Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературы 12
Глава 2. Методы исследований и условия проведения опытов 51
2.1. Почвенно-климатические и погодные условия, место проведения исследований 51
2.2. Методика исследований, агротехника зерновых культур в опытах 59
Результаты экспериментальных исследований 73
Глава 3. Влияние приемов основной обработки на изменение водных и физических свойств почвы 73
3.1. Водопрочная структура почвы 73
3.2. Плотность почвы 78
3.3. Скважность почвы 88
3.4. Водный режим почвы в зяби и паровом поле 90
Глава 4. Влияние систем обработки почвы и удобрений на плодородие черноземных почв засушливой степи Поволжья 112
4.1. Гумус почвы 112
4.2. Биологическая активность почвы 136
4.3. Фитотоксичность почвы 149
4.4. Пищевой режим при различных приемах основной обработки почвы и удобрений в севообороте 150
4.4.1. Минеральный (нитратный и аммонийный) азот 151
4.4.2. Подвижный фосфор 169
4.4.3. Обменный калий 186
Глава 5. Засоренность пара и посевов зерновых культур при разных приемах и системах основной обработки почвы в севообороте 204
Глава 6. Урожайность зерновых культур, структура урожая, качество зерна, вынос элементов питания в зависимости от приемов основной обработки и удобрений 229
6.1. Урожайность зерновых культур 229
6.2. Структура урожая и качество зерна 252
6.3. Содержание элементов питания в растениях и вынос их урожаем зерновых культур 259
Глава 7. Экономическая и энергетическая оценка систем основной обработки почвы в севообороте 266
Основные выводы 275
Предложения производству 281
Список используемой литературы
- Методика исследований, агротехника зерновых культур в опытах
- Скважность почвы
- Пищевой режим при различных приемах основной обработки почвы и удобрений в севообороте
- Структура урожая и качество зерна
Введение к работе
Важное народнохозяйственное значение имеет решение проблемы повышения урожайности зерновых культур и устойчивости производства продуктов растениеводства. Основным направлением решения проблемы является освоение научно обоснованных систем земледелия, в которых по энергозатратам, воздействию на плодородие почвы и урожайность возделываемых культур особое значение придается системам обработки почвы.
Поволжье является крупным производителем товарного зерна в России. Здесь земледелие основывается на использовании плодородных черноземов, достаточною тепла и света, сравнительно продолжительного безморозного периода. Несмотря на наличие таких факюров земледелие зоны довольно неустойчиво из-за недостатка влаги, проявления водной и ветровой эрозии. Эти особенности почвенно-климатических условий зоны определяют необходимоеіь придавать системе основной обработки почвы в севооборотах почвозащитную, влагонакапливающую, влаго- и знергосбереіающую направленность.
Теоретической основной зональных систем основной обработки почвы в севообороте служат положения, сформулированные академиком Н.М. Ту-лайковым, - максимальное накопление, сохранение и рациональное использование осадков сельскохозяйственными культурами за вегетационный период года. Более чем полувековой опыт исследований подтвердил эти положения, которые получили свое дальнейшее развитие в работах школы саратовских земледелов под руководством П.К. Иванова, А.И. Шабаева, Ю.Ф. Кур-дюкова.
При ретроспективном анализе большой вклад в разработку систем основной обрабоїки почвы в севообороте в зоне черноземных почв засушливой степи Поволжья внесли П.К. Иванов, К.Г. Шульмейстер, Д.И. Буров, Г.И. Казаков, В.А. Корчагин, И.А. Чуданов, В.И. Румянцев, Н.А. Максютов, А.И. Шабаев, В.И. Кафарена, Ю.Ф. Курдюков, И.Ф. Медведев, Н.В. Михайлин и другие.
4 Изучение глубокой обработки, в частности вспашки, показало, что не
все сельскохозяйственные культуры одинаково на нее реагируют. Наиболее требовательны к глубокой вспашке пропашные, зернобобовые, многолетние травы, менее - зерновые. Поэтому вполне возможно проводить под зерновые культуры приемы минимализации основной обработки почвы путем уменьшения ее глубины и замены вспашки минимальной и безотвальной обработками. Следует отметить, что применение вспашки в своей основе базируется на интенсивной эксплуатации пашни с недостаточным учетом биологии возделываемых к>лы>р, естественных и техногенных ресурсов, требующих дифференциации ее глубины в полях зернопаровых севооборотов. Такая обработка является экологически несбалансированной и необоснованной с точки зрения проблем ресурсосбережения. Почвы подвергаются деградации вследствие нарушений принципов адаптации систем основной обработки почвы к почвенно-климатическим условиям, требованиям биологии культур, экологии производства и рынка.
На черноземах при замене вспашки плоскорезной обработкой в начальный период вегетации яровых культур стерня и органические остатки сдерживают темпы накопления нитратного азота, замедляют процесс деток-сикации верхнего слоя почвы, ухудшают ее биологическое состояние. В зернопаровых севооборотах основная обработка, ограниченная юлько плоскорезной обработкой, не может решить всех тех задач, которые ставятся перед ней в условиях засушливой черноземной с гени Поволжья и ее положительные стороны уірачивают свое агротехническое значение.
Поиск ну гей сокращения энерюемкой основной обработки почвы с оборотом пласга (глубокой вспашки), уменьшения ее глубины, возможностей улучшения эффекшвности плоскорезной и безотвальной обработок, нахождения места и кратности применения приемов в зернопаровых севооборотах с учетом засушливости климата, специализации юваропроизводителя на производство товарного зерна в условиях многоукладности хозяйств вызывает настоятельную необходимость продолжения исследований по разработке
5 принципов подхода к совершенствованию систем основной обработки почвы
в сочетании с внесением удобрений, способствующих повышению устойчивости производства зерна по годам и отвечающим требованиям ресурсосбережения в рыночной экономике.
При этом важным направлением совершенствования основной обработки почвы являєіся не только оптимизация приемов и глубин, но и правильное научно обоснованное построение в зернопаровых севооборотах всей системы обработки почвы в зависимости от требований зерновых культур и взаимосвязи основных обрабоюк в роїации.
Поэтому разработка в зернопаровых севооборотах наиболее эффективных систем обработки почвы, направленных на накопление и сохранение почвенного плодородия, рост урожайности и качество зерна, снижение затрат, является актуальной.
Используя многолетние материалы проведенных исследований и производственных испытаний, полученных за 1982...1998 гг., в данной работе автором дается обоснование основных путей адаптивной минимализации систем основной обработки почвы в зернопаровом севообороте засушливой черноземной степи Поволжья.
Целью исследований ставилась разрабоїка и ошимизация в зернопаровом севообороте иочво- и ресурсосберегающих систем основной обработки черноземных почв засушливой степи Поволжья в направлении более рационального использования почвенно-климатических ресурсов и дальнейшей их адаптации к различным уровням интенсификации производства с учетом возможного сокращения знері озатрат и предотвращения в почвах де-градационных процессов.
В задачу исследований входило.
- разработаїь оіпимальн>ю систему основной обработки почвы в сочетании с применением удобрений в 6-нолыюм зернопаровом севообороте со следующим чередованием поля и зерновых культур: пар
черный, озимая пшеница, яровая пшеница, просо, яровая пшеница, ячмень;
выявить возможность уменьшения глубины обработки почвы с оборотом пласта в паровом поле и под яровые зерновые культуры, кратность и место проведения глубокой вспашки в зернопаровом севообороте;
выявить возможность применения плоскорезной и безотвальной обработок в паровом поле и под яровые зерновые культуры в зернопаровом севообороте;
выяснить возможность уменьшения негативных последствий плоскорезной и безотвальной обработок почвы путем проведения дополнительных приемов (лущения, азотных удобрений);
выявить изменения агрофизических, агрохимических и биологических свойств почвы, ее водного и питательного режимов, фитоса-нитарного состояния посевов, урожайности зерновых культур, качества зерна, продуктивности зернопарового севооборота в зависимости от влияния приемов и систем основной обработки почвы в сочетании с применением удобрений и без них;
определить в зернопаровом севообороте наиболее экономически и энергетически эффективные системы основной обработки почвы в сочетании с применением удобрений и без них.
В основу диссертационной работы положены результаты исследований, выполненные точно автором и научными сотрудниками под общим руководством доктора сельскохозяйственных наук, профессора, Заслуженного агронома РФ Курдюкова Юрия Федоровича.
Представляемая работа базируется на выполнении государственных научно-технических программ и заданий по указанной тематике: О.Ц.032.03.01; 02.01.01.01.05; 02.03.01.01.03; 04.15.03.03; О.СХ.31.02.02; 0.СХ.27.01.01; 0.51.01.03.02.Н; К.Т. 1 а.20Б; 4.1.41; 5.1.42.
7 Впервые в засушливой степи Поволжья на основании длительных
двухфакторных стационарных и краткосрочных полевых опытах с основными факторами воздействия на показатели ряда свойств черноземов южных и обыкновенных разработана и обоснована в зернопаровом севообороте оптимальная комбинированная разноглубинная система основной обработки почвы с оборотом пласта в сочетании с применением удобрений и без них.
Установлены и предложены приоритетные пути совершенствования зональных систем основной обработки почвы, определена роль и место применения отвальных, безотвальных и мелких обработок, обеспечивающих улучшение водно-физических, агрохимических, биологических свойств почвы, повышение эффективного и стабилизацию потенциального плодородия почвы.
В отличие от традиционной отвальной глубокой равноглубинной, комбинированные системы с различными уровнями минимализации основной обработки почвы в сочетании с применением удобрений способны обеспечить сохранение и воспроизводство плодородия черноземов с оптимальными свойствами, благополучную экологическую, экономическую и энергетическую ситуацию в полеводстве.
Выявлена возможность уменьшения глубины обработки с оборотом пласта с 28...30 см до 14...16 и применения мелкой обработки в паровом поле и под яровую пшеницу в паровом звене зернопарового севооборота, а также в паровом поле и под просо при сочетании ее с глубокой вспашкой в последнем поле и обычной под яровую пшеницу в 3-м и 5-м полях севооборота.
Выявлена возможность применения плоскорезной обработки и плоскорезной обработки с предварительным лущением пожнивных остатков, греб-некулисной безотвальной обработки в паровом поле и последних двух обработок почвы под яровую пшеницу в паровом звене зернопарового севооборота.
Установлено, что в заключительном звене зернопарового севооборота от послеуборочного лущения вариант плоскорезной обработки несколько по-
8 вышает урожайность яровых зерновых культур, но она не достигает уровня
варианта с ежегодной глубокой вспашкой. Близки по урожайности к варианту лущения с последующей плоскорезной обработкой варианты с гребнеку-лисной безотвальной обработкой и мелким лемешным лущением, проведенным одновременно с почвоуглублением под просо и ячмень.
Выявлено, что при ориентации на постоянную глубокую или мелкую обработку с оборотом пласта, плоскорезную обработку с предварительным лущением или без лущения максимальное использование высокого плодородия черноземов является неэффективным с позиции рационального использования почвенно-климатических ресурсов.
Выявлено, что в комбинированной разноглубинной системе обработки почвы с оборотом пласта достаточно одной в шесть лет глубокой обработки почвы в заключительном звене 6-польного зернопарового севооборота.
Установлено, что система разноглубинной вспашки почвы, в которой глубокая вспашка проводится однократно в последнем поле севооборота, обычная на глубину 20...22 см - в остальных полях, по влиянию на урожайность зерновых культур имеет равноценное значение с системами разноглубинной вспашки, в которых глубокая вспашка применяется ежегодно, двукратно - в середине и конце ротации зернопарового севооборота. Эта система разноглубинной вспашки с однократным проведением глубокой вспашки в последнем поле севооборота не оказывает отрицательного влияния на водный и пищевой режимы почвы и не ведет к росту засоренности полей.
Выяснено, что в системе разноглубинной вспашки глубокая вспашка, проводимая однократно в последнем поле севооборота на фоне обычных вспашек в остальных полях, по действию имеет преимущества перед такой же обработкой в паровом поле в связи с фитосанит арным состоянием посевов во втором звене севооборота. Учитывая, что с удалением от парового поля засоренность посевов повышается, глубокая основная обработка почвы во втором звене севооборота рассматривается как важный агротехнический прием борьбы с сорняками.
Установлено, что наибольшая эффективность зернопарового севооборота достигается при применении комбинированной разноглубинной системы основной обработки почвы с оборотом пласта, в которой лемешное лущение на глубину 14...16 см, проводимого под озимую пшеницу и просо, имеет сочетание с глубокой вспашкой в последнем поле севооборота, обычной - под яровую пшеницу, высеваемую после озимой и проса, и, которая подтверждается результатами агрономической, экономической и биоэнергетической оценок (А.с. № 1743404 (СССР) от 01.03.92).
Установлено, что эффективность удобрений при поверхностном внесении соответственно в системе ежегодной плоскорезной обработки и мелкого лемешного лущения не достигает уровня эффективности удобрений при глубокой и мелкой их заделке в вариантах с ежегодной глубокой вспашкой и комбинированной разноглубинной системой основной обработки почвы с оборотом пласта, где глубокая вспашка проводится в последнем поле севооборота в сочетании с обычной - под яровую пшеницу, высеваемую после озимой и проса, и мелкого лемешного лущения - под озимую пшеницу и просо.
Научные положения, представляемые к защите:
теоретическое и экспериментальное обоснование комбинированной разноглубинной системы основной обработки почвы с оборотом пласта в 6-польном зернопаровом севообороте, где вспашка на глубину 28...30 см проводится один раз в 6 лет в заключительном звене под ячмень, вспашка на глубину 20...22 см - под яровую пшеницу, высеваемую после озимой и проса, мелкое лемешное лущение на 14...16 см -под озимую пшеницу и просо, в сочетании с применением удобрений и без них;
закономерности изменения водопрочной структуры почвы, ее плотности, скважности и запасов доступной влаги в почве в паровом поле и под зерновыми культурами в зависимости от приемов и систем основной обработки в зернопаровом севообороте;
влияние приемов, глубин и систем основной обработки почвы в сочетании с применением удобрений и без них в зернопаровом севообороте на урожайность зерновых культур, элементы структуры урожая, технологическое и хлебопекарное качество зерна, фитосанитарное состояние посевов, содержание элементов питания и гумуса в почве, ее биологическую активность;
экономическая и энергетическая оценка продуктивности зернопарового севооборота в зависимости от систем основной обработки почвы в сочетании с применением удобрений и без них.
Многолетняя работа по изучению эффективности приемов и систем основной обработки почвы позволила теоретически обосновать и практически на больших площадях применять комбинированную разноглубинную систему основной обработки с дифференцированным применением приема и глубины обработки под отдельные культуры зернопаровых севооборотов, которая наиболее рационально использует биоклиматические ресурсы, повышает эффективное и стабилизирует потенциальное плодородие, увеличивает производство качественного зерна с наименьшими затратами, наибольшей рентабельностью и коэффициентом энергетической эффективности. Результаты стационарных исследований и предложенные методы по оптимизации систем основной обработки почвы являются неотъемлемой частью технологии возделывания зерновых культур в зернопаровых севооборотах и предназначены для использования при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия в хозяйствах разной формы собственности. На основании результатов наших исследований для Саратовской области и засушливой черноземной степи Поволжья подготовлен ряд конкретных предложений и разработок, утвержденных на НТС и одобренных президиумом ВАСХНИЛ и РАСХН. Материалы исследований использованы по совершенствованию систем основной обработки почвы в "Системе земледелия Саратовской области на 1991... 1995 гг."; "Концепции совершенствования систем земледелия в хозяйствах Саратовской области на 2001...2010 гг. ". Результаты исследований
прошли производственную проверку на площади более 100 тыс. га с годовым эффектом более 0,5 млн. рублей (СПК "Родина" Балашовского района, "Рассвет" Калининского района, "Восход " Екатерининского района, ГУП ОПХ "Красавское" Самойловского района, ОНО "Экспериментальное" ГНУ НИ-ИСХ Юго-Востока РАСХН Саратовского района).
Автор выражает сердечную признательность всем, кто помогал ему в работе при проведении научно-исследовательской работы, опытно-производственной проверки и внедрения результатов исследований на сельскохозяйственных предприятиях, бывшему научному руководителю канди-
датской диссертации к. с.-х. наук [Кафарена В.И |, д. с.-х. наук, чл.-корр. РАСХН, профессору, Заслуженному деятелю науки РФ Шабаеву А.И., д. э. наук, профессору Михайлину Н.В., отделу земледелия в лице заведующего отделом земледелия, д. с.-х. наук, профессору, Заслуженному агроному РФ Курдюкову Ю.Ф., к. с.-х. наук Моторыгину И.П., Соснину А.Н., д. с.-х. наук Фирсову А.И., н.с. Пронину И.С., Куликовой Г.А.
Методика исследований, агротехника зерновых культур в опытах
"Программа и методика исследований" была утверждена Координационным Советом по обработке почвы. Наблюдения и исследования проводились в соответствии с общепринятыми в земледельческой науке методиками опытного дела [298, 300, 314, 334, 456] в многолетнем стационарном опыте отдела земледелия ГНУ НИИСХ Юго - Востока РАСХН, заложенном в 1972 году.
В сложившихся экономических условиях ориентация сельского товаропроизводителя на востребуемость продукции на рынке сокращает разнообразие возделываемых культур. В связи с этим в хозяйствах наибольшее распространение получают севообороты с короткой ротацией. Поэтому за объект исследований был взят 6-польный зернопаровой севооборот.
Вековая практика земледелия показывает, что в зонах с частыми засухами включение в севооборот разных по биологии растений (озимых по чистому пару, ранних и поздних яровых культур) является важным резервом повышения культуры земледелия и роста урожайности полевых культур. В связи с этим, научно-обоснованными системами земледелия Поволжья предусматривается увеличение площади посева озимых культур, в основном по парам, а также поздних яровых, в том числе просо, которое в экспериментальном севообороте использовалось также как разделительная культура.
Таким образом, правильный подбор полевых культур в севообороте позволил выявить особенности влияния каждого изучаемого приема основной обработки почвы на их продуктивность и плодородие почвы и выйти на ре комендации по совершенствованию и оптимизации зональных систем основной обработки почвы.
В диссертационной работе представлены результаты наблюдений и исследований, проведенными с 1982 по 1998 гг. в 6-польном зернопаровом севообороте с чередованием культур: пар черный, озимая пшеница, яровая пшеница, просо, яровая пшеница, ячмень, развернутыми во времени и пространстве.
Схема опыта по изучению систем основной обработки почвы, заложенная в 1972 году, в 1982 г. была изменена практически во всех вариантах обработки, за исключением вариантов с ежегодной глубокой вспашкой и плоскорезной обработкой. В схему опыта зернопарового севооборота входили следующие системы основной обработки почвы: 1) вспашка на 28...30 см под все культуры севооборота + фон, 2) вспашка на 28...30 см под все культуры севооборота, 3) вспашка на 20...22 см под все культуры севооборота + фон, 4) вспашка на 20...22 см под все культуры севооборота, 5) вспашка на 28...30 см в пару, на 20...22 см в остальных полях + фон, 5а) вспашка на 28...30 см в пару, на 20...22 см в остальных полях, 6) вспашка на 28...30 см в последнем поле севооборота, на 20...22 см в остальных полях + фон, 6а) вспашка на 28...30 см под просо и в последнем поле, на 20...22 см в остальных полях + фон, 7) вспашка лемешным лущильником (ППЛ-10-25) на 14...16 см под все культуры, одновременно с почвоуглублением (безотвальной обработкой) на 28...30 см под просо и ячмень (плуг - рыхлитель ПКЯ-7-25 конструкции ГОКБ ГНУ НИИСХ Юго - Востока РАСХН (рис. 3, 4)) + фон, 7а) вспашка лемешным лущильником (ППЛ-10-25) на 14... 16 см под все культуры, одновременно с почвоуглублением (безотвальной обработкой) на 28...30 см под просо и ячмень (плуг - рыхлитель ПКЯ-7-25), 8) вспашка на 28...30 см под ячмень, на 20...22 см под яровую пшеницу в 3-м и 5-м полях, лемешное лущение на 14...16 см в остальных полях (в пару и под просо) + фон, 8а) вспашка на 28...30 см под ячмень, на 20...22 см под яровую пшеницу в 3-м и 5-м полях, лемешное лущение на 14...16 см в остальных полях (в пару и под просо), 9) плоскорезная обработка на 28...30 см под все культуры севооборота + фон, 10) плоскорезная обработка на 28...30 см под все культуры севооборота, 11) лущение дисковым лущильником на 8... 10 см с последующей плоскорезной обработкой на 28...30 см под все культуры севооборота + фон, 12) лущение дисковым лущильником на 8... 10 см с последующей плоскорезной обработкой на 28...30 см под все культуры севооборота (табл. 6).
В эксперименте испытывались наряду с обычными орудиями обработки почвы: отвальный плуг (ПН-4-35), дисковая борона (БДТ-3), лемешный лущильник (ППЛ-10-25), дисковый лущильник (ЛДГ-5), плоскорез-глубокорыхлитель (КПГ-250) и новые - двухъярусный плуг (ПНЯ-4-40), плуг - рыхлитель (ПКЯ-7-25) и плуг - стернеукладчик (ГТГО-1,75) в безотвальном варианте конструкции ГОКБ ГНУ НИИСХ Юго-Востока РАСХН (рис. 5, 6).
В 1986...1991 гг. проводились опыты с орудием ПКЯ-4-40, с помощью которого осуществлялась двухъярусная вспашка. В вариантах 3, 4 стационарного опыта двухъярусная вспашка черного пара под озимую пшеницу велась этим орудием (двухъярусным плугом) на глубину 28...30 см, вспашка на 20...22 см под яровые зерновые культуры на левой половине делянок -обычным отвальным плугом, плоскорезная обработка на ту же глубину на правой половине делянок - плоскорезом-глубокорыхлителем. В 1991...1995 гг. в этих же вариантах проводилась гребнекулисная безотвальная обработка на глубину 28...30 см плугом - стернеукладчиком ГТГО-1,75 под все зерновые культуры севооборота.
Опыты ставились в организованной трехкратной повторности, расположенных в три яруса, размер делянок 500...700 м2 (10x50 и 14x50 м). Делянки были сгруппированы в блоки, в которых отдельно располагались традиционные отвальные обработки, безотвальные и комбинированные разноглубинные. Блоки располагались рендомизированно, а варианты обработки в них - систематически.
Скважность почвы
Всякое рыхление почвы увеличивает скважность почвы. При этом наиболее сильное действие оказывает вспашка, потому что изоінутая форма отвала передает подрезанному лемехом пласту почвы напряжение сжатия, перемещения и подрезания, которые при нормальной влажности вызывают хорошее крошение почвы. В большинстве случаев почву пашут тогда, когда ее скважность бывает сильно понижена, поэтому вспашка всегда вызывает значительное увеличение объема пор [344].
Скважность пахотного слоя черноземных почв стран СНГ составляет около 50,0 % общего объема. И.Б. Ревут (1969, 1971), И. К шецова, С. Долгов (1975) считают лучшим сложением почвы, когда объем твердой фазы и всех пор составляют по 50,0 % (в том числе 50,0 % пор занято водой и 50,0 % - воздухом) [202, 332, 333].
В наших опытах скважность почвы в пахотном слое по глубокой вспашке и плоскорезной обработке была на 6,9...9,4 % выше оптимальной величины (50,0 %) (табл. 11).
Скважность почвы по мелкому лемешному лущению была в пределах оптимальной величины. К уборке скважность почвы по вариантам обработки в верхнем слое 0...10 см остается практически на уровне посева, в нижележащих слоях 10.,,20 и 20...30 см уменьшается на 0,8.,.4,2 %, приблизившись к оптимальной величине. В засушливые годы ко времени уборки зерновых культур в вариантах плоскорезной обработки и мелкого лемешною лущения скважность почвы в нижележащих слоях почвы 10...20 и 20...30 см может понижаться на 0,6...2,9 % относительно оптимальной величины В варианте с плоскорезной обработкой наиболее низкая скважность почвы наблюдается в слое 10...20 см, что, по - видимому, как и в отношении плотности почвы, связано с воздействием ходовых систем сельскохозяйственных орудий и машин на почву в период ее подготовки к посеву, самого посева и ухода за посевами.
Аналогичные данные по скважности почвы и ее варьирование в зависимости от приемов основной обработки получены в посевах озимой пшеницы, проса, яровой пшеницы, высеваемой после проса (прилож. 4...7).
Даже при возделывании озимой пшеницы, под посевами которой почва не подвергалась механической обработке в течение дв х лет, в вариантах плоскорезной обработки и мелкого лемешного лущения 01 мечено превышение скважности почвы оптимального уровня (прилож. 4, 5, 7).
Таким образом, главная роль в регулировании плотности и скважности почвы принадлежит приемам обработки почвы. На южных черноземах плоскорезная обработка и мелкое лемешное лущение не оказываю і огрицатель-ного влияния на плотность и скважность почвы. Общая закономерность во всех вариантах основной обработки - уплотнение почвы и уменьшение скважности почвы от посева культур к их уборке. Наибольшее уплотнение и снижение скважности почвы происходит в засушливые і оды. Различия в плотности и скважности почвы в полях, отводимых под озимую, яровую пшеницы и просо объясняется различием в сроках посева и числом проводимых на них технологических операций. Вследствие этого после посева ранних яровых культур (яровой пшеницы) и озимой пшеницы почва более плотная, чем после посева поздних яровых (проса). Плоскорезная и мелкая обработки обеспечивают оптимальное сложение пахотного слоя для нормального роста и развития озимой, яровой пшеницы, ячменя и проса. По глубокой вспашке отмечено более рыхлое сложение и большая скважность почвы по сравнению с плоскорезной обработкой и мелким лемешным лущением. По данным показателям на черноземах возможна минималишция основной обработки почвы путем применения безоівальной обрабоїки и уменьшения глубины обработки.
Водный режим почвы в зяби и паровом поле
В условиях Юго - Востока атмосферные осадки не полностью используются растениями в процессе формирования урожая. Оса іки августа и сентября месяцев почти полностью испаряются из приповерхностного слоя почвы. Около 20 % выпавшего снега уносится в балки и овраги, около 35 мм влаги испаряется от начала полевых работ до смыкания растений в междурядьях [34].
Для транспирации полевых культур остается только около 37 % влаги от годового количества осадков, т. е. меньше половины, осіальная же часть теряется непроизводительно [137].
В накоплении и рациональном использовании влаїи, особенно зимне-весенних осадков, большое значение имеют приемы осенней обработки, позволяющие на определенный период существенно изменять водно-физические свойства почв и влиять на режим увлажнения и почвенно-эрозионные процессы.
Пищевой режим при различных приемах основной обработки почвы и удобрений в севообороте
Как видно из представленной таблицы приложения 12, в среднем за 9 лет наблюдений по контрольному варианту (глубокой вспашке) они составили 26,8 мм, по изучаемому (лущению с последующей глубокой плоскорезной обработкой) - 31,3 мм. За все годы наблюдений по вариантам обработки от весны до посева озимых отмечено только 2 случая (25 % лет: 1991, 1998 гг.) незначительного увеличения запасов влаги в 1,5-метровом слое почвы.
От весны до посева озимых суммарные потери влаги из почвы и осадков, выпавших за этот период, были тем выше, чем влажнее весной почва и большее количество осадков (см. табл. 14; прилож. 12, 13). Наибольшее количество влаги из почвы (117,8...129,1 % к осадкам) теряется к посеву озимых от весенних запасов в годы (в среднем за 5 лет наблюдений) с сухим весенне-летним периодом, наименьшее - в годы ( в среднем за 7 лет наблюдений) с влажным весенне-летним периодом (107,2...108,0 %) и промежуточное между ними - в годы (в среднем за 3 года наблюдений) со средним по увлажнению весенне-летним периодом (97,8...112,4 %). Причем наименьшие потери влаги из 1,5-метрового слоя почвы составили по мелкому лемешному лущению (соответственно годам 117,8; 107,4; 97,8 %), наибольшие - по плоскорезной обработке (129,1; 107,2; 112,4 %) и промежуточное между ними - по глубокой вспашке (121,7; 108,0; 106,5 %), за все годы наблюдений (в среднем за 15 лет) - по первой обработке 107,6 %, по второй - 112,7 и по третьей- 110,2.
В варианте с лущением и последующей глубокой плоскорезной обработкой по сравнению с вариантом глубокой вспашки наибольшие потери почвенной влаги и осадков отмечены во влажные и средние годы, наименьшие - в сухие. В среднем за 8 лет наблюдений по сохранению влаги в почве изучаемый вариант (116,6 %) уступал варианту с глубокой вспашкой (114,2 %). Меньшие потери влаги в паровом поле в вариантах обработки почвы с оборотом пласта, по-видимому, связаны с ослаблением капиллярного меха 107 низма передвижения влаги, который преобладал в интервале между НВ и ВРК (ВРК - влажность разрыва капилляров= 145,2 мм) из-за образования двух рыхлых прослоек: одна из которых создавалась из самой почвы в верхнем слое при уходе за ней с использованием культиваторов, другая из пожнивных остатков с мелкой или глубокой их шделкой. Сохранение плотной прослойки при мелком лемешном лущении в нижней ірети пахотного слоя в сравнении с глубокой вспашкой, по-видимому, способствует также уменьшению потери влаги от диффузно-конвекционного испарения.
Из вышеизложенного видно, что черный пар в нашей зоне к концу августа полностью теряет летние осадки и 7,6...16,6 % влаги из весенних запасов почвы. Потери осадков по всем вариантам обработки оправдываются положительной ролью паров в сохранении весенних запасов доступной влаги к посеву озимых и возможностью их посева в оптимальные сроки, в окультуривании пахотного слоя и повышении культуры земледелия.
С помощью корреляционного анализа установили тесноту связи зависимой переменной величины запасов влаги в посев озимых но вариантам основной обработки пара с суммой осадков за различный период вегетации и величиной весенних запасов влаги (прилож. 15). По сравнению с ежегодной глубокой вспашкой при плоскорезной обработке абсолютное значение коэффициента корреляции указывает на тенденцию снижения зависимости запасов влаги к посеву озимой пшеницы от величины весенних запасов влаги и повышения зависимости от количества осадков за май - август месяцы. Причем наибольшая корреляция между величиной запасов влаги в посев озимых и количеством осадков за май - август месяцы отмечена в слое почвы 50... 100 см. К варианту глубокой вспашки близок по данным показателям вариант с ежегодным мелким лемешным лущением.
В период парования почва уплотняется и она меньше усваивает воду, образующуюся при таянии снега. Запасы влаги в почве под озимыми весной незначительно изменяются от приемов основной обработки пара. Наблюда 108 ется лишь тенденция их уменьшения после плоскорезной обработки с предварительным лущением стерни (прилож. 16).
Таким образом, к посеву ранних яровых культур наиболее благоприятные условия для накопления почвенной влаги складываются в вариантах с глубокой плоскорезной обработкой, с лущением и последующей глубокой плоскорезной обработкой, наименее благоприятные - в варианте с мелким лемешным лущением.
При основной обработке пара замена глубокой вспашки мелкой, глубокой плоскорезной обработкой, лущением с последующей глубокой плоскорезной обработкой существенно не снижают запасы доступной влаги к посеву озимых. Во все годы исследований, особенно в средние и сухие, при осеннем мелком лемешном лущении парового поля в 1,5-метровом слое почвы просматривается тенденция лучшего сохранения запасов доступной влаги в течение весенне-летнего периода. Близок к этому варианіу но сохранению доступной влаги в почве вариант с глубокой вспашкой
Структура урожая и качество зерна
Известно, что наибольшей фитотоксичностью обладают фенолкарбо-новые килоты. Эти кислоты были обнаружены методом тонкослойной хроматографии вытяжек в качестве компонентов разлагающихся растительных остатков пшеницы. Были выявлены феруловая, сиреневая, п- кумаровая и ванилиновая фенолкарбоновые кислоты [20, 198].
В нашем стационарном опыте по изучению приемов и систем основной обработки в севообороте в качестве источника фитотоксичности в почве А.И. Фирсовым (1986) [414] определялось наличие и динамика фенолкарбоновых кислот: оксибензойной, оксикоричной и феруловой. Им выявлено, что в сухие годы содержание фенолкарбоновых кислот было незначительное, а во влажные - их концентрация возрастала, особенно в варианте с плоскорезной обработкой. Причем, различия в пользу плоскорезной обработки по содержанию фенолкарбоновых кислот по всем слоям пахотного горизонта наблюдались в ранние сроки определения (посев ранних яровых культур). В более поздние сроки определения (посев поздних яровых культур) отмечена разница в содержании фенолкарбоновых кислот лишь в среднем слое почвы 10...20 см, а в других слоях пахотного горизонта варианты обработки выравнивались.
В исследованиях 1990 года, проведенных совместно с Ю.М. Возняков-ской (ВНИИСХМ), на фоне внесенных удобрений и без них в двух повторно-стях на делянках с разными приемами основной обработки, были подсчитаны в пахотном слое почвы конидии фитопатогенов. Выявлено, что в варианте плоскорезной обработки количество конидий составило 60 шт./г, что на шт./г или в 2,4 раза выше, чем в варианте глубокой вспашки. В вариантах глубокой вспашки и мелкого лемешного лущения конидий фитопатогенов было одинаковое количество (соответственно 18 и 18 шт./г).
Аналогичная закономерность по наличию конидий фитопатогенов по приемам обработки выявлена на фоне органических и минеральных удобрений. Так, количество конидий в вариантах плоскорезной обработки составило 40 шт./г, глубокой вспашки - 20; при сравнении глубокой вспашки и мелкого лемешного лущения между собой - соответственно 28 и 28 шт./г.
Следовательно, в благоприятные по увлажнению годы в варианте плоскорезной обработки наблюдается большее накопление конидий фитопатогенов и фитотоксических веществ, чем в варианте глубокой вспашки, которые, по - видимому, негативно влияли на рост и развитие растений, особенно яровых культур раннего срока посева. По количеству конидий фитопатогенов вариант с мелким лемешным лущением был близок к варианту с глубокой вспашкой.
С античного времени и до позднего средневековья в мире господствовала теория водного питания растений, в которой почва рассматривалась лишь как механическая опора корневой системы растений и вместилище почвенной влаги. В дальнейшем в соответствии с теорией гумусового питания растений А. Тэера, а позднее, уже в середине XIX века, теорией минерального питания Ю. Либиха главной функцией почвы считалось обеспечение растений минеральными элементами питания.
С развитием теории корневого питания растений и почвенной микробиологии определилось участие почвы в азотном питании растений [321]. В настоящее время важным фактором эффективного плодородия почвы является уровень накопления элементов питания растений, и, прежде всего, нитратного азота.
Минеральный (нитратный и аммонийный) азот. Уровень нитратного питания весьма неустойчив и тесно увязывается с другими элементами почвенного плодородия и, особенно, с водным режимом. Процесс накопления нитратов зависит от таких факторов, как влажность, температура, аэрация почвы, реакция почвенного раствора и др.. Для засушливых условий определяющим является влага в почве. Ее оптимальное значение для процесса нитрификации находится в пределах 50...70 % от общей влагоемкости почвы. Значение динамики нитратного режима и его закономерность отражены в работах отечественных и зарубежных ученых [22, 102, 214, 397].
О влиянии основной обработки почвы на накопление нитратного азота в литературе нет единого мнения. Одни исследователи говорят о лучшем азотном режиме питания по вспашке, особенно при увеличении ее глубины, обеспечивающей накопление и равномерное распределение по пахотному слою как нитратного азота, так и других элементов питания [37, 52, 53, 117, 118, 175, 269, 381, 430, 432, 452], худшем - по плоскорезной и минимальной обработкам [60, 155, 189, 227]. Так, снижение нитратов по плоскорезной и минимальной обработкам по сравнению со вспашкой отмечают на выщелоченном тяжелосуглинистом черноземе для условий южной лесостепи и степи Омской области Г.Я. Палецкая, А.Г. Азиева (1976), на обыкновенном черноземе Среднего Заволжья В.А. Корчагин, В.П. Кузина, В.Н. Новиков (1980), на южном и обыкновенном черноземах Саратовского Правобережья В.И. Кафа-рена и др. (1984), А.И. Шабаев (2003) [122, 186,294, 302,442].
