Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние изученности вопроса 11
1.1 Проблемы использования и совершенствования основной обработки почвы на современном этапе 11
1.2 Предпосевная обработка почвы и посев как важное условие получения устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур 37
2 Условия проведения опытов и методика исследований 55
2.1 Почвенно-климатические условия 55
2.2 Методика закладки, проведения исследований и схемы полевых опытов 63
2.2.1 Методика исследований по изучению систем основной обработки почвы 63
2.2.2 Методика исследований по оптимизации ранневесенней, предпосевной обработок почвы и посева при возделывании зерновых 72
3 Влияние основной обработки на агрофизичские свойства темно-серой лесной почвы 79
3.1 Водный режим 79
3.1.1 Влагообеспеченность сельскохозяйственных культур 79
3.1.2 Суммарный расход влаги и водопотребление 91
3.1.3 Водопроницаемость почвы 98
3.2 Агрофизические свойства 104
3.2.1 Плотность почвы 104
3.2.2 Структура почвы 119
3.2.3 Температура пахотного слоя почвы 129
4 Влияние основной обработки на агрохимические показатели и биологические свойства темно-серой лесной почвы 132
4.1 Влияние длительного применения различных систем обработки
почвы на пищевой режим 132
4.1.1 Содержание нитратного азота 132
4.1.2 Содержание подвижного фосфора и калия 138
4.2 Влияние систем основной обработки на биологический режим почвы 141
4.2.1 Содержание гумуса 141
4.2.2 Влияние обработки почвы на активность микроорганизмов и ферментов 148
4.2.3 Разложение льняного полотна 165
4.2.4 Выделение углекислого газа 170
4.3 Влияние систем основной обработки на рост и развитие растений 173
4.3.1 Формирование фотосинтетического аппарата 173
4.3.2 Накопление сухого вещества растениями 175
4.3.3Формирование симбиотического аппарата в посевах вики 178
5 Фитосанитарное состояние посевов в зависимости от системы основной обработки почвы 184
5.1 Засоренность посевов 184
5.2 Формирование вредной энтомофауны в посевах яровой пшеницы 196
5.3 Развитие корневых гнилей 206
6 Продуктивность пашни в зависимости от систем основной обработки почвы 210
6.1 Урожайность сельскохозяйственных культур, продуктивность севооборота 210
6.2 Качество зерна 221
7 Биоэнергетическая и экономическая оценка эффективности систем основной обработки почвы 223
8 Оптимизация ранневесенней и предпосевной обработок почвы при возделывании зерновых 242
8.1 Влияние ранневесенней обработки почвы на сохранение и расход влаги в допосевной период и урожайность пшеницы 242
8.2 Совершенствование ресурсосберегающей технологии предпосевной обработки почвы и посева 250
8.2.1 Возможности минимализации предпосевной обработки почвы при возделывании яровой пшеницы 250
8.2.1.1 Влияние технологий предпосевной обработки почвы на агрофизические свойства почвы 254
8.2.1.2 Действие технологий предпосевной обработки почвы на засоренность посевов яровой пшеницы 257
8.2.1.3 Влияние минимализации предпосевной обработки почвы на урожайность, энергетическую и экономическую эффективность возделывания яровой пшеницы 259
8.2.2 Сравнительная оценка эффективности посевных и почвообрабатывающих агрегатов при возделывании зерновых культур 265
8.2.2.1 Изучение эффективности переоборудованных борон 268
8.2.2.2 Изучение эффективности применения в технологии возделывания пшеницы агрегатов «Лидер-4» и сеялок СКП-2,1 270
8.2.2.3 Сравнительная оценка эффективности посевных агрегатов «Джон Дир», «Концепт-2000», «СКП-2,1» почвообрабатывающего агрегата «Лидер-4» 278
Выводы 289
Предложения производству 295
Список литературы
- Предпосевная обработка почвы и посев как важное условие получения устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур
- Методика исследований по изучению систем основной обработки почвы
- Суммарный расход влаги и водопотребление
- Влияние обработки почвы на активность микроорганизмов и ферментов
Введение к работе
Актуальность темы. Развитие сельского хозяйства северной лесостепи Северного Зауралья в связи с переходом к рыночной экономике предполагает необходимость повышения эффективности затрат при возделывании сельскохозяйственных культур и в связи с этим дальнейшее совершенствование зональной системы земледелия и системы обработки почвы как одного из главных ее элементов, в направлении ресурсосбережения при сохранении почвенного плодородия.
В Северном Зауралье за последние 45-50 лет использование темно-серых лесных почв в пашне привело к снижению содержания гумуса в них с 5-6 до 3-4% (Каретин Л.Н., 1990). Одной из причин деградации почв является и недостаточный учет зональных особенностей при обработке почвы.
Северная лесостепь Тюменской области является зоной, где получают 80-85% производимого в области зерна для мукомольной промышленности, в то же время темно-серые лесные почвы здесь занимают 231 тыс. га или 27% от площади зерновых. Ученые Западно-Сибирского и Уральского регионов В.А. Юферов (1965), В.А. Федоткин (1968), С.С. Сдобников (1971), Н.И. Фольмер (1978), Н.З. Милащенко, В.Г. Холмов (1989), Н.Т. Воронова (1990), В.Ф. Трушин (1990), Н.В. Абрамов (1992), А.Н. Власенко (1995), В.Л. Ершов (2001), Л.В. Юшкевич (2004), М.А. Глухих (2005), В.И. Кирюшин (2006), Н.Н. Зезин (2006), В.К. Каличкин (2008), И.Ф. Храмцов (2009) и др. пришли к мнению, что совершенствование обработки почвы в направлении минимализации может быть эффективным при дифференцированном подходе в выборе системы обработки. Однако, далеко не все аспекты этой проблемы глубоко разработаны.
При совершенствовании технологии возделывания зерновых с системой основной обработки почвы тесно связана технология ранневесенней, предпосевной обработки почвы и посева. Отмечается устойчивый переход к минимальным почвозащитным ресурсосберегающим технологиям, основой которых является применение нового поколения машин и орудий, комбинированных агрегатов и посевных комплексов с широкими возможностями по совмещению технологических операций. Однако, по выражению А.Н. Власенко (2000) и И.Ф. Храмцова (2009), проблема результативного, более широкого освоения прогрессивных ресурсосберегающих технологий на основе минимальной обработки почвы с использованием различных посевных комплексов как никогда актуальна и вместе с тем наименее изучена в Сибири.
На темно-серых лесных почвах сравнительная эффективность техники нового поколения для предпосевной обработки почвы и посева также недостаточно изучена. Поэтому, при разработке ресурсосберегающей технологии возделывания зерновых наряду с изучением систем основной обработки почвы значительная часть работы посвящена экспериментальной проверке перспективных направлений минимализации предпосевной обработки почвы и посева.
Цель работы: разработка и теоретическое обоснование ресурсосберегающей технологии возделывания зерновых культур, на основе совершенствования систем основной, предпосевной обработок почвы и посева адаптированных для темно-серых лесных почв северной лесостепи Северного Зауралья.
Задачи исследований:
- установить влияние различных способов основной обработки почвы в севообороте на водный и пищевой режимы, агрофизические и агрохимические свойства почвы;
- изучить действие минимализации основной обработки на биологическую активность почвы, фитосанитарное состояние посевов, урожайность культур, качество зерна и продуктивность севооборота;
- выявить наиболее эффективные варианты технологии основной обработки почвы;
- установить влияние технологий ранневесенней обработки почвы, возможности минимализации предпосевной обработки, совмещения операций и мероприятий по уходу за посевами на водно-физические свойства почвы, засоренность посевов и урожайность яровой пшеницы;
- дать оценку эффективности техники нового поколения для проведения предпосевной обработки почвы и посева – почвообрабатывающих и посевных агрегатов под зерновые культуры;
- дать энергетическую и экономическую оценку технологиям возделывания зерновых культур.
Научная новизна исследований. Впервые для темно-серых лесных тяжелосуглинистых почв в условиях северной лесостепи Северного Зауралья (на примере Тюменской области) на основе комплексной оценки разработаны теоретические и практические основы ресурсосберегающей системы основной обработки почвы, позволяющей при экономии средств на обработку получать количество продукции, не уступающее традиционной технологии, основанной на вспашке, при сохранении плодородия почвы.
Установлен ряд положительных закономерностей формирования физических свойств, водного, пищевого, биологического режима почвы, фитосанитарного состояния почвы и посевов при длительном применении основной обработки различной степени интенсивности, что позволило научно обосновать применение наиболее эффективных ресурсосберегающих приемов и систем основной обработки.
Выявлена и научно обоснована эффективность минимализации предпосевной обработки темно-серой лесной почвы. Определены условия, обеспечение которых необходимо для успешного применения этих технологий. Усовершенствована ресурсосберегающая технология предпосевной обработки почвы и посева.
Проведена сравнительная оценка эффективности техники нового поколения для предпосевной обработки и посева с максимальной возможностью совмещения ряда операций и получены данные о целесообразности использования данной техники при совершенствовании зональной ресурсосберегающей технологии возделывания зерновых.
Защищаемые положения:
-
Ресурсосберегающие технологии основной обработки: комбинированная, дифференцированная, комбинированно-минимальная, создают благоприятные условия агрофизических, агрохимических, биологических свойств, фитосанитарного состояния почвы и посевов, в зернопаровом севообороте, обеспечивают стабильную продуктивность при снижении затрат на проведение обработки в расчете на 1 тонну зерна на 27,7-55,6%.
-
Предлагаемый комплекс технологических приемов ранневесенней, предпосевной обработок почвы и посева при возделывании зерновых культур, позволяет максимально сохранить и использовать потенциал доступной влаги в пахотном слое почвы. Рациональные схемы предпосевной обработки почвы и посева при использовании традиционной техники и современных почвообрабатывающих агрегатов и посевных комплексов снижают долю затрат на проведение посевных работ в расчете на 1 тонну зерна до 42,1-48,0%.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Для темно-серых лесных почв разработаны ресурсосберегающие системы и приемы основной обработки. На основе дифференцированного подхода предложены рациональные технологические схемы предпосевной обработки почвы и посева, в том числе с применением современных почвообрабатывающих агрегатов и посевных комплексов.
Предложенные ресурсосберегающие технологии разноглубинной основной обработки: дифференцированная, комбинированная, комбинированно-минимальная и предпосевной обработки почвы: по зяби при ранних сроках сева – боронование в 4 следа БЗСС-1,0 с последующим посевом сеялками СЗП-3,6; при более поздних сроках сева по зяби и по стерне предпосевная обработка комбинированными почвообрабатывающими агрегатами «Лидер-4» с последующим посевом сеялкой СЗП-3,6, посев комбинированными посевными комплексами типа «Джон Дир», «Концепт 2000» позволяют получить урожайность зерновых равную с отвальной системой основной обработки и традиционной технологией предпосевной обработки и посева при экономии затрат на проведение основной обработки почвы на 27,7-55,6%, на выполнение предпосевной обработки и посева на 42,1-48,0% в расчете на 1 тонну зерна.
Материалы исследований использованы при разработке 9-ти рекомендаций, целевой программы: «Внедрение ресурсосберегающих технологий в растениеводстве Тюменской области на 2001-2005 гг.» (Тюмень, 2001), утвержденной к исполнению постановлением губернатора Тюменской области № 114 от 05.04. 2001 г.
Разработанные и рекомендованные автором ресурсосберегающие приемы в системе основной, ранневесенней, предпосевной обработок почвы и на посеве апробированы в хозяйствах Тюменской области на площади 150 тыс. га с ежегодным экономическим эффектом 15-18 млн. рублей. Полученные данные могут быть использованы проектными организациями сельскохозяйственного профиля, а также в учебном процессе по специальности «Земледелие», «Землеустройство» и др.
Апробация работы. Материалы и основные положения диссертации докладывались на международных научно-практических конференциях: в Москве (1994), Новосибирске (1999), Кургане (2004), Тюмени (2007, 2009); на региональных научно-практических конференциях: в Барнауле (1983), Новосибирске (1995, 1997, 2000, 2005), Екатеринбурге (2005), Тюмени (1980, 1983, 1985, 1987, 1989, 1990, 1995, 1999, 2000, 2003, 2006), на областных и региональных агрономических совещаниях Тюменской области (1980-2013). Получили положительную оценку на научно-методических и ученых советах ГНУ НИИСХ Северного Зауралья (1977-2013), на научно-технических советах департамента сельского хозяйства администрации Тюменской области (2001-2008).
Научно-исследовательская работа «Усовершенствовать ресурсосберегающую технологию возделывания сельскохозяйственных культур в Тюменской области» награждена дипломом «Победитель регионального конкурса на соискание грантов губернатора Тюменской области» (2004).
Всего по теме диссертации опубликованы 73 научные работы. Основные положения изданы в научных трудах ВАСХНИЛ, СО РАСХН; в сборниках научных трудов ГНУ НИИСХ Северного Зауралья, Тюменской государственной сельскохозяйственной академии, Московского государственного университета; журналах «Земледелие», «Аграрный вестник Урала», «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки», «Вестник КрасГАУ»; в рекомендациях.
Личный вклад соискателя. Научные исследования выполнены лично автором и совместно с сотрудниками отдела земледелия ГНУ НИИСХ Северного Зауралья Н.Т. Вороновой, М.Д. Авдеенко, Д.Р. Майсямовой, Л.И. Гарбар, О.А. Вьюшиной, В.Н. Тимофеевым – в диссертацию включены совместные результаты исследований и публикации.
Автору принадлежит проведение всех этапов по разработке программ и составлению методик опытов, экспериментальных полевых и аналитических работ, обобщению и обоснованию результатов исследований, написание текста диссертации.
Работа выполнялась в соответствии с темпланом ГНУ НИИСХ Северного Зауралья в течение 1977-2007 гг. по государственной научно-технической программе 01.01. Н. В соответствии с заданием департамента сельского хозяйства администрации Тюменской области по теме: «Разработка современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур на основе передовых научных знаний, техники нового поколения и средств химизации в целях получения планируемой продуктивности при сохранении почвенного плодородия» в 1997-2007 гг.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству и списка литературы – 519 наименований из них 53 иностранных авторов. Объем работы – 352 страницы, содержит – 5 рисунков, 96 таблиц, 77 приложений. Работа выполнялась в 1977-2014 годы в ГНУ НИИСХ Северного Зауралья.
Автор выражает благодарность и искреннюю признательность за многолетнее научное сотрудничество кандидатам сельскохозяйственных наук Н.Т. Вороновой, М.Д. Авдеенко, за участие в проведении комплексных исследований кандидатам сельскохозяйственных наук Л.И. Гарбар и Д.Р. Майсямовой, коллективу отдела земледелия НИИСХ Северного Зауралья, глубокую признательность за оказанную помощь и ценные советы при обсуждении результатов исследований докторам с.-х. наук Л.Н. Скипину, Н.В. Абрамову.
Предпосевная обработка почвы и посев как важное условие получения устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур
По обеспеченности теплом за период май-август теплым был 1987 г.- сумма среднесуточных температур превышала среднемноголетние значения на 11,8% (прил. В). Холодными были 1978 и 1986 гг. – на 9,2-14% ниже сред-немноголетних значений. Остальные годы по обеспеченности теплом были близки к среднемноголетним значениям.
По метеорологическим условиям вегетационного периода за 1988-2007 годы исследований можно сгруппировать следующим образом. По обеспе-ченности осадками вегетационного периода 1988, 1989, 1991, 1997, 1998, 2000, 2004 гг. – недостаточно обеспеченные осадками. Так, в 1988 и 1989 го-ды осадков выпало 82,9 и 79,2% к среднемноголетнему значению (табл.1, прил. А). Гидротермический коэффициент составлял 0,94 и 1,1, что характе-ризует вегетационные периоды в эти годы как засушливые (прил. Д).
Причем в 1988 г. особенно сухо было в мае, июне и августе, количество осадков составляло здесь соответственно 61, 6; 44 и 31,3% к средне многолет-нему значению (прил. Б), а ГТК в эти месяцы составляли 0,93; 0,43 и 0,36 (табл. 1, прил. Д).
В 1989 г. засушливыми были июнь и июль, осадки, которых составляли 74,7 и 17,2% к их среднемноголетнему значению, а ГТК, соответственно, 0,65 и 0,19.
В 1991 г. в целом при хорошей обеспеченности осадками вегетационного периода, но недостаточном их количестве в мае и июне (в мае выпало 36,7% от среднемноголетних значений, в в 1-й декаде июня также не было осадков) ГТК мая и июня составлял 0,35 и 0,88, что говорит о засушливости этих меся-цев, в результате чего растения страдали от нехватки влаги. В 1997, 1998, 2000 гг. обеспеченность осадками вегетационного периода по отношению к среднемноголетним значениям составляла, соответственно, по годам 71, 79, 81%.
В 2004 году в целом при хорошей обеспеченности осадками вегетацион-ного периода, в период май-июнь осадки составляли 53-67%, а в июле 1-я и 2-я декада 0,0-12% к среднемноголетним показателям. Растения страдали от за-сухи. Недостаток осадков в критические периоды усугублялся в эти годы по-вышенной температурой воздуха.
Сумма эффективных температур выше 50С превосходила за май-август среднемноголетнее значение, в годы с недостаточным увлажнением, на 15-27% (прил. Г).
Период исследований в 1990, 1993, 1994, 1995, 1996, 1999, 2001, 2003, 2005, 2006, 2007 годы по увлажнению и температурному режиму был благо-приятным для роста и развития культурных растений. Сумма осадков за веге-тационный период варьировала в пределах 93-138%, к среднемноголетним значениям. Распределение их в критические для сельскохозяйственных расте-ний периоды было удовлетворительным. Сумма эффективных температур за май-август составляла в эти годы 97-120% по отношению к среднемноголет-ним значениям (табл. 1, прил. Г).
Годы 1992 и 2002 были влажными с недостаточным количеством тепла. В 1992 г. за вегетационный период выпало осадков 129% к их среднемноголет-нему значению (прил. А). Практически каждый летний месяц имел период из-быточного увлажнения. Так, во второй декаде мая выпало осадков 183%, в первой декаде июня – 158% к среднемноголетнему значению. Особенно влажными были июль и август, когда дожди шли практически ежедневно, со-ответственно, 20 и 25 дней (прил. Б). В это время выпало осадков 187-145% к их среднемноголетнему значению. Сумма эффективных температур за май-август составила 84% к их среднемноголетнему значению (прил.Г).
В 2002 г. за вегетационный период осадков выпало 163% к среднемного-летнему значению при сумме эффективных температур 87% к норме (прил. А, Г).
В целом за период наблюдений 1988-2007 гг., урожай формировался в относительно благоприятных условиях 13-ти годов: 1990, 1992, 1993, 1994, 1995, 1996, 1999, 2001, 2002, 2003, 2005, 2006, 2007, в условиях недостатка влаги - 7-и годах: 1988, 1989, 1991, 1997, 1998, 2000, 2004.
Опыт проводился на темно-серой лесной оподзоленной почве. Содержа-ние гумуса в слое 0-20 см составило 4,2-5,0% с резким снижением его до 1,9-3,2 в слое 20-40 см. Емкость поглощения в слое 0-30 см – 29,4 мг/экв на 100 г почвы (прил. Е). Степень насыщенности основаниями 85%, в составе погло-щенных оснований преобладает кальций. Соотношение его с магнием широ-кое. Поглощенного натрия очень мало, что наряду с величиной гидролитиче-ской кислотности подтверждает оподзоленную природу данной почвы. Гид-ролитическая кислотность невысокая, 4-5 мг/экв, pН водной суспензии 5,8-6,2, pН солевой вытяжки 4,9. по своим показателям эти почвы имеют сравни-тельно высокое потенциальное плодородие. Общие запасы гумуса в метровом слое от 120 до 150 т/га.
Методика исследований по изучению систем основной обработки почвы
В среднем по слою 0-20 см в период посев-всходы численность микро-организмов, использующих органический азот была близкой по всем вариан-там глубокой обработки – отвальной, безотвальной и комбинированной – разница между этими вариантами не превышала 4%. Самая низкая числен-ность была по дифференцированной системе обработки – 13,9 млн. шт/г поч-вы или 60,2% к контролю.
Уменьшение численности микроорганизмов при сокращении глубины и интенсивности обработки обусловлено анаэробиозом почвенной среды и уменьшением механического перемешивания почвы, и как следствие сниже-нием зараженности почвы микробными клетками, а также обеднением све-жим органическим веществом нижней части пахотного слоя.
К кущению происходило общее снижение количества микроорганизмов, связанное с уменьшением влажности и повышением плотности почвы, к уборке их численность становилась снова близкой ее уровню в период посе-ва-всходов (прил. АЩ).
В эти периоды происходило некоторое перераспределение в численно-сти микроорганизмов в зависимости от обработки почвы.
В период кущения по глубокой отвальной и безотвальной обработкам в 0-20 см слое почвы численность микроорганизмов была довольно близкой, с той разницей, что по вспашке почва была однородной по количеству микро-организмов в 0-10 и 10-20 см слое, а по безотвальной большее количество их было сконцентрировано в 0-10 см слое.
По комбинированной и дифференцированной системам обработки сни-жение численности микроорганизмов в слое почвы 0-20 см составило в этот период соответственно 21,8 и 28,8%.
В период восковой спелости зерновых численность данной группы мик-роорганизмов по всем ресурсосберегающим системам обработки снижалось по сравнению с отвальной системой на 50,1-66,1%.
Количество микроорганизмов, ассимилирующих минеральные формы азота в пахотном слое почвы опытного участка по шкале оценки степени обогащенности микроорганизмами Д.Г. Звягинцева (1991) оценивается как очень богатая, т.е. превышает величину 20 млн. шт/г почвы. Микроорганиз-мов этого вида было больше по всем обработкам и во все фазы вегетации растений по сравнению с микроорганизмами, усваивающими органический азот в 1,6-3,7 раза. Численность их в 0-20 см слое составляла 32,9-50,0 млн. шт/г воздушно-сухой почвы.
Количество их увеличивалось от посева к уборке. Основным экологиче-ским фактором, влияющим на динамику интенсивности микробиологических процессов, является влажность. Самое минимальное количество микроорга-низмов по горизонтам по всем видам обработок наблюдалось в 1998 (засуш-ливом) году.
При довольно близких значениях численности данного вида микроорга-низмов по разным системам обработки в слое почвы 0-20 см, в весенний пе-риод после посева, наблюдалось различие в распределении микроорганизмов по слоям пахотного горизонта. Так, в слое почвы 0-10 см наибольшая чис-ленность микроорганизмов была по безотвальной и дифференцированной обработкам – соответственно на 12,7 и на 2,8 млн. шт/г почвы или на 32,5 и на 7,1% больше по сравнению с отвальной системой обработки. По комбини-рованной обработке в этом слое она была близка к контрольному варианту.
В слое почвы 10-20 см, наоборот, по безотвальной и дифференцирован-ной обработкам численность микроорганизмов, усваивающих минеральный азот снижалась по сравнению с вариантом вспашки на 7,2-2,6 млн. шт/г поч-вы или на 18,3 и 6,5%.
Периодическое оборачивание при комбинированной системе обработки почвы способствовало периодическому поступлению органического вещест-ва в слой почвы 10-20 см, что привело в этом случае к увеличению численно-сти микроорганизмов на 4,3 млн. шт/г почвы или на 11 %.
К периоду уборки данная закономерность в основном сохранялась. При довольно близких значениях численности микроорганизмов в слое почвы 0-20 см, также как и в весенний период в 0-10 см слое содержание по безотвальной и дифференцированной обработкам было выше, чем по вспаш-ке на 13,1-16,3%. В слое почвы 10-20 см по безотвальной обработке их чис-ленность была близка контролю, а по дифференцированной была ниже на 9,2%. При комбинированной системе обработки значения численности дан-ной группы микроорганизмов были близки контрольному варианту и в 0-10 и 10-20 см слое почвы.
Наши данные по влиянию основной обработки на численность и распре-деление в пахотном слое микроорганизмов в основном согласуются с ре-зультатами А.Н. Власенко (1995) установившего, что на черноземах лесосте-пи Западной Сибири динамика численности основных эколого-трофических групп микроорганизмов пропорциональна степени минимализации обработ-ки почвы. По его данным, численность микроорганизмов в слое 0-40 см при нулевой обработке была ниже, чем при вспашке: утилизирующих органиче-ские источники азота – в среднем на 30%; потребляющих минеральный азот – на 45%; нитрификаторов – на 33%; целлюлозоразлагающих – на 20%. Это сокращение он объясняет анаэробиозом почвенной среды.
По соотношению микроорганизмов, разлагающих органический азот (МПА) к микроорганизмам, использующих минеральный азот (КАА), судят о плодородии почв. Чем шире соотношение МПА : КАА тем ниже плодородие почвы. Исходя из данных, полученных за годы исследования, соотношение МПА: КАА ниже по дифференцированным обработкам и составляет 0,32, то-гда как по остальным обработкам этот коэффициент несколько выше от 0,45 до 0,67. данные, полученные в результате исследований, показывают то, что разложение органического вещества почвы более интенсивно идет по от-вальной обработке. В то же время по всем видам обработок отмечается, что процесс минерализации преобладает над процессом гумусообразования, поч-ва бедна доступным для растений органическим азотом. На каждых 100 г разложенного органического вещества бактерии используют на синтез белка биомассы 2 г азота
Суммарный расход влаги и водопотребление
В годы с различной увлажненностью отмеченная выше закономерность влияние энергосберегающих систем основной обработки на увеличение об-щей засоренности посевов сохранялась. В то же время нужно отметить, что в засушливые и средние по увлажнению годы засоренность многолетними сорняками по энергосберегающим обработкам почвы снижалась.
Формирование видового состава засоренности в зависимости от систем основной обработки было проанализировано в заключительном поле пяти-польного зернопарового севооборота, где нивелировался сороочищающий эффект чистого пара, но наиболее полно проявилось формирование агроце-ноза от обработки почвы (прил. БН). В целом по опыту преобладали мало-летние сорняки. Из общего количества сорняков 51-78% составляло Panicum crus galli (куриное просо).
Установлено, что обработка почвы без оборота пласта способствовала распространению куриного проса на 16-18 шт/м2 с увеличением их массы на 101-209 г/м2 по отношению к контролю. При одинаковом количественном уровне засоренности посевов – 40,2-43,0 шт/м2 энергосберегающие системы основной обработки увеличивали массу сорняков с увеличением числа мел-ких обработок в севообороте. Так, при дифференцированной системе основ-ной обработки почвы, где из пяти полей в четырех проводилась мелкая и по-верхностная обработки, масса сорняков увеличивалась до 245,4 г/м2, тогда как при безотвальной системе она составляла 136,9, а по комбинированной – 185,3 г/м2.
Выявленная закономерность объясняется характером размещения семян по слоям почвы при разных обработках и биологической особенностью раз-вития куриного проса. По данным С.А. Котт (1961); Б.М. Смирнова и др.; Л.Ф. Ионина (1981); Деулиной Т.В. (1990) 80% семян сорняков размещается в слое 0-10 см при безотвальной обработке. С другой стороны, куриное просо относится к поздним яровым сорнякам, устойчивым к гербицидам 2,4 Д.
Из биологических особенностей следует отметить влаголюбивость сор-няка, что объясняет увеличение его при обработке почвы без оборота пласта, где накапливалось больше продуктивной влаги.
Отвальная и безотвальная системы основной обработки увеличивали за-соренность посевов ячменя Avena fatua (овсюгом) по сравнению с другими вариантами обработки. Так, по вспашке овсюг в общем количестве сорняков составлял 15,5%, а по массе 62%, при безотвальной – 15,5 и 40,8% соответст-венно.
Из многолетних сорняков преобладали Cirsium arvense (осот розовый) и Sonchus arvensis (осот желтый). При слабой степени засоренности многолет-ними сорняками безотвальная система увеличивала засорение ими по коли-честву в 2 раза, а по массе в 5-7 раз относительно контроля. Количество осо-тов по комбинированной и дифференцированной системам обработки почвы было равно контролю, однако масса их была выше в 1,2-4,2 раза, чем по вспашке.
Таким образом, полученные данные показывают, что: - применение безотвальных обработок способствовало увеличению в 2 раза количества проросших до посева сорняков по сравнению с вариантом вспашки; - при применении безотвальных орудий КПГ-250, КПШ-5, по безотваль-ной комбинированной и минимальной системе обработки происходило уве-личение засоренности посевов по массе на 3,1-8,3% от общей фитомассы, в том числе овсюгом на 6,0-12,1%, по сравнению с отвальным фоном. С увели-чением кратности применения безотвальных и мелких обработок эта разница увеличивалась; - в результате увеличения плотности почвы по указанным системам об-работки изменялся видовой состав сорняков: количество и масса корнеот-прысковых видов снижалась в 3,9 раза (масса корней этих сорняков снижа-лась в 0-40 см слое на 25,0-56,0%, длина горизонтальных корней на 17,6-36,4%), но увеличивалась численность и масса злаковых сорняков в 3 раза (преимущественно овсюга). Увеличение вредоносности сорняков по безот-вальным и мелким обработкам обусловлено увеличением распространения злаковых сорняков; - засоренность посевов увеличивается в годы с недостаточным увлажне-нием, а также с удалением от пара; - посевы сельскохозяйственных культур имели слабую степень засорен-ности в результате рациональной структуры посевных площадей в севообо-роте и использования комплексной химизации; - системы обработки почвы с включением безотвальной и мелкой обра-ботки в среднем по зернопаровому севообороту увеличивали общую засо-ренность посевов зерновых и зернобобовых на 8,5-20,8 шт/м2 и на 2,9-4,7% к биомассе по сравнению со вспашкой; - увеличение засоренности по энергосберегающим системам обработки почвы происходило в основном за счет малолетних, преимущественно ус-тойчивых к гербицидам группы 2,4 Д сорняков (Avena fatua, Panicum crus galli).
Влияние обработки почвы на активность микроорганизмов и ферментов
В сумме затраты на зарплату и ГСМ при посеве комплексом «Концепт-2000» снижались на 46,2%, при посеве комплексом «Джон Дир» на 52,9%, по сравнению с традиционной технологией.
Определение общих затрат на 1 га на проведение посевных работ пока-зало, что самые низкие затраты 365,4 руб/га были при посеве комплексом «Джон Дир», при посеве комплексом «Концепт-2000» они составили 401,7 руб/га, в то время как при традиционной технологии они составляли 718,5 руб/га (табл. 93). Затраты при посеве «Джон Дир» были ниже, чем при тра-диционной технологии на 353,1 руб/га или на 49,1%, при посеве «Концепт-2000» на 316,8 руб/га или на 44,1%. Более низкие затраты при посеве «Джон Дир» по сравнению с «Концептом-2000» объясняются в основном, более низким расходом ГСМ на 1 га (8 кг/га против 10 кг/га).
Наиболее эффективной в 2005 году выделилась технология посева ком-плексом «Джон-Дир» по стерневому фону с нормой высева пшеницы 7 млн. всхожих зерен. Чистый доход был выше, чем по традиционной технологии на 1682 руб/га или на 97% (табл. 94). По зяби эффективность по посеву этим аг-регатом при высеве 7 млн. всхожих зерен была также самой высокой – чис-тый доход превосходил контроль на 13,2% (на 284 руб/га) и на 17% техноло-гию с посевом СКП-2,1. Уменьшение нормы высева пшеницы с 7 млн. всхо-жих зерен до 5 млн. вело к снижению чистого дохода при всех изучаемых технологиях посева по зяби на 653-1078 руб/га или на 39-62%, по стерне на 203-678 руб/га или на 19,8-50,0% (табл. 94).
Сравнение эффективности технологий посева в 2006 г. при возделыва-нии гороха показали, что применение комплекса «Концепт-2000» со стрель-чатыми сошниками было наиболее эффективным. При практически равной урожайности, затраты на проведение посевных работ на 1 тонну гороха, здесь были ниже, чем по традиционной технологии на 202 руб. или на 42,1% (табл. 95).
Они составили 277 руб/т зерна, против 479 руб/т по традиционной тех-нологии. Затраты на 1т зерна при посеве этим комплексом оборудованным анкерными сошниками были ниже, чем по традиционной технологии на 25,3%, но в этом случае отмечено снижение урожайности 0,38 т/га.
Сравнение технологий посева в 2006 г. при возделывании пшеницы, по-казало, что применение технологий с использованием комплексов «Концепт-2000» и «Джон Дир» при практически равной традиционной технологии урожайности, способствовало снижению затрат на посевные работы в расче-те на 1тонну зерна при проведении сева этими агрегатами на 112-123 руб/га или на 43,8-48,0% по сравнению с традиционной технологией (табл. 96).
Наименьшие затраты на проведение посевных работ на 1 т зерна пшени-цы были по технологии с применением комплекса «Джон Дир» - 133 руб/т, по технологии с применением комплекса «Концепт-2000» они составили 144 руб/т, по традиционной технологии 25,6 руб/т.
Таким образом, посевные комплексы «Джон Дир» и «Концепт-2000» со стрельчатыми подрезающими лапами обеспечивали необходимые условия по подготовке почвы к посеву, заделку семян на заданную глубину, равномер-ность их распределения в почве. Агрегаты показали надежность в работе. Применение комплексов обеспечивало получение урожайности на уровне традиционной технологии при увеличении производительности на 145%, снижению затрат живого труда на 77,5%, снижению расхода ГСМ на 40,8-52,7%, снижению суммарных затрат на проведение посевных работ на 44,1-49,1%. Способствовали снижению доли затрат на проведение посевных работ в расчете на 1тонну зерна на 42,1-48%. Результаты их производствен-ных сравнительных с традиционной технологией испытаний следует считать положительными. Снижение нормы высева пшеницы с 7 млн. всхожих зерен до 5 млн. зерен нецелесообразно, так как ведет к снижению урожайности по зяби на 0,36-0,53 т/га (на 15,2-23,7%), по стерне на 0,18-0,37 т/га (на 9,6-13,1%) и снижению чистого дохода при различных технологиях посева по зяби на 39-62%, по стерне на 19,8-50,0%.
Считаем, что посевные комплексы «Джон Дир», «Концепт-2000», обору-дованные стрельчатыми лапами имеют хорошую перспективу для широкого применения в производстве, эффективность посевных комплексов будет воз-растать по мере улучшения условий выравненности пашни.
1. Влага в северной лесостепи Западной Сибири является одним из основ-ных лимитирующих факторов эффективного плодородия. При высокой веро-ятности майско-июньской засушливости (57 и 47% лет) характерен крайне неравномерный суммарный расход влаги, 28-37% которого приходится на период посев-кущение зерновых при отрицательном балансе 31-43%. 2. В весенний период глубокие отвальные и безотвальные обработки соз-давали одинаковые условия увлажнения метрового слоя почвы. Мелкие об-работки – плоскорезная КПЭ-3,8 на 12-14 см и дискование БДТ-2,5 на 10-12 см – снижали запасы влаги в метровом слое по сравнению с глубокими об-работками на 6,7-11,2 мм, обеспечивая равные варианту вспашки условия влагообеспеченности в течение вегетации в слое почвы 0-30 см. При этом зерновыми культурами наиболее экономно влага используется по дифферен-цированной и комбинированной системам обработки.
3. Темно-серая лесная тяжелосуглинистая почва находится в близком к оптимальному режиму сложения пахотного слоя лишь в период посева-всходов, в более поздний период относительно благоприятный режим сложе-ния сохраняется только в слое 0-10 см. Безотвальная и плоскорезная обра-ботки вели к переуплотнению 10-30 см слоя почвы в период посева и куще-ния на 0,03-0,09 г/см3. Применение безотвальных и мелких обработок обес-печивало формирование благоприятного режима сложения при параметрах плотности 1,12-1,26 г/см3 и влажности 10,4-21,4% (66-74% от НВ) пахотного слоя почвы перед обработкой.
Похожие диссертации на Оптимизация систем обработки темно-серой лесной почвы в Северном Зауралье
