структуры и плотности; показано, что результат воздействия обработки почвы на строение пахотного слоя определяется условиями погоды ко времени их проведения; подтверждена применительно к условиям республики сороочищающая эффективность вспашки и экономичность поверхностной обработки; установлен факт положительного влияния высоких норм удобрений на выживаемость и урожайность полевых культурных растений при временном переувлажнении слитого чернозема; аргументировано утверждение о том, что в агроландшафтах республики основой ресурсосберегающих агротехнологий является сочетание повышенных норм удобрений с комбинированной системой основной обработки почвы в севообороте.
Практическая значимость заключается в том, что результаты исследований и предложенные меры по совершенствованию систем обработки почвы являются составляющей частью технологии возделывания сельскохозяйственных культур и предназначены для использования при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия для хозяйств различных форм собственности Республики Адыгея. Полученные данные были использованы при разработке рекомендаций: по использованию минеральных удобрений под новые сорта озимой пшеницы в Республике Адыгея, 2008 г.; по использованию гербицидов при возделывании кукурузы в Краснодарском крае и Республике Адыгея, 2008-2009 гг.; по разработке ресурсосберегающих технологий возделывания озимой пшеницы в Республике Адыгея, 2009 г.; по технологии возделывания подсолнечника в Краснодарском крае и Республике Адыгея, 2010 г.; по эффективным способам устранения переуплотнения, переувлажнения и эрозии в Краснодарском крае и Республике Адыгея, 2010 г.; по новым ресурсосберегающим технологиям возделывания озимой пшеницы, пищевой кукурузы, 2010 г.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Критерии агроэкологической оценки почв и севообороты для почв, подверженных переуплотнению;
2. Показатели изменения агрофизических и агрохимических свойств слитых черноземов в зависимости от обработки и норм удобрений;
3. Метод расчета пористости почвы по результатам определения ее структуры и плотности;
4. Комбинированная система обработки почвы в севообороте оказывает положительное влияние на агрофизическое состояние слитого чернозема и урожайность сельскохозяйственных культур;
5. Высокий экономический и биоэнергетический эффект достигается при сочетании высоких норм удобрений и комбинированной системы основной обработки почвы.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на заседаниях Ученого совета Адыгейского НИИСХ, республиканских и районных практических семинарах, на IV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, докторантов и молодых ученых «Наука XXI веку» (Майкоп, 2003), V научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Перспектива» (Нальчик, 2003), Всероссийской научно-практической конференции «Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики регионов» (Майкоп, 2003-2009), IV Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива – 2004» (Нальчик, 2004), Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы АПК» (Майкоп, 2008), Всероссийской научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии для земледелия и животноводства Владимирского Ополья» (Суздаль, 2008), Международной школе молодых ученых и специалистов «Перспективные технологии для современного с/х производства» (Москва, 2008), II-й Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии развития регионального АПК» (Майкоп, 2009), научно-практической конференции, посвященной 15-летию ГНУ «Ингушская сельскохозяйственная опытная станция» «Адаптация сельскохозяйственного производства к условиям природно-экономического кризиса» (Магас, 2009), Всероссийской научно-практической конференции Ульяновского НИИСХ (Ульяновск, 2010), Международной научной конференции докторантов, аспирантов, специалистов и соискателей ученых степеней доктора и кандидата наук «Применение удобрений и других средств химизации в технологиях возделывания с/х культур» ВНИИА (Москва, 2010), Всероссийской научно-практической конференции «Модели автоматизированного проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия», посвященной 40-летию Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии (Курск, 2010).
Работа выполнена в Адыгейском НИИСХ в рамках «Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2006-2010 гг.» по проблеме: 02. «Разработать методологию, принципы формирования современных агротехнологий и проектирование систем земледелия на ландшафтной основе, обеспечивающие эффективное использование земли, рост производства сельскохозяйственной продукции и сохранение экологической устойчивости агроландшафтов для товаропроизводителей различной специализации».
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 371 странице. Содержит введение, 6 глав, выводы и предложения, 95 таблиц в тексте и 75 в приложениях, 10 рисунков. Список литературы включает 345 источников.
Эффективность способов и систем обработки почвы в различных почвенно-климатических условиях
Агроэкологическая оценка земель является обязательным и первоочередным этапом при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия как для конкретных сельхозпредприятий, так и на региональном уровне, что вытекает из самого ее определения: «адаптивно-ландшафтная система земледелия - это система использования земли определенной агроэкологической группы, ориентированная на производство продукции экономически и экологически обусловленного количества и качества в соответствии с общественными (рыночными) потребностями, природными и производственными ресурсами, обеспечивающая устойчивость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия» [4].
Г.Н. Черкасов подчеркивает преемственность адаптивно-ландшафтных „ систем относительно зональных почвозащитных систем земледелия [335]: «Рациональное землепользование, сохранение почвенного плодородия и жизненной среды, повышение продуктивности земель в современных условиях невозможны без комплексного ландшафтно-экологического подхода при территориальной организации сельскохозяйственного производства, разумного использования природных ресурсов. Развитие адаптивно-ландшафтных принципов в земледелии должно осуществляться в направлении более глубокой территориальной содержательной дифференциации технологических воздействий, существенного усиления экологических функций земледелия на основе сбалансированного использования антропогенных и природных ресурсов».
В соответствии с приведенным выше определением адаптивно-ландшафтной системы земледелия (далее АЛСЗ) академиком РАСХН В.И. Кирюшиным предложена методология агроэкологической оценки земель по комплексу факторов: общественные потребности; агроэкологические требования сельскохозяйственных растений и их средообразующее влияние; природно-ресурсный потенциал земель, агроэкологические параметры; качество продукции и среды обитания, экологические ограничения; социальные инфраструктуры. Из физических свойств почв предложено принимать во внимание: 1) гранулометрический (механический) состав почв - содержание в почве фракций элементарных почвенных частиц независимо от их минералогического и химического состава, скелетность почвы (процентное содержание механических элементов крупнее 1 мм), 2) плотность почвы, 3) плотность твердой фазы и 4) порозность почв, 5) структурное состояние, 6) водопрочность почвенных агрегатов.
Из физико-механических свойств: 1) пластичность — разницу между пределами текучести и раскатывания почвы; 2) липкость, которая1 проявляется при близкой к пределу раскатывания влажности почвы; 3) способность к набуханию и усадке; 4) связность и твердость; 5) удельное сопротивление при обработке.
Из водно-физических свойств почв необходимо учитывать, все виды влагоемкости и водно-физические константы, диапазоны почвенной влаги по подвижности (доступности), водопроницаемость.
Химические и физико-химические свойства почв оцениваются по традиционным критериям: 1. Содержание и запасы органического вещества. Гумусовое состояние характеризуется содержанием гумуса в пахотном слое, запасами его в слое 0-100 см, отношением C:N (то есть обогащенностью азотом и отношением углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот); 2. Емкость катионного обмена (ЕКО), обуславливающая буферность почв. Возрастающая степень устойчивости разделена на пять групп ЕКО: 10 мг-экв на 100 г почвы, 10-20, 21-30, 31-40 и 41 мг-экв на 100 г почвы; 3. Кислотно-основное состояние, с которым, кроме прямого действия на растения, связаны режимы органического вещества и элементов минерального питания; 4. Карбонатность почв, поскольку при слабощелочной реакции (обусловленной, ионами Єа2+, Mg2+ и НЄ03"в почвенном растворе)f быстрее минерализуется органическое вещество и высвобождается, азот в минеральных формах; 5. Засоленность и солонцеватость; 6. Обеспеченность элементами5 минерального питания -легкогидролизуемым азотом, подвижным фосфором и обменным калием.
Кроме того следует учитывать: 1) биогенность и биологическую активность почв, характеризующие совокупную деятельность микрофлоры, микро- и мезофауны, играющих ведущую роль в почвообразовании и круговороте веществ.
Предотвращение эрозии (водной и ветровой) и других видов деградации - ведущая составная часть ресурсосбережения. Общеизвестно, в смытых г почвах содержание гумуса меньше, их агрофизические свойства хуже, а снижение урожайности в сравнении с несмытыми почвами напрямую, зависит от степени эродированности [4, 12, 29, 37, 91, 137].
Особое значение имеет учет факторов потенциальной опасности проявления эрозии, обобщенных в общесоюзной инструкции по почвенным обследованиям [240]. Причиной развития водной эрозии являются: высокая расчлененность территории оврагами и промоинами в сочетании с собирающими водосборами; крутизна склонов, их протяженность и доля склонов южной экспозиции, где снеготаяние интенсивней; выпуклые профили склонов; ориентированные вдоль склона линейные формы микро- и нанорельефа.
Перечисленные ранее показатели характеризуют в основном свойства почвы - агрофизические, агрохимические, биологические. Они давно известны, их практическое использование (точнее учет при решении конкретных практических задач) достаточно апробировано.
Поскольку почвы расположены на территории конкретных сельхозпредприятий, а их свойства (агрохимические и агрофизические) корреллируют с особенностями конкретных элементов агроландшафта, то агроэкологическая оценка земель должна осуществляться также на основе характеристики территории. Это вполне логично, поскольку «главной целью разработки, и внедрения систем адаптивно-ландшафтного земледелия является устойчивое воспроизводство ресурсов и среды в технологическом цикле получения необходимого количества и качества продукции (в условиях высокопродуктивных агроландшафтов, устойчивых к воздействию неблагоприятных факторов природной и техногенной среды)» [4].
В практическом отношении первостепенное значение имеет агроэкологическая оценка качества почвенных ресурсов4 (оценочные показатели уже перечислены) и рельефа, агроклиматические (тепло, влага) ресурсы.
Программа и методика исследований
Объектом исследований — являются ресурсосберегающие системы и способы обработки слитых черноземов в адаптивно-ландшафтном земледелии Республики Адыгея.
Предметы исследований: 1) агроэкологические свойства пахотных земель; 2) зависимость агрофизических и агрохимических свойств почвы, водного и питательных режимов, засоренности посевов, урожайности основных полевых культур и продуктивности пашни, экономических и биоэнергетических показателей от способов обработки почвы и их системы в. различных чередованиях культур на неодинаковых фонах удобренности.
Территория Краснодарского края делится на степную равнинную часть (2/3) и предгорную. Степная равнинная часть расположена на севере от реки Кубань (в ее среднем и нижнем течении).
На территории края выделяются три основные климатические провинции: климат равнинной (степной) части, климат предгорной и горной зон и климат Черноморского побережья.
Климат степных равнинных районов формируется под влиянием преимущественно двух воздушных течений: северо-восточного и юго-западного. Северо-восточное течение зимой приносит холодные массы воздуха из Арктики и Сибири и вызывает ранние осенние и поздневесенние заморозки. Весной и летом оно приносит горячий и сухой воздух степей Казахстана и вызывает засухи, сопровождающиеся иногда пыльными бурями.
Юго-западные ветры (со стороны Черного моря) в зимнее время вызывают оттепели, летом уменьшают жару и суховеи и в течение всего года приносят осадки. Состояние погоды вомногом зависит от того, какое из этих течений , преобладает. Господствующими ветрами являются северовосточные:
Для климата равнинной части края характерно отсутствие резко выраженных времен года. Это одно из наиболее существенных отличий климата Кубани.
В целом климат равнинной части края благоприятствует возделыванию большого набора сельскохозяйственных культур. Длительный вегетационный период на юге края позволяет выращивать по отдельным культурам даже два урожая в год.
Климат горных районов характеризуется вертикальной зональностью. По мере подъема отчетливее проявляются времена года, продолжительнее и устойчивее зима, лето становится более коротким и прохладным.
Почвы равнинной части Краснодарского края сформированы, на лёссовидных отложениях четвертичного периода.
В предгорной части края материнские породы довольно разнообразны. Здесь встречаются не только четвертичные лёссовидные суглинки, известняки, мергели, но и более древние - сланцевые глины, песчаники, майкопские глины.
Пахотные почвы края в основном представлены черноземами. Наименьшую мощность гумусового горизонта имеют карбонатные черноземы (130-150" см), максимальную - выщелоченные (170-200 см). Объясняется это главным образом тем, что выщелоченные черноземы расположены в зоне более обильных осадков и потому промываются интенсивнее. Слабовыщелоченные и слитые черноземы занимают промежуточное положение.
Почти все черноземы края отличаются от черноземов других районов страны весьма тяжелым механическим составом. Однако между собой они также заметно различаются. За исключением незначительной площади долинных и тучных черноземов, имеющих суглинистые и супесчаные разности, в пределах края» более легким составом отличаются карбонатные черноземы. Выщелоченным и особенно слитым черноземам свойственен более тяжелый механический состав. Они. содержат физической глины 60-70%, а фракции ила - до 50%. Песка почтинет.
По профилю механический состав у всех черноземов края довольно выровнен. Тем не менее отчетливо видно увеличение иловатой фракции в горизонте В. Наиболее выражено оно у выщелоченных черноземов и особенно у слитых. Это также объясняется тем, что вынос иловатых частиц из верхнего слоя у них идет более интенсивно, чем у карбонатных. С глубиной количество иловатых частиц уменьшается постепенно.
Слитые черноземы в основном сосредоточены в Республике Адыгея. Слитые и выщелоченные черноземы находятся в более благоприятных условиях увлажнения, чем остальные. Но и здесь осадки (650-750 мм за год) выпадают неравномерно и эта территория отнесена к подзоне неустойчивого увлажнения (гидротермический коэффициент - 0,9... 1,2). Зима умеренная, снежный покров крайне неустойчив. Даже зимой осадки выпадают в виде дождя. Весной часто наблюдается переувлажнение почвы.
Слитые черноземы, так же, как выщелоченные и слабовыщелоченные, в верхних горизонтах карбонатов не имеют, но в горизонте С (150-190 см) их довольно много (до 6-7%).
Обеспеченность слитых черноземов микроэлементами лучше по сравнению с другими черноземами; содержание молибдена, кобальта, меди, цинка - повышенное, марганца и бора - среднее [283].
Слитые черноземы, на которых закладывались полевые опыты, интенсивно промываются осадками. Именно этим объясняется более кислая реакция пахотного горизонта (рН водной вытяжки — 5,8-6,5, а солевой — 4,6-5,8) и повышенное содержание (в сравнении с другими черноземами) поглощенного водорода. Слитые черноземы еще более обеднены воднорастворимыми соединениями. Наличие в их профиле весьма плотного (слитого) горизонта (который начинается с глубины 20-40 см) в первом приближении напоминает о том, что перед нами солонцовый тип почв. На самом же деле, по исследованиям Е. С. Блажнего и Ю. Н. Багрова (1960), ни верхние горизонты, ни уплотненный горизонт В не содержат ни соды, ни хлоридов, что присуще солонцам [23].
Сумма поглощенных оснований в слитых черноземах составляет 42-52 мг-экв на 100 г, или на 7-10% выше, чем у всех других черноземов равнинной части края. В составе поглощенных оснований на долю кальция приходится также около 80%. Натрия в поглощающем комплексе нет. Но, в отличие от карбонатных и выщелоченных черноземов, в которых количество поглощенного кальция и магния с глубиной постепенно снижается или остается на том же уровне, у слитых черноземов, наоборот, содержание этих элементов, и особенно магния, в нижних горизонтах увеличивается. К.К. Гедройц (1955), Е.С. Блажний (1958) полагают, что именно с увеличением количества обменного магния связано образование слитого горизонта в этом черноземе,
В связи с относительно высоким содержанием водорода, слитые черноземы имеют (среди других черноземов Кубани) самую низкую степень насыщенности (90-96%).
По содержанию гумуса они не уступают выщелоченным. В корнеобитаемом слое общее его количество составляет 650-680 т/га. Азота в слитых черноземах почти столько же (0,18-0,35%), сколько и в выщелоченных, как и фосфора (0,16-0,18%). У них, аналогично последним, отношение углерода гумуса к азоту в пахотном слое равно 9,5-11. Однако уровень плодородия этих почв значительно ниже выщелоченных, что связано главным образом с плохими водно-физическими свойствами.
Описание типичного, разреза Горизонт Темно-серый і с: буроватьімюттенкомі Оложение:СЛОяК)-10 см А»пахотный; рыхлое, , ниже:-- уплотнен., Хорошої выражена; комковато-0-22 см ореховатая? структура; Переход в І следующий? горизонт заметеншо плотности. Горизонт Буровато-темно-серый; Плотный;вязкий; свежий; Структура А подпахотный зернисто-комковатая, выражена неясно. Не вскипает. 22-57 см Особенность структуры и сложения придает характерную глянцевитость среза и граней; Переход постепенный. ЕоризонтВг Светлее верхнего: Очень ПЛОТНЫЙ, ВЯЗКИЙ липкий. 57-98?см Глянцевидный? блеск наї срезах. Выламывается глыбами; В нижней части горизонта - железисто-марганцовые образования в.виде мелких.зерен буро-черного цвета. Не вскипает. Горизонт Вг Грязно-бурая? окраска; В нижней части гумусовые затеки, 98-143 см сверху очень плотный; в местах затеков —f рыхлый; . Глыбистый, на срезах глянец. Очень вязкий; Много железисто-марганцевых вкраплений. Не вскипает. Переход заметный по окраске. Горизонте Окраска неоднородная: от буро-желтой до зеленовато- ХХХ.см оливковой. Вскипает на глубине 152 см. Много скоплений углесолей в виде журавчиков. Менее плотный.
Севообороты и структура посевных площадей
Bs посевном слое коэффициент структурности в вариантах со вспашкой (бессменной и в чередованиях) - соответственно 3,1 и 3,5. В вариантах чередования безотвальных обработок значение этого показателя составило 2,7-2,8i, в, то время, как при бессменных поверхностной и чизельнои обработках - 3 0t Указанное уменьшение коэффициента структурности при чередовании безотвальных обработок (чизельная — поверхностная и поверхностная - чизельная) обусловлено некоторым одновременным увеличением доли агрегатов больше 10,0 мм и меньше 0;25 мм.
В целом в структурном состоянии исследуемой толщи почвы под озимой пшеницей подтвердилась та же особенность, что и в первом (с глубокими обработками) опыте - структурное состояние в слоях 15-25 см и 30-40 см под озимой пшеницей лучше, чем под яровыми культурами.
Анализ экспериментальных данных по исследованию структуры почвы в двух указанных опытах свидетельствует о значительной ее зависимости от увлажнения (оценка по погодным условиям). Наилучшее качество обработки почвы, достигается при состоянии физической спелости - это общеизвестный факт. Актуальность его применительно к уплотненным почвам Республики Адыгея заключается в том, что интервал значений влажности, при которых почвы тяжелого механического состава находятся в состоянии физической спелости, очень узкий - от 50 до 65% полной влагоемкости, тогда как для суглинистых почв он в два раза шире (40-70%), а у супесчаных и песчаных еще больше.
Применительно к условиям республики интервал влажности, соответствующий физической спелости легкоглинистых и глинистых черноземов, находится в пределах 14-26% в весовом выражении, что существенно сужает возможность для качественного выполнения обработки почвы. Один из путей выхода из этого положения - повышение производительности труда за счет работы на повышенных скоростях. И.Б. Ревут пишет: «Многочисленные исследования, проведенные в нашей стране еще в 30-40-50-х годах рядом исследователей (П.А. Некрасов, И.Ф.Василенко,. ВіП. Нарциссов;; ПШ. Никифоров, Д.В: Куликов и др.), привелшк созданию научно-технических основ перехода к вспашке и другим приемамобработкишочвына скоростях до 2 5 м/сек (9-й 10 км/час)»;
Приведенные"в.таблице 28. данные убедительно говорят о;том,, что; с повышением скорости работы агрегатах снижается; глыбистость,. возрастают крошение почвьг m коэффициент структурности, снижается высота; гребнещ. то есть улучшается качество вспашки;
О моменте наступления физической спелости автор судит по количеству образующихся при обработке агрегатов размером от 10 до 1 мм: Максимум этих агрегатов после обработки почвы соответствовал моменту наступления физическойспелости почвы.
Открытие указанного явления имело исключительное значение в теории обработки почвы. Явление повышения влажности физической спелости при повышении скоростей обработки весьма интересно с точки зрения теоретической. Оно позволяет считать твердо установленным, что явление физической спелости почвы не является постоянным и неизменным параметром данной почвы, а зависит от скорости механического воздействия на нее. Это открывает принципиальную возможность получения качественной вспашки и другой обработки почвы при сравнительно высоких влажностях. Открытие данного явления позволяет решать вопрос о более раннем начале полевых работ весной, более ранней обработке почвы, более раннем посеве сельскохозяйственных культур, лучшем использовании культурным растением весенних запасов влаги, а следовательно, и повышении урожая.
Общим выводом из приведенных здесь материалов следует считать высокую эффективность и перспективность перехода к резкому повышению рабочих скоростей при выполнении работ по обработке почвы не только плугами, но и рыхлящими орудиями: культиваторами, боронами и особенно фрезами. Обработка почвы на повышенных скоростях лишь расширяет интервал верхнего значения физической спелости почвы, но не ликвидирует проблему. Кроме того, необходимы почвообрабатывающие орудия специальной конструкции, для создания и освоения производственного выпуска которых необходимо время» [266].
Требования к почвообрабатывающим орудиям для кубанских черноземов тяжелого гранулометрического состава должны учитывать дифференциацию с глубиной как агрофизических свойств, так и влажности почвы. Обобщение результатов исследований свидетельствует о том, что при всех видах обработки почвы» (основной, припосевной, междурядий) влажность посевного слоя обычно на 6-8% (весовых) меньше, , чем нижележащих слоев.
Ухудшение структуры почвы при обработке ее в физически неспелом состоянии и дифференциация- по влажности учтены при обосновании актуальности постановки опыта с обработками на фоне разных норм удобрений. Составной частью рабочей гипотезы было предположение, что выбор способа основной обработки (вариант комбинированной системы обработок) позволит избежать ухудшения агрофизических свойств почвы и будет способствовать повышению урожайности.
Имеются сведения об отрицательном влиянии на структуру почвы продолжительного применения физиологически кислых минеральных удобрений. В-первую очередь это имеет место на почвах с низкой буферной способностью, что не характерно для слитого чернозема. К, тому же продолжительность наших исследований составила четыре года на каждом поле. Поэтому влияние норм удобрений на структуру почвы не изучалось и не учитывалось при отборе образцов.
Весенне-летней вегетации первой озимой пшеницы в звене севооборота опыта №3 предшествовала влажная осень 2003 г. (191,5 мм осадков в сентябре и 185,5 мм в октябре на фоне 126 мм в августе), средняя (по отношению к срокам подготовки почвы, под пшеницу) осень 2004 г. и сухая в 2005 году. В указанном порядке в качестве корректирующих обработок были выбраны соответственно поверхностная, вспашка и чизельная обработка.
Влагообеспеченность посевов в зависимости от обработки почвы и норм удобрений
Формирование оптимальной густоты растений к уборке является важнейшим элементом интенсивных ресурсосберегающих агротехнологий, так как благодаря этому обеспечивается высокоэффективное использование всех видов ресурсов. При заниженной густоте- растений недоиспользуется почвенно-климатический потенциал, при завышенной — перерасходуются ресурсы антропогенные - семена, горюче-смазочные материалы, техника.
Генетический потенциал сорта и гибрида любой культуры реализуется в урожайности только при оптимальной густоте растений, которая в современных агротехнологиях реализуется на индустриальной основе, то есть по пути избавления от целого ряда приемов и операций, часто весьма трудоемких и затратных. В сортовой агротехнике в первую очередь -принимаются во внимание отзывчивость на удобрения и загущение посевов. Данный факт в адаптивно-ландшафтных системах земледелия выразился в необходимости наличия агроэкологических паспортов сельскохозяйственных культур [4].
Основа минимализации затрат по формированию оптимальной густоты растений закладывается при основной обработке почвы, которая существенно влияет на полевую всхожесть семян. При посеве на конечную густоту технологический отход растений должен быть минимальным.
В таблице 71 представлены данные о полевой всхожести семян, густоте растений перед уборкой и их отходе за период вегетации для ряда культур в опыте с глубокими обработками.
Иод кукурузошнаверно и подсолнечником- наименьшей» она оказалась в? 1994 г., наибольшей - в 1996 г. (даннышфакт ранее был проиллюстрирован! на рис. 5); Иод кукурузой насилос наибольшая полевая всхожесть! достигнута, также в 1996 г. (81f,9-88 %)j.a наименьшейюнаюказалась в-1997 г. - 58;5-61,21%...
Влияние способов основной? обработки почвьц на » полевую? всхожесть. было; неоднозначным по? годам. Причем это; влияние выразилось, менее; заметношо сравнениюгс варьированием в-годышсследований:
Ио рассматриваемому- показателю имелиместо различияшрименительно к, конкретным культурам (в разрезе одних: и тех же лет); Так, всхожесть подсолнечника была выше, чем кукурузы на зерно.
Причина низкой всхожести очевидная - рыхлое сложение посевного слоя слитого чернозема;. которое увеличивается из-за обработки физически неспелой? почвы. Следствием, является плохой; контакт семян с: почвой; быстрое иссушение; ее: верхнего слоят как в атмосферу конвекционно-диффузным;; путем, так и опускание в, нижележащие слои по градиенту плотности. В; годы с отсутствием осадков в посевной период- всхожесть оказывается очень низкой:
Єледует отметить, что в этом опыте основные обработки проводились не. раньше середины» ноября, то есть когда почва увлажнялась осенними осадками, а это вело к повышению-глыбистости и, соответственно, рыхлости посевного слоя.
Густота растений подсолнечника, кукурузы на зерно и силос была; на оптимальном уровне только в 1996 г. (когда, было высеяно по 70 тыс/га всхожих семян кукурузы), и значительную роль в ее формировании сыграл отход растений ко времени уборки. У кукурузы на зерно он составил 22-23%, у подсолнечника — 5,6-7,3%, у кукурузы на силос - 5,6-7,3 %. Объяснение отмеченных расхождений оставим до выяснения причин отхода, так же, как объяснение того факта, что при: чизельной обработке отход растений; в период вегетации был значительно меньшим.
Єамая- большая: убыль растений (в разрезе всех рассматриваемых культур) отмечена в 1995 году. По вспашке и. глубокой безотвальной обработке.она,составила 43:;3 и 30,2% у кукурузы на зерно; у подсолнечника соответственно- ЗО О и 24,8 %. Меньшей:была! убыль растений:по чизельнош обработке и: в; остальные годы: в І 1994" г. у кукурузы; на; зерном- в. 1,8 раза, .у. подсолнечника;- в 5,9 раз; в 1996г. у подсолнечника - в; 1,3 -раза; у кукурузы насилос в 1995 т. - более чем в дваразаі.
Естественная убыль в период вегетации обычно? бывает связана с тем, . что корневая- система позже: взошедших растений не успевает за влагой;, и они: погибают. Такое объяснение: для:наших результатов совсем не годится, так как: отход имел место именно во влажные годы (также во втором и третьем опытах). Гибель взошедших растений в наших условиях часто списывают на высокую плотность. По» этому поводу авторитетный специалист по технологии : возделываниям подсолнечника; КЕНА. Харченко пишет: «.. .немедленныйотказ от обработки почвы и переход к прямому севу, как правило; заканчивается неудачей. Наибольшую отрицательную известность получил эксперимент возделывания подсолнечника по «нулю» в колхозе «Предгорье: Кавказа» Єеверского района Краснодарского края в конце прошлого века. Созданная: специальная комиссия констатировала . гибель посевов; Основной причиной была названа высокая плотность необработанного (0-30 см) слояпочвы сквозь который стержневой: корень не смог проникнуть, деформировался и расположился в поверхностном слое. В; период летней засухи этот слой высох, что и привело к гибели растений.; Такой вывод лежит на поверхности и не совсем точен [328].
На вспаханной и хорошо подготовленной почве при посеве в ранние сроки на глубину заделки семян 2-3 см корень деформируется и располагается в посевном слое. Основной причиной этого является не только то, что в указанный период в: этом слое растение- находит для себя-необходимые и воду, и пищу, и воздух, но, и самое главное, контрастный температурный режим. Как правило, слой почвы 0-3 см в этот период имеет
199 температуру в.пределах 12-14С, а слой 20-30 см - на 5-8С ниже. Именно это и является основнойпричинош деформации корневой системы» [328, 329].
В наших исследованиях плотность почвы не превышала критических значений, (что совпадает с утверждением процитированного автора), однако и-сроки посева ранними, не были, а потому объяснение,гибели.растений-из-за деформации корня в силу градиента температур не подходит, тем более; что отход растений был растянутым во времени.
Значительный отход растений от всходов до уборки мы склонны объяснять за счет эффекта, аналогичного вымоканию. После выпадения более 50 мм осадков-за короткий период даже верхний слой слитого чернозема в течение продолжительного времени (5 и более дней В зависимости от выпавших осадков), бывает переувлажненным. По мере опускания гравитационной воды переувлажненными бывают и нижележащие слои.
При близкой к полной влагоемкости. влажности определенные участки корневой системы оказываются в условиях нехватки или полного отсутствия кислорода. Хотя вымокания, как такового; не наблюдается, но нарушаются физиологические процессы, что в последующих стрессовых ситуациях становится причиной гибели растений:
Изложенное объяснение подтверждается следующими фактами: 1) значительный отход растений наблюдается во влажные годы, особенно при выпадении большого количества осадков за короткий период; 2) отход растений подсолнечника бывает меньшим, чем у кукурузы, поскольку влага под ним расходуется быстрее как в силу его биологических особенностей, так и благодаря более быстрому росту и развитию; 3) при глубокой чизельной обработке отход меньше, чем по вспашке и поверхностной обработке, о чем свидетельствуют данные таблиц 71 и 72. Под подсолнечником при чизельной обработке отход был наименьшим во все годы, под кукурузой на силос - в двух годах. При поверхностной он чаще был наибольшим или таким же, как по вспашке.
