Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние изученности вопроса 8
1.1. Роль приемов обработки почвы при выращивании сельскохозяйственных культур
1.2. Влияние приемов основной обработки на плотность сложения почвы
1.3. Влияние структурного состояния почвы на развитие сельскохозяйственных культур и плодородие
1.4. Влияние приемов основной обработки на водный режим серой лесной почвы
1.5. Формирование уровня засоренности посевов сельскохозяйственных культур посредством обработки почвы
1.6. Биологическая активность почвы в зависимости от приемов основной обработки
1.7. Влияние приемов основной обработки на продуктивность яровой пшеницы
ГЛАВА II. Объект, условия и методы исследования 45
2.1. Почвенно-климатические условия 45
2.1.1. Климат 45
2.1.2. Почвы 47
2.1.3. Погодные условия в период проведения исследований 50
2.2. Методика и условия проведения исследований 54
ГЛАВА III. Влияние приемов основной обработки на плодородие серой лесной почвы при возделывании яровой пшеницы
3.1. Эффективность приемов основной обработки в регулировании агрофизических свойств
3.1.1. Влияние приемов основной обработки на структуру почвы 57
3.1.2. Формирование плотности сложения серой лесной почвы в зависимости от приемов основной обработки
3.2. Влияние приемов основной обработки на водный режим почвы 72
3.3. Содержание элементов питания в почве при различных приемах основной обработки серой лесной почвы
3.4. Влияние приемов основной обработки почвы на засоренность посевов яровой пшеницы
ГЛАВА IV. Изменение биологических показателей плодородия серой лесной почвы в зависимости от приемов основной обработки 83
4.1. Влияние приемов основной обработки на изменение уровня микробной биомассы агроценозов серой лесной почвы 86
4.2. Влияние приемов основной обработки почвы на ферментативную активность каталазы
4.3. Влияние приемов основной обработки почвы на целлюлозоразлагающую активность серой лесной почвы
4.4. Распространение азотобактера в агроценозах серой лесной почвы в зависимости от приема основной обработки
93
ГЛАВА V. Рост, развитие и урожайность яровой пшеницы при разных приемах обработки почвы
5.1. Особенности формирования урожая 93
5.2. Развитие корневой системы яровой пшеницы 97
5.3. Урожайность и структура урожая яровой пшеницы 100
ГЛАВА VI. Экономическая оценка приемов основной обработки серой лесной почвы
Выводы 111
Рекомендации производству 113
Список использованной литературы 114
Приложения 141
- Роль приемов обработки почвы при выращивании сельскохозяйственных культур
- Почвенно-климатические условия
- Влияние приемов основной обработки на водный режим почвы
- Влияние приемов основной обработки на изменение уровня микробной биомассы агроценозов серой лесной почвы
Введение к работе
Актуальность темы. На современном этапе развития земледелия широкое применение находит ландшафтное планирование, а в России развивается адаптивно-ландшафтный подход к проектированию систем земледелия. Стратегическое направление адаптивно-ландшафтных систем земледелия основано на охране и рациональном использовании почвенных ресурсов. В связи с этим возникает необходимость дальнейшего поиска наиболее эффективных примов основной обработки почвы, обеспечивающих получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур при одновременном снижении энергетических и материальных затрат (В.И. Кирюшин, 2010).
Создание оптимальных условий для выращивания яровой пшеницы может решаться за счет совершенствования приемов основной обработки серой лесной почвы и уменьшения энергоемкости технологий в конкретных условиях Владимирского ополья. Это способствует максимальному увеличению продуктивности культуры, рациональному использованию материальных и природных ресурсов, что является актуальным для современного земледелия.
Цель исследования: Изучить влияние приемов основной обработки на урожайность яровой пшеницы в зернотравяном севообороте, основывающихся на принципах ресурсосбережения и сохранения плодородия серой лесной почвы Владимирского ополья.
Задачи:
1. Оценить влияние приемов основной обработки на регулирование
водного режима и агрофизические свойства серой лесной почвы.
2. Определить эффективность различных приемов основной обработки на
показатели плодородия почвы.
3. Выявить роль различных по способу и глубине приемов основной
обработки на фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы в
зернотравяном севообороте.
4. Изучить влияние различных по интенсивности и характеру воздействия
приемов обработки на изменение биологических свойств серой лесной почвы.
-
Установить влияние изучаемых обработок почвы на рост, развитие и урожайность яровой пшеницы в зернотравяном севообороте.
-
Определить наиболее экономически эффективные приемы обработки почвы при выращивании яровой пшеницы.
Научная новизна. Впервые дана комплексная оценка влияния приемов основной обработки на динамику почвенных процессов, определяющих агрофизические, водно-физические, агрохимические и биологические свойства серой лесной почвы, а также урожайность яровой пшеницы в условиях Владимирского ополья.
Экспериментально доказана возможность и целесообразность
использования ресурсосберегающих приемов основной обработки под яровую пшеницу в зернотравяном севообороте, что позволяет сохранить плодородие серой лесной почвы, снизить на 17,5-25,5% затраты горюче - смазочных материалов и трудовых ресурсов по сравнению с ежегодной вспашкой на глубину 20-22 см.
Практическая значимость работы. На основании результатов
исследований предложены приемы основной обработки, позволяющие повысить экономические показатели производства зерна яровой пшеницы, с учетом сохранения основных показателей плодородия серой лесной почвы. Результаты исследований можно использовать для усовершенствования существующих технологий возделывания яровой пшеницы в Опольной зоне на серой лесной почве.
Материалы диссертационной работы могут быть использованы в учебном процессе по дисциплинам «Земледелие», «Агрохимия» и «Биология почв».
Реализация результатов исследований. Результаты научных
исследований внедрены в ЗАО СПП «Тарбаево» Суздальского района Владимирской области при возделывании яровой пшеницы в 2013 году на площади 300 га. Было установлено, что при использовании безотвальной обработки на глубину 6-8 см под яровую пшеницу вместо отвальной вспашки на глубину 20-22 см (при урожайности 2,34 и 2,40 т/га соответственно) снижался расход ГСМ на 35,2 кг/га (27,5%), а затраты рабочего времени на 2,75 чел.- часов на 1 га (21,7%).
Апробация работы: Результаты исследований доложены на
Всероссийской школе молодых ученых и специалистов: «Перспективные
технологии для современного сельскохозяйственного производства»
(Ульяновский НИИСХ, 2010г.); Всероссийской научно-практической
конференции «Научное обеспечение АПК Евро-Северо-Востока РФ» (Саранск,
2010г.); XVII Международной научной конференции (Варшава, Институт
технологии и науки о жизни, 2011г.); Международном агроэкологическом
форуме (С-Петербург, ГНУ Северо-Западный НИИМЭСХ, 2013г.);
конференции Всероссийской школы молодых ученых и специалистов «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (Суздаль, ГНУ Владимирский НИИСХ, 2013г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы: Диссертационная работа изложена на 161 странице компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, содержит 15 таблиц, 25 рисунков и 14 приложений, библиографического списка используемой литературы, который включает - 277 источников, в том числе - 20 на иностранном языке.
Роль приемов обработки почвы при выращивании сельскохозяйственных культур
Главной задачей современного сельского хозяйства является увеличение продуктивности земледелия и урожайности культур (Л.А. Нечаев, В.И. Зотиков, 2013). Большое значение в жизни сельскохозяйственных растений, их продуктивности имеют физические свойства почвы: плотность ее сложения, структурное состояние, аэрация и т.д. Причем механическая обработка почвы занимает ключевое место в регулировании данных показателей (А.Я. Рассадин, С.А. Клычникова, 2000). Среди многочисленных агротехнических приемов обработка почвы всегда играла основную роль в создании урожая, так как этот прием является универсальным средством воздействия на многие физические, химические и биологические свойства почвы, и, в конечном счете, на е плодородие (П.П. Колмаков, A.M. Нестеренко, 1981).
Обработкой почвы человек начал заниматься в глубокой древности. С целью выращивания сельскохозяйственных растений верхний слой почвы рыхлился острой палкой (землекопалкой), преобразованной затем в мотыгу. Глубина рыхления в этот период не превышала 12 см. Возделываемые площади почвы были небольшими. Земледелие в этот период характеризовали как огородное из-за малой обрабатывающей площади. С увеличением численности населения, увеличилась потребность в продуктах питания, а это требовало усовершенствования почвообрабатывающих орудий для расширения площади возделываемых культур. С приручением тягловых животных появилась возможность расширения посевных площадей сельскохозяйственных культур и увеличение глубины рыхления почвы. А с переходом сельскохозяйственного производства к использованию машин и разработкой почвообрабатывающего орудия – плуга, глубина обработки почвы с течением времени увеличилась до 25-30 см (С.А. Семенов,1974).
К концу XX века плуг является основным почвообрабатывающим орудием, используемым для основной обработки почвы. Однако в начале XX века в России И.Е. Овсинский (1911) отмечал, что «глубокая вспашка – это порча почвы … . Только в исключительных случаях она может быть произведена один раз в качестве мелиоративного средства». Предложенный прием мелкой обработки почвы вместо отвального плуга не был поддержан. Однако по мере того, как отмечал P.Crosson (1981), нежелательные тенденции в агроэкосистемах становились все более очевидными, появился интерес к природоохранной агротехнике, которые возникли в 30-х годах прошлого века в США и 50-х годах, в степных районах бывшего СССР, вслед за появлением почвенной эрозии и пыльными бурями. Переход в этих районах к минимальной или нулевой обработке почвы вместо отвальной вспашки было достаточно, чтобы прекратить эрозию почвы и значительно сократить расход на горючее и затраты труда на производство одного центнера зерна (Х.П. Аллен, М.Ф. Пушкарев, 1985; Ю.П. Одум, А.С. Калинский и др.,1987).
В начале 60-х годов методы минимализаци обработки почвы стали широко внедряться в практику. Этому способствовал массовый выпуск специальной почвообрабатывающей техники и приспособлений, начатый крупнейшими фирмами США (R. Cannell, 1980; Q. Bowen, 1982).
Под минимальной обработкой подразумевают способы обработки, которые занимают промежуточное положение между отвальной вспашкой и прямым посевом в необработанную почву (G.B. Triplett, 1982).
В Швеции более 50 лет успешно практикуют мелкую обработку под зерновые культуры. Снижение урожаев до 4%, по сравнению со вспашкой на 20-25 см, отмечено только при оставлении большого количества пожнивных остатков или распространении корневых гнилей (R.Q. Cannel, 1985; Т. Rydber, 1986). В европейской части России безотвальные приемы обработки почвы широкого распространения не получили. Однако, в связи со значительным сокращением к концу XX века в сельскохозяйственном производстве рабочих рук и резкого повышения стоимости на горючее и сельскохозяйственную технику товаропроизводители начали вместо вспашки применять мелкую обработку почвы или чередование с ней (И.В. Бирюков, О.А. Самохина и др., 2010). К требованиям, выдвигаемым для обработки почвы, изначально были: уничтожение предшествующей растительности; обеспечение посевов максимальным количеством воды и усвояемой пищи (В.Р. Вильямс, 1947). Эти требования должны выполняться почвообрабатывающими орудиями в результате формирования оптимальных физических свойств почвы для возделываемых культур. К этим свойствам можно отнести крошение почвы и формирование агрономически ценной структуры, которые в свою очередь обеспечивают оптимальную объемную массу в пахотном слое (0-30 см) и его аэрацию, создающих нормальные условия для биохимических процессов по переходу элементов питания почвы в доступные для растений формы.
Агрофизические свойства, формируемые в результате рыхления почвообрабатывающими орудиями, должны обеспечивать условия для пополнения и сохранения в почве атмосферных осадков и в целом способствовать сохранению плодородия почвы (Г.И. Баздырев, 2008; А.Н. Каштанов, 2008).
Почвенный покров Нечернозмной зоны разнообразен по генезису и механическому составу. Кроме того, почвенные разности отличаются по физическим, химическим, водным, биологическим, тепловым свойствам и плодородию. Наиболее распространнный тип почв - дерново-подзолистый (В.П. Нарциссов, 1984). Верхний горизонт обеднн илистой фракцией. В естественном состоянии они имеют высокую плотность и низкую порозность, слабооструктурены, обладают низким плодородием из-за слабой мощности гумусового горизонта, скудными запасами питательных веществ, доступных для растений, имеют повышенную кислотность, низкую мкость поглощения в пахотном слое (Н.В. Войтович, 1997; Н.В. Войтович, Н.А. Полев, 2000).
Свойства пахотного слоя зависят от количества и качества горизонтов исходных почв. Разнокачественность генетических горизонтов дерново-подзолистых почв, малая мощность гумусового горизонта ведут к необходимости углубления пахотного слоя. Углубление можно проводить постепенным припахиванием подпахотных горизонтов к пахотному слою, сразу или предварительно разрыхляя их почвоуглубителями, с последующим примешиванием к пахотному слою при основной вспашке, желательно с удобрением (В.Р. Вильямс, 1947; М.Г. Чижевский, 1952; Н.А. Качинский, 1965).
Приемы обработки почвы в основном подразделяются на отвальную вспашку и безотвальную обработку. Основное отличие их состоит в том, что при отвальной вспашке происходит оборот обрабатываемого слоя почвы, при безотвальной обрабатываемый слой почвы остается на месте, но как и при отвальной происходит его рыхление на глубину обработки (Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков и др., 2000; А.Ф. Сафонов, А.М. Гатаулин и др., 2006).
Недостаточная изученность вопросов применения отвальной, безотвальной, разноглубинных обработок, их почвозащитная эффективность под зерновые и пропашные культуры в севообороте, в сочетании с удобрениями, при интенсивном использовании пашни, поиск путей сокращения затрат на основную обработку и повышение плодородия, учитывая комплексное влияние обработок почвы и удобрений, явились основанием для проведения полевых экспериментов в разных почвенно климатических зонах России (И.С. Кочетов, А.М. Гордеев и др., 1990; И.П. Макаров, 1993; Л.Н. Цуриков, 1997).
Различные способы и глубина основной обработки оказывают большое влияние на такие физические свойства почвы как структура, скважность, тврдость, объмный вес и др. Эти же показатели непосредственно влияют на рост и продуктивность растений. Традиционная зяблевая вспашка почвы – отвальная вспашка – самая энерго- и трудоемкая операция в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. На ней расходуется около 36-38% топлива от потребности для возделывания сельскохозяйственных культур. Чтобы вспахать один гектар, нужно израсходовать от 16 до 25 кг топлива, в зависимости от гранулометрического состава почвы (С.С. Небышинец, 2007).
По мнению С.С. Небышинец (2007) за счет обработки почвы может формироваться до 25% урожая. Однако это и один из трудоемких агротехнических приемов. На его проведение затрачивается около 40% энергетических и 25% трудовых ресурсов, используемых для выращивания урожая сельскохозяйственных культур. Обработка связана со значительным расходом нефтепродуктов, который достигает от 12 до 38% общих затрат топлива в аграрном комплексе.
Почвенно-климатические условия
Владимирская область расположена в центральной части Русской равнины. Ее волнистый рельеф мягко и плавно перепадает от пологих холмов к раздольным полям (Консультативное агроклиматическое …, 2005).
Особенностью, определяющей формирование климата Владимирской области и Владимирского ополья, является удаленность от Атлантического океана, что придает ему умеренно-континентальный характер, с умеренно теплым летом, умеренно-холодной зимой и хорошо выраженными осенними и весенними сезонами. Показателем общего температурного режима области колеблются в пределах +3,0…+3,40С, годовая сумма температур выше 100С в Ополье составляет 1950-20000С, продолжительность данного периода 125-130 дней. Продолжительность периода со среднесуточной температурой выше 150С, характеризующего возможность произрастания теплолюбивых культур, достигает 65-75 дней. Сумма накапливаемых за это время температур 1200-13500С. Длительность безморозного периода 119-126 дней, что достаточно для созревания сельскохозяйственных культур возделываемых во Владимирском ополье. По влагообеспеченности Владимирскую область можно отнести к зоне удовлетворительного увлажнения. Средняя многолетняя сумма осадков за год в Ополье составляет 604 мм. Гидротермический коэффициент по области равен 1,5, испаряемость достигает 500 мм (И.В. Бирюков, О.А. Самохина, С.М. Лукин и др., 2010). Зима здесь пасмурная, с умеренными морозами, снегопадами, часто сменяющимися более холодной ясной погодой. В период предзимья погода бывает неустойчивая, температура воздуха колеблется около 00С, но возможно резкое похолодание и не менее резкое потепление. В конце октября среднесуточная температура воздуха переходит через 00С, но днем еще может быть до 3-50С тепла. Устойчивые морозы устанавливаются с середины ноября. Самый холодный месяц зимы – январь (А.Т. Волощук, В.И. Кирюшин, А.Л. Иванов, 2004). Первый снежный покров ложится обычно в конце октября – начале ноября. Количество выпавших осадков в сумме за холодный период (ноябрь-март) равно 175 мм. Запасы воды в снеге в период наибольшей высоты снежного покрова составляет 102 мм или около 20% годового количества осадков (И.В. Бирюков, О.А. Самохина, С.М. Лукин и др., 2010). Начало весны в природе редко совпадает с календарными или агрономическими сроками. Первая половина марта скорее относится к зиме. На полях еще сохраняется устойчивый снежный покров, морозы иногда достигают минус 200С. Снеготаяние на территории Владимирского ополья начинается 18-20 марта и длится в среднем 22 дня. Сход устойчивого снежного покрова осуществляется через 2-6 дней после перехода среднесуточной температуры воздуха через 00С и наблюдается в Опольной зоне в период с 8 по 12 апреля. К моменту схода снежного покрова почва оттаивает на глубину 10 см, полное оттаивание происходит в конце апреля (26.04-30.04). Вегетация растений весной начинается с перехода температуры через +50С в среднем 15-20 апреля с колебаниями от 6 до 28 апреля. Запасы продуктивной влаги в почве весной обычно составляют 171-247 мм в метровом слое. Переход к лету совершается с наступлением теплой погоды, когда среднесуточные температуры устанавливаются выше 100С, а ночные заморозки прекращаются. Летний период во Владимирском ополье устанавливается в первой декаде мая и продолжается в течение 128-132 дней. Начало и конец этого периода могут отклоняться от средних дат в зависимости от погодных условий. В отдельные годы с ранней весной его продолжительность достигает 156 дней, а при холодной затяжной весне – сокращается до 97 дней.
Период активной вегетации может сокращаться за счет поздних весенних и ранних осенних заморозков. Самый теплый месяц – июль со средней температурой воздуха плюс 17,50С. Максимальная температура почти ежегодно повышается до 27-310С, а абсолютный годовой максимум может достигнуть 37-380С (А.Л. Иванов, В.И. Кирюшин, А.Т. Волощук и др., 2004).
За период активной вегетации (май - август) на территории Ополья выпадает 245 мм осадков, а за каждый из летних месяцев 52-83 мм, что в обычные годы бывает достаточно для получения высоких урожаев. Однако изменчивость количества осадков в отдельные месяцы из года в год очень велика, и их сумма может значительно отклоняться от средней величины. Так в мае в 25% лет осадков выпадает всего 50% нормы, один раз в десять лет их бывает 35%, а в отдельные месяцы сумма осадков может составить всего 4-5% от средней (А.Л. Иванов, В.И. Кирюшин, А.Т. Волощук и др., 2004).
Почвы области довольно разнообразны. Дерново-подзолистыми почвами занято 65% пашни, серыми лесными – 33%, торфяными и пойменными – 2%. По механическому составу тяжелые суглинки составляют 5,1%, средние – 30,2%, легкие суглинки и пески – 64,7%.
Несмотря на равнинный характер территории области, площади эрозионно-опасных и подверженных эрозии сельскохозяйственных угодий составляют 104,7 тыс. га, в том числе пашни 92,4 тыс. га.
Переувлажненные, заболоченные и засоренные камнями земли занимают 267,9 тыс. га. Водные свойства почв во многом определяются характером подстилающих пород. Хорошими условиями увлажнения характеризуется дерново подзолистые и серые лесные суглинистые почвы.
Серые лесные почвы Ополья в области занимают 220 тыс. га или десятую часть пашни и обеспечивают получение 70% всей сельскохозяйственной продукции.
Основной почвообразующей породой для серых лесных почв послужили покровные пылеватые суглинки тяжелого механического состава мощностью 2-3 метра. Встречаются покровные лессовидные суглинки, в которых на глубине 1,2-1,4 м обнаруживается карбонаты кальция в виде мелких вкраплений и выцветов, а на глубине около 2 метров – известковые конкреции в виде журавчиков.
Почвы делятся на светло – серые, серые и темно – серые лесные. Светло – серые почвы занимают вершины водоразделов и верхние части склонов, серые лесные залегают в средних и нижних частях пологих склонов, а темно – серые формируются в основном в нижних частях пологих склонов и на шлейфах. Данные почвы нередко находятся в комплексе или часто сменяемых сочетаниях, обусловленных их генезисом.
Влияние приемов основной обработки на водный режим почвы
В Опольной зоне на серой лесной почве почвенно-климатические факторы являются определяющими в получении высоких и стабильных урожаев зерновых культур. Уровень увлажнения оказывает здесь непосредственное влияние на плодородие и урожайность. Он является природным фактором номер один, который необходимо всегда учитывать в практике производства зерна. В Ополье в 25% лет складываются засушливые условия, а в 10% лет лето бывает сухое. Поэтому дожди не всегда могут служить наджным источником пополнения запасов влаги в подпахотных слоях почвы по мере е использования растениями (С.И. Зинченко, А.Т. Волощук, А.А. Григорьев и др., 2009).
В связи этим, важно выявить влияние приемов и глубины основной обработки под яровую пшеницу на накопление и сохранение запасов продуктивной влаги к посеву культуры. Накопление влаги в почве под яровые культуры начинается сразу после уборки предшествующей культуры.
Таким образом, от уборки озимой ржи к уходу в зиму (ноябрь месяц), к выпадению тврдых осадков, в метровом слое серой лесной почвы по вариантам опыта было накоплено – 204,0-215,6 мм продуктивной влаги (НСР05 = 18,5 мм). Их запасы были на одном уровне (таблица 4). После схода снега запасы продуктивной влаги увеличивались от 6,4 до 26,5 мм. Наибольшее е количество отмечалось на варианте с ежегодной плоскорезной обработкой на 6-8 см - 230,5 мм. Но в целом они были на одном уровне и не зависели как от прима, так и от глубины основной обработки при НСР05 = 27,0 мм. К посеву запасы продуктивной влаги в метровом слое по вариантам опыта уменьшаются от 12,2 до 30, 1 мм и были на уровне 194,6-205,0 мм (НСР05 = 23,5 мм). Тенденция снижения этого уровня отмечалась на вариантах с отвальной вспашкой на 20-22 см.
К периоду колошения и уборки запасы влаги продолжали уменьшаться, в метровом слое почвы не зависимо от приема и глубины основной обработки серой лесной почвы.
Следовательно, наибольшее накопление влаги в метровом слое почвы после уборки предшествующей культуры и до посева яровой пшеницы наблюдалось на варианте с ежегодной плоскорезной обработкой на 6-8 см. В период посева наименьшие запасы влаги были на варианте с отвальной вспашкой на 20-22 см. В целом, в период вегетации яровой пшеницы, запасы продуктивной влаги не зависели от глубины и приема основной обработки.
Важнейшим фактором получения устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур является обеспечение растений азотом на протяжении всего периода вегетации. Особый интерес представляет наличие в почве минерального азота (аммонийного и нитратного), поскольку эта форма является непосредственным источником азотного питания растений (А.И. Осипов, О.А. Соколов, 2001). Однако основную роль на формирование урожая оказывают запасы нитратного азота в слое почвы 0-40 см, накопленные в самые ранние фазы роста и развития возделываемых культур (А.С. Еремин, 1969; В.В. Окорков, 2006). Этот вопрос на серой лесной почве в Опольной зоне при возделывании яровой пшеницы в основном изучался по отвальной вспашке, на вариантах с безотвальными приемами и их сочетании со вспашкой не получил должного освещения в литературе.
Запасы нитратного азота в почве обеспечивают основную прибавку урожая возделываемых культур севооборота (В.В. Окорков, Л.А. Окоркова и др., 2012). Поэтому одной из задач нашего исследования было выяснить влияние обработки на накопление элементов питания к посеву яровой пшеницы. Так как, наиболее быстрые темпы поглощения питательных веществ отмечаются в период интенсивного роста – от кущения до колошения яровой пшеницы. В этой фазе синтезируется более 60% сухого вещества и потребляется около 70% азота и фосфора, более 80% калия (Г.Н. Ненайденко, 1998).
Анализ данных влияния приемов основной обработки на этот показатель свидетельствует, что преимущественное накопление нитратного азота в слое 0-40 см наблюдается на ежегодной отвальной вспашке и плоскорезной обработке на 20-22 см. На этих фонах средние значения содержания нитратного азота в вегетационный период яровой пшеницы составили 23,4 и 19,6 мг/кг почвы (рисунок 14). По остальным фонам обработки содержание N-NО3 отмечалось на уровне 13,7-16,5 мг/кг почвы.
1- ежегодная отвальная вспашка на 20-22 см (контроль); 2- ежегодная безотвальная обработка на 6-8 см; 3- ежегодная безотвальная обработка на 20-22 см; 4- ярусная вспашка под озимую рожь на 28-30 см, под яровую пшеницу отвальная вспашка на 20-22 см; 5-ярусная вспашка под озимую рожь на 28-30 см, под яровую пшеницу безотвальная обработка на 6-8 см; 6- под травы чизельная обработка на 38-40 см, озимую рожь ярусная вспашка на 28-30 см, яровую пшеницу безотвальная обработка на 6-8 см
Влияние приемов основной обработки на содержание нитратного азота при возделывании яровой пшеницы (среднее за 3 года) Активизация нитрификационной деятельности на фонах, с ежегодной обработкой на глубину 20-22 см, может быть обусловлена формированием благоприятных водно-физических свойств почвы для развития нитрифицирующей микрофлоры. К колошению яровой пшеницы уровень содержания нитратного азота значительно снижался, в первую очередь, за счет использования его растениями пшеницы (рисунок 15). Наибольшее количество нитратов используется от посева к фазе колошения на вариантах с ежегодной плоскорезной и отвальной обработками на глубину 20-22 см. За этот период содержание нитратного азота снизилось на 42,4 и 31,8 мг/кг соответственно. На остальных вариантах его использование было в пределах от 14,8 до 23,2 мг/кг почвы.
Влияние приемов основной обработки на изменение уровня микробной биомассы агроценозов серой лесной почвы
Биологическая активность почвы определяется многими факторами, зависящими от системы обработки почвы, так как при этом происходит перераспределение органического материала, способного инициировать биологические процессы в почве.
Мы учитывали показатели активности окислительно-восстановительного фермента каталазы, участвующей в биогенезе гумусовых веществ. Послойное определение каталазной активности показало слабую динамику активности фермента по слоям почвы. То есть, в погодных условиях 2009 года окислительно-восстановительные процессы трансформации органического вещества почвы отмечены на одном уровне интенсивности, не зависимо от глубины обработки почвы (рисунок 20, приложение 5).
Сезонная динамика показывает, что во время вегетации пшеницы, значения каталазы изменяются незначительно, оставаясь в пределах средней обеспеченности почв Владимирского ополья этим ферментом. Достоверное увеличение активности фермента наблюдалось после зяблевых обработок (рисунок 20).
Максимальные показатели отмечены на ежегодной отвальной обработке на 20-22 см и варианте безотвальной обработки на 6-8 см по периодической ярусной вспашке: в слое 0-10 см – 3,9 и 4,0 мл О2/г почвы за 1 минуту (НСР05 =0,08 мл О2/г почвы за 1 минуту); в слое 10-20 см – 3,9 и 4,1 мл О2/г почвы за 1 минуту (НСР05 =0,09 мл О2/г почвы за 1 минуту); в слое 20-30 см – 4,0 и 4,1 мл О2/г почвы за 1 минуту (НСР05=0,08 мл О2/г почвы за 1 минуту). Увеличение активности фермента по сравнению с показателями июля (колошение пшеницы) составляет: в слое 0-10 см - 64 и 65%; в слое 10-20 см – 61 и 63%; в слое 20-30 см – 65 и 61%.
Увеличение влажности почвы после уборки и зяблевая обработка, улучшившие аэрацию пахотного слоя, стимулировали активность продуцирования фермента микроорганизмами и усилили окислительно-восстановительные процессы, особенно на вариантах ежегодной отвальной и периодической ярусной вспашки.
Интенсивность разложения целлюлозы, как одна из характеристик биологической активности почвы, является важным показателем ее экологического состояния и определяется жизнедеятельностью микробоценоза. Изучение особенностей динамики целлюлозоразрушающей активности в зависимости от вида угодий, антропогенного воздействия является необходимым условием для познания трансформации органического вещества в почве, интенсивности и направленности биохимических процессов.
С накоплением органического вещества тесно связана микробиологическая активность почвы. Разложение целлюлозы микрофлорой занимает первое место среди почвенных микробиологических процессов, и степень ее активности определяет скорость круговорота питательных веществ и энергии в почве.
Наибольшей целлюлозолитической активностью отличались варианты с ежегодной безотвальной обработкой на 6-8 см и при ее чередовании с ярусной вспашкой на 28-30 см. В слое 0-20 см убыль льняного полотна составила 63,8; 52,1% соответственно (таблица 6).
Согласно шкале Д.Г. Звягинцева (1991) интенсивность разрушения клетчатки в слое почвы 0-20 см этих вариантов определяется как «сильная» (С.И. Зинченко, 2006; Г.И. Баздырев, 2008). Сохранение пожнивных остатков, являющихся энергетическим материалом в верхнем слое почвы, при достаточном е увлажнении, стимулировало флуктуацию в биоценозе микроорганизмов в сторону доминирования целлюлозолитической микрофлоры.
Средняя интенсивность минерализации клетчатки, в слое 0-30 см, наблюдалась на ежегодной отвальной вспашке на 20-22 см – 34%. Активность целлюлозоразлагающей микрофлоры на этом варианте возрастала с глубиной. В слое 20-30 см убыль льняной ткани составила 56,1%, что в 2 раза выше, чем в слое 10-20 см и в 2,9 раза выше слоя 0-10 см. Такую послойную дифференциацию активности целлюлозолитиков можно объяснить накоплением свежих органических остатков в нижележащих слоях, в результате оборота пласта при отвальной обработке и формированию благоприятной аэрации пахотного слоя. Длительное ежегодное наложение этих процессов сформировало активность пула целлюлозоразлагающих микроорганизмов нижележащих слоев серой лесной почвы.
