Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Значение приемов основной обработки почвы в предотвращении эрозионных процессов и регулировании водного режима 9
1.2. Влияние обработок на агрофизические и гидрологические свойства почвы 15
1.3 Роль обработки почвы в повышении урожайности сельскохозяйственных культур 17
2. Условия и методика проведения исследований
2.1. Метеорологические условия. Рельеф и почвенный покров 21
2.2. Место проведения опытов 25
2.3. Схема опыта и методика исследований 30
2.4. Агроклиматическая характеристика вегетационных периодов в годы проведения исследований 35
3. Результаты исследований
3.1. Почвозащитная эффективность обработки почвы 44
3.2. Почвозащитная характеристика сельскохозяйственных культур 46
3.3. Характеристика продуктов жидкого и твердого стоков 50
3.4. Водный режим в зависимости от обработки почвы 53
3.5. Динамика элементов питания 59
3.6. Влияние обработок на плотность сложения пахотного слоя и водопроницаемость почвы 77
3.7. Биологическая активность почвы 85
3.8. Энтомофауна и фитосанитарное состояние посевов 90
3.9. Урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от обработки и минеральных удобрений 96
4. Экономическая и энергетическая оценка изучаемых способов
4.1. Экономическая эффективность 109
4.2. Энергетическая эффективность 116
4.3. Результаты производственной проверки 121
Выводы 123
Рекомендации производству 126
Список литературы 127
Приложения 142
- Роль обработки почвы в повышении урожайности сельскохозяйственных культур
- Агроклиматическая характеристика вегетационных периодов в годы проведения исследований
- Влияние обработок на плотность сложения пахотного слоя и водопроницаемость почвы
- Урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от обработки и минеральных удобрений
Введение к работе
Актуальность исследований. Деградация земель - глобальное явление современности, наблюдающееся в большинстве стран мира. Россия в этом отношении не является исключением. По состоянию на 2003 год, более двух третей пашни, пятая часть природных сенокосов и половина площади пастбищ подвержены разрушающему действию водной и ветровой эрозии, засухи и суховеев. Площадь заовраженных земель достигает 5,0-8,0 млн. га, темпы овра-гообразования колеблются от 10,0 до 15,0 тыс. га в год, среднегодовое увеличение эродированных земель составляет 0,4-0,5 млн. га.
В этой неблагоприятной обстановке отечественное земледелие продолжает оставаться трансформативным. Для него характерны высокая степень распашки земель, интенсификация процессов выращивания сельскохозяйственных культур, что лишь частично сопровождается непрерывным уменьшением природных энергоресурсов, ускоренной деградацией агроландшафтов и возрастающей экологической напряженностью сельскохозяйственных территорий.
В целях преодоления эрозии, засухи и суховеев агрономической наукой рекомендовано приведение соотношения пашни, луга и леса в соответствие с особенностями каждого агроландшафта (Вильяме, 1939; Докучаев, 1953; Жу-ченко, 1994; Макаров, Маслова, Зиганшин, 1998, более чем столетний опыт НИИСХ центральных районов черноземной полосы, 35-летний опыт колхоза «Чулпан» в Татарстане, где проведены наши опыты). Для предотвращения снижения производства зерна и другой растениеводческой продукции при сокращении пашни в результате нормализации соотношения угодий, предлагается программировать урожай на оставшейся площади на усвоение большей части фотосинтетически активной энергии солнца, чем нынешных 1-2% (Зиганшин, 2001).
Однако современное состояние сельского хозяйства России и Татарстана пока не позволяет реализацию на практике подобных проектов.
В связи с этим не лишено актуальности поиск приемов и систем обработ ки почв, позволяющих уменьшить эрозионные процессы на склоновых землях при возделывании однолетних растений.
Центральной задачей земледелия остается обеспечение роста и повышения качества урожая сельскохозяйственных культур путем совершенствования агротехники их возделывания. На современном этапе ведения земледелия уровень интенсификации сельскохозяйственного производства определяется, прежде всего, рациональным использованием каждого гектара пашни сельхозугодий. Данные науки и передовой практики свидетельствуют о том, что наиболее успешно эти задачи решаются в системе почвозащитного земледелия.
В стране известны масштабные разработки в области почвозащитного земледелия, позволившие на огромных площадях защитить почву от эрозии и получить дополнительные миллионы тонн зерна и другой продукции. В 1954 году, когда в стране началось освоение целинных и залежных земель, на Курганской земле, на двух Всесоюзных совещаниях, получили всестороннее обоснование и путевку в жизнь идеи почетного академика ВАСХНИЛ Т. С. Мальцева о безотвальной обработке почвы и дифференцированном подходе к ведению земледелия.
В начале 60-х годов под руководством академика ВАСХНИЛ А. И. Бараева (1963) на целинных землях была разработана принципиально новая высокоэффективная почвозащитная система земледелия, получившая широкое применение в Казахстане, Сибири, ряде регионов Поволжья, Украины и других зонах страны. Безотвальная обработка почвы стала важнейшим агротехническим приемом на площади около 52 млн. га.
Система обработки почвы должна разрабатываться с учетом местных условий, биологических особенностей возделываемых культур, она должна быть почвозащитной, ресурсосберегающей, способствующей сохранению плодородия, уменьшению всех видов эрозии и, в то же время, повышающей урожайность сельскохозяйственных культур.
По оценкам департамента сельского хозяйства США, к 2010 году традиционные методы почвообработки будут практиковаться только на 5% пашни, а 95% пашни будет обрабатываться на основе прогрессивных почвосберегающих технологий (Farm chemicals, 1985).
Одним из элементов почвозащитных технологий является система безотвальной обработки, и возможность применения ее под отдельные культуры должна иметь научное обоснование.
В зоне неустойчивого увлажнения, куда относится Республика Татарстан, в системе обработки на первый план выходят агротехнические мероприятия, способствующие накоплению влаги в почве и предотвращению ее непроизводительных потерь.
Наряду с накоплением влаги, приемам механической обработки отводится важная роль в борьбе с сорняками, что всегда являлось одной из главных задач системы обработки почвы во всех почвенно-климатических зонах.
Почвенные условия влияют на рост и развитие надземной биомассы через корневую систему, морфологическое строение которой у одних видов растений отличается от других видов. Поэтому при выборе способов основной обработки почвы возникает необходимость учета особенностей развития корневой системы различных культурных растений.
Практическое осуществление всего противоэрозионного комплекса в каждой зоне, регионе, хозяйстве, внедрение почвозащитных технологий возделывания сельскохозяйственных культур - это не временная кампания, а долговременная программа. По материалам генеральной схемы противоэрозионных мероприятий Республики Татарстан, площадь эродированной в разной степени пашни и эрозионноопасных земель составляет 1,2 млн. га, плодородие их за последние 100-150 лет снизилось в 1,5-2 раза, что отрицательно сказывается на ведении земледелия. В настоящее время 50,5% обрабатываемой пашни в Республике Татарстан расположено на склонах от 2° до 10°.
В природно-климатических условиях Республики Татарстан, недостаток влаги - главный лимитирующий фактор получения стабильных урожаев, в то же время незарегулированный сток воды является источником их бедствий, как эрозия почв и засухи. Все это вызывает необходимость регулирования водного режима полевых водосборов при склоновом характере рельефа территории.
Цель и задачи исследований. Цель исследований - изучение воздействия систем обработки почвы на процессы водной эрозии, агрофизические свойства, водный и пищевой режимы и урожайность полевых культур на эродированной светло-серой лесной почве в Предкамье Татарстан.
Для реализации поставленных целей предусматривается решение следующих задач:
- выяснить почвозащитную роль приемов основных обработок почвы на склонах крутизной 3-5°;
- изучить влияние различных способов обработки почвы на агрофизические свойства, водный и питательный режимы почвы на фоне удобрений и без них;
- определить влияние способов обработки почвы и норм удобрений на формирование урожайности культурных растений;
- дать экономическую и энергетическую оценку способам обработки почвы на эродированной светло-серой лесной почве.
Основные положения, выносимые на защиту:
- до освоения агроландшафтной системы земледелия с правильным соотношением между пашней, лугом и лесом, на склоновых землях следует проводить поверхностную систему обработки или глубокое кротование для уменьшения смыва почв;
- предлагаемые системы обработки способствуют улучшению агрофизических свойств, водного и питательного режимов, биологической активности светло-серой лесной почвы и стабилизации урожаев озимой ржи, яровой пшеницы, гороха и овса.
Научная новизна. На светло-серой лесной почве Предкамья Республики Татарстан выявлена положительная роль систем поверхностной обработки и глубокого кротования в уменьшении смыва почв на склонах крутизной 3-5°. Установлено снижение стока талых вод, выноса питательных веществ, предотвращение падения почвенного плодородия и некоторой стабилизации урожайности в севообороте.
Практическая ценность. В результате проведенных исследований в условиях РТ установлены наиболее эффективные приемы и обработки почвы на склоновых землях, выявлено, что безотвальные приемы обработки почвы обеспечивают относительно большую защиту полей от действия водной эрозии. Показана возможность их применения в регулировании водного баланса полевых водосборов, сохранения почвенного плодородия светло-серой лесной ма-логумусированной почвы, влияние на урожайность основных зерновых культур. Соискатель является соавтором по разработке комплекса агротехнических противоэрозионных мероприятий в зоне Предкамья Татарстан.
Реализация результатов исследований. Разработанная технология используется в хозяйствах Республики Татарстан. Полученные результаты исследований опубликованы в 5 научных статьях в сборниках научных трудов, материалах научно-практической конференции.
Апробация. Результаты исследований доложены и получили положительную оценку в лаборатории агроландшафтной системы земледелия при Центре моделирования адаптивных систем ведения сельского хозяйства на ежегодных защитах отчетов ТатНИИСХ, международной научно-практической конференции, посвященной 110-летию академика В. П. Мосолова по проблеме современных аспектов адаптивного земледелия Йошкар-Оле, 1998, научной конференции «Технологические и экологические ресурсы повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в современных системах земледелия», посвященной 80-летию агрономического факультета Казань, 1999, Всеросийской научно-практи ческой конференции по агроэкологическим проблемам сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения агроэкосистем, Казань, 2001.
Автор выражает благодарность заслуженному деятелю науки РФ, заслуженному агроному РТ, доктору сельскохозяйственных наук, профессору X. X. Хабибрахманову за научную консультацию, а также кандидату сельскохозяйственных наук А. П. Пухачеву заслуженному агроному РТ за разностороннюю помощь в проведении исследований и оформлении диссертации.
Роль обработки почвы в повышении урожайности сельскохозяйственных культур
Территория Татарстана расположена в зоне умеренно-континентального климата. Среднегодовое количество осадков в Предкамье Республики по многолетним данным составляет 468 мм. Осадки, выпадающие с ноября по март, к периоду начала снеготаяния составляют, в среднем, 130-135 мм (30% от годовой суммы осадков).
По сумме температур в зимний период, Предкамье - самый холодный агроклиматический район Татарстана. Устойчивый снежный покров устанавливается 10-20 ноября и сохраняется в среднем 148-155 дней. Средняя высота снежного покрова составляет 35-46 см (максимум - 68-70 см, минимум - 14-26 см), плотность снега при наибольших высотах 0,26-0,29 г/см3. Существенное влияние на распределение снежного покрова оказывает рельеф территории, скорость и направление господствующих ветров, а также характер поверхности почвы (Смоляков, 1947).
По данным Е. Д. Федотовой (1965) в Предкамье зимой преобладают ветры южных и юго-западных румбов, достигающие скорости 7-10 м/сек. С наветренных склонов южной и юго-западной экспозиции снег сдувает, а на подветренных склонах северной и северо-восточной экспозиции отлагаются наносы. От высоты снежного покрова, его плотности, степени осеннего увлажнения и ее физических свойств зависит глубина промерзания почвогрунтов. Как показывают данные метеостанций, глубина промерзания почвы колеблется в пределах от 81 до 100 см, хотя в отдельные годы могут быть значительные отклонения.
Дружное таяние снега начинается в третьей декаде марта и заканчивается 15-19 апреля, при средней продолжительности снеготаяния 22 дня. Прежде всего снег сходит на склонах южной и юго-западной экспозиции и возвышенных водораздельных плато. В целом, причиной, обусловливающей неравномерный сход снежного покрова в весенний период, является характер зимнего снегонакопления и особенности атмосферно-циркуляционных условий весен него периода.
В теплый период года осадки выпадают крайне неравномерно, суммарное их количество составляет 315-345 мм. Имеющиеся ограниченные данные сети метеостанций в зоне Предкамья о режиме выпадения дождей указывают на высокую их интенсивность в различные интервалы времени.
Республика Татарстан расположена на востоке Русской равнины и в орографическом отношении представляет всхолмленную полого-возвышенную равнину, расчлененную густою сетью долин, балок и оврагов. Главные водоразделы в Предкамье расположены на высотах 200-220 м.
По характеру слагающих пород рельеф Республики имеет двухъярусное строение. Верхний ярус, слагающий в основном водоразделы и склоны долин, образован преимущественно глинисто-песчаными отложениями. Нижний ярус сложен из карбонатно-сульфитных пород. Он образует фундамент современного рельефа. Такое геологическое строение рельефа при поднятое над уровнем моря и разновысотности отдельных частей создает типичный эрозионный ландшафт (Сементовский, Батыр, Ступишин, 1951; Сементовский, 1963).
Глубина эрозионного расчленения территории (глубина местных базисов эрозии) находится в прямой зависимости от высотного положения. В Предкамье наиболее широко распространены глубины эрозионного вреза 150-200 м. Особенности сложения рельефа в сочетании с климатическими факторами вызвали сильное развитие линейной эрозии. Средняя густота овражной сети в Предкамье - 1,03 км, причем наибольшая расчлененность характерна для районов, прилегающих к долине реки Камы - 1,35км на 1 кв.км. В Предкамье наиболее широко развиты склоны западной (33%) и восточной (31%) экспозиций. По крутизне склоны изменяются в больших пределах: от 0-2 на междуречьях до 4 и более в речных долинах. Максимальная крутизна распаханных склонов составляет 12-15. Средняя длина склонов - 1,4-1,9 км. Сочетание таких элементов современного рельефа, как сильная расчле ненность территории оврагами, балками, долинами, наличие склонов различной крутизны, протяженности и экспозиции, оказывает существенное влияние на развитие водной эрозии почв в зоне Предкамья. Почвенный покров Предкамья довольно разнообразен. Преобладающими типами почв являются серые лесные (63,8%), в том числе светло-серые (29,2%). Серые и темно-серые лесные почвы составляют 18,3%; дерново-подзолистые - 20,7%; коричневые и коричнево-серые - 13,3%. Светло-серые и дерново-подзолистые почвы чаще всего занимают водораздельные пространства и верхние части склонов северной и восточной экспозиций, коричнево-серые почвы - водораздельные участки и крутые склоны южной и юго-западной экспозиций. По агрохимическим показателям эти почвы характеризуются крайне низким плодородием. Сумма поглощенных оснований (кальций, магний) для пахотного слоя равна 16,6-20,8 мг/экв. На 100 г почвы в элювиальном горизонте количество их несколько уменьшается, а затем в горизонте В увеличивается в связи с повышением содержания коллоидных частиц. Гидролитическая кислотность пахотного горизонта невысокая: 2,5-4,0 мг/экв. на 100 г почвы. Степень насыщенности основаниями этих почв высокая и находится в пределах 80,6-89,0%. Почвенный раствор имеет слабо-кислую реакцию (рН = 5,3-5,9). Подвижными соединениями фосфора и обменного калия светло-серые лесные почвы довольно бедны, что обусловлено выпаханностью и выносом пи-тательных веществ в нижние слои почвы и поверхностным стоком. Предкамье относится к подзоне южной тайги с характерными для нее смешанными широколиственно-хвойными лесами. Человек уничтожил исходную растительность на большей части территории, положив начало многочисленным производным формациям (Марков, 1948). В начале XIX столетия лесистость Казанского края, по данным ряда авторов, составляла около 55%, в середине столетия - 40%, а в 1922-23 гг. - 28%.
По данным А.Я. Гордягина (1921) леса покрывали не только водораздельные пространства, но и долины рек, где в настоящее время преобладают луга. Истребление лесов, начатое 2-3 столетия назад, явилось одной из главных причин возникновения и развития процессов водной эрозии на территории республики. Площади, освободившиеся от леса, распахивались для возделывания культурных растений, и этот процесс освоения земель усиливался в связи с ростом населения и его расселением.
На современном этапе ведения сельскохозяйственного производства защита почв от эрозии является одной из важнейших проблем земледелия и охраны окружающей среды. Водная и ветровая эрозия почв имеет широкое распространение во всех странах. Так, в США по данным национальной переписи, из 630 млн. га всех земель 308 млн. га (49%) подвержены эрозии. Под угрозой находится 88 млн. га пахотных и 109 млн. га пастбищных земель. Обширные площади земель подвержены эрозии в Канаде, Мексике, Пакистане, на северо-западе Китая, в Австралии и др. странах. На Европейском континенте в большой степени распространена водная, а на почвах легкого механического состава и ветровая эрозия (Luca, 1972; Puzstai, 1972; Evans, Nortcliff, 1978). По мнению П. Дювиньо и М. Танг (1973) за время деятельности на земле, человек уничтожил не менее возделываемых земель, чем их существует в настоящее время. Проводятся исследования по совершенствованию систем земледелия в зональном разрезе, изыскиваются различные альтернативные варианты с целью решения задач воспроизводства плодородия почв и защиты их от водной и ветровой эрозии.
Агроклиматическая характеристика вегетационных периодов в годы проведения исследований
Температурный режим. Продолжительность безморозного периода в Татарстане составляет 124-130 дней. Отмечается большая изменчивость и непостоянство режима по отдельным годам. В некоторые годы летом максимальные температуры могут достигать +36...+38, а зимой минимальные -от -40 до - 46С.
Лето обычно жаркое, со значительными засушливыми периодами. Средняя температура июня +16,7С, июля +19С.
Температура воздуха в отдельные дни может достигать +35С. При такой высокой температуре и малой относительной влажности воздуха наблюдаются засухо-суховейные явления, в особенности в первой половине лета. Сумма среднесуточных температур воздуха за вегетационный период с температурой выше +10С составляет около 2150С. Средняя продолжительность периода активной вегетации 130-135 дней.
В первой или второй декаде сентября появляются первые заморозки, в результате чего период активной вегетации заканчивается обычно 25-30 октября. С наступлением устойчивых морозов (15-20 ноября) образуется снежный покров, начинается промерзание почвы, которая к концу зимы достигает 130-150 см.
Зима обычно холодная, средняя температура января - 14,4С, февраля - 13,7С. Снеготаяние начинается в первых числах апреля и длится 15-20 дней. Средняя температура марта - 3,2С, апреля - 2,1 С. При ранней весне снежный покров нарушается в первых числах апреля, при поздней весне холодная температура сохраняется до 28-29 апреля. В конце первой декады мая среднесуточная температура воздуха переходит через +10С. Весной обычно бывают возвраты холодов, весенние заморозки продолжаются до 10-15 мая. Переход к лету совершается в последних числах мая или в первой декаде июня. Осадки. На территории республики осадки распределяются неравномерно, годовая сумма их составляет 430-500 мм. В теплый период осадков выпадает 65-75 % годовой суммы. Относительная влажность воздуха достигает своего минимума в мае, максимума - в ноябре. Периоды без дождей различной продолжительности во время вегетации растений наблюдаются 5-6 раз в десятилетие (Зиганшин, 1974). Частая повторяемость засух, особенно июньских, обусловливает резкие колебания урожаев сельскохозяйственных культур и ГТК опускается до 0,6-0,7 при норме 1-1,2. В отдельный конкретный год средние многолетние агрометеорологические условия наблюдаются очень редко. Например, агрометеорологические условия за годы проведения наших исследований характеризовались следующим образом (табл. 2, 3, рис. 1, 2, 3). В год закладки опыта (1981) в мае осадков выпало 4,0 мм, при норме 39 мм. В июне и июле количество выпавших осадков было близко по значению к среднемноголетним данным и составило соответственно 54,0 и 60,0 мм. В августе количество осадков составило 69,0 мм, при норме 53,0 мм. Температура воздуха была выше среднемноголетней на 3,6-4,0С, что могла способствовать развитию эрозионных процессов. Климатические условия 1982 года по температурному режиму были близки к средним многолетним данным, количество же выпавших осадков превышало средние многолетние показатели. Это создавало предпосылки для хорошего формирования урожая, но и несло угрозу водной эрозии. Метеорологические условия 1983 года были аналогичны условиям 1982 года. 1984 год отличался от предыдущих лет исследования тем, что в мае выпало лишь 20,0 мм осадков при норме 39,0 мм, а в июне, июле и августе количество выпавших осадков превысило средние многолетние показатели соответственно на 160,7; 123,7 и 256,6 %. Среднесуточная температура в мае была выше нормы на 4,7С, что ускорило появление всходов. Последующие месяцы по температурному режиму были близки к норме. В 1985 году в мае осадков выпало 27,0 мм, при норме 39,0 мм. В июне, июле осадков выпало соответственно 202,3 и 200,1% от нормы, температура же воздуха была ниже средней многолетней на 1,3-1,0С. В августе температура была выше нормы на 2,7С. Метеорологические условия 1986 года отличались от условий 1985 года и среднемноголетних. В отличие от 1985 года, июнь в 1986 году был теплым и осадков выпало 107% от нормы, что способствовало усиленному формированию урожая и хорошей всхожести семян. В июле, августе среднесуточная температура воздуха была ниже, чем среднесуточная температура в 1985 г. Вторая половина вегетационного периода 1986 г. была недостаточно влажной: осадков в июле и августе выпало соответственно 72,9 и 77,4 % от нормы. Метеорологические условия 1987 года сильно отличались от двух предыдущих лет исследований. Во-первых, количество выпавших за май-август осадков было несколько выше среднемноголетних; во-вторых, среднесуточная температура была значительно выше нормы в мае и июне (соответственно на 3,0 и 4,0С), а в июле и августе близка к норме. Все это способствовало формированию урожая зерновых и создавало предпосылки для стока выпавших осадков. 1988 год был засушливым. За май выпало всего 9,4 мм осадков, за июнь - 46,2, за июль - 29,9 мм, что составляло соответственно 24,1, 82,5 и 50,7% от нормы. В августе осадков выпало несколько больше (141,9% от нормы). Среднесуточная температура воздуха была значительно выше нормы и за май-август превысила норму соответственно на 4,1 и 8,5С. Вегетационные периоды 1989-90 гг. были достаточно влажными и теплыми. За май-август выпало соответственно 238 и 300 мм осадков, при норме 207 мм. Среднесуточные температуры были близки к норме, что положительно сказалось на урожайности. 1991 год характеризовался недостатком осадков и высокими среднесуточными температурами в мае, июне и июле. Метеорологические условия 1992 года характеризовались как засушливые - при среднесуточных температурах, близких к норме, за вегетационный период осадков выпало лишь 60,3% от нормы, причем распределение осадков по месяцам было равномерным. В 1993 году в мае, июле, августе осадков выпало соответственно 42,0; 34,7; 63,0% от нормы, а в июне количество выпавших осадков составило 126,0% от средних многолетних данных. Метеорологические условия 1981-1993 гг. были характерными для Среднего Поволжья. Чередование лет избыточного увлажнения с засушливыми годами позволяет сказать о надежности полученных результатов и внедрения разработанных технологий в производство.
Влияние обработок на плотность сложения пахотного слоя и водопроницаемость почвы
Плотность почвы - одна из важных характеристик, сказывающаяся на водном, воздушном и тепловом режимах. Она зависит от механического состава, содержания органического вещества, структурного состояния и сложения пахотного слоя. По плотности сложения верхних горизонтов судят об окульту-ренности почвы.
Водопропускная способность почвы, а также водопоглотительная способность прежде всего зависят от состояния рыхлости - плотности почвы. Отмечается зависимость твердости почвы от приемов механической обработки (Хабибрахманов, 1985).
Установлена тесная обратная связь между твердостью и влажностью (Ревут, 1972; Ayers, Pepumral, 1982; Lindner, 1966). Определение плотности почвы проводилось дважды за сезон: в фазу кущения на яровых культурах, в фазу колошения на озимой ржи (I срок); и после уборки урожая (II срок). Приведенные в таблицах 13 и 14 данные свидетельствуют, что на яровых культурах почва сильнее была уплотнена в вариантах с отвальной и плоскорезной обработками, особенно на фоне с повышенной дозой внесения удобрений (1,37-1,34 г/см3). По оценке Н. А. Качинского такая почва относится к сильно уплотненной (слой 20-30 см). На глубине 0-10 см плотность почвы соответствует типичной величине культурной свежевспаханной почвы. На озимой ржи плотность почвы по отвальной почвозащитной и мелкой обработкам была выше (1,30-1,39; 1,35-1,36 г/см3). Поскольку первый уровень занимал среднее положение и различия были не значительными, мы сочли целесообразным показать для сравнения результаты только второго фона. После уборки урожая произошли незначительные изменения плотности почвы и она лишь несколько увеличилась по сравнению с первоначальной на отвальной обработке: 1,37-1,52 г/см под яровыми культурами; 1,20-1,46 г/см под озимыми. В целом колебания плотности почвы были незначительными и соответствовали положительной оценке для смытых светло-серых почв. Одним из важнейших свойств почвы является ее водопроницаемость способность впитывать и пропускать через себя воду. От водопроницаемости в значительной степени зависит водный режим почвы, в том числе поверхностный сток и поступление атмосферных осадков в почву, следовательно, ее увлажненность. Процессы водной эрозии находятся в обратной зависимости от водопроницаемости почв. На почвах с высокой (более 2,5 мм/мин. или 150 мм/час.) водопроницаемостью смыва практически не наблюдается. В последние годы многие ученые занимались изучением водопроницаемости и ее динамики, как во времени, так и в зависимости от способа обработки почвы. Исследованиями А. М. Бурыкина (1968), Е. М. Полуэктова (1982), А. Г. Бондарева, И. В. Кузнецовой (1987) выявлена зависимость между водопроницаемостью и поверхностным стоком и смывом, показано благоприятное влияние основной обработки почвы, особенно плоскорезной, на повышение водопроницаемости и уменьшение стока воды и смыва почвы. Нами изучалась водопроницаемость методом заливаемых площадок. Полученные многолетние результаты говорят о том, что водопроницаемость - процесс очень изменчивый и зависит от многих факторов, в частности, наибольшее влияние на нее оказывает фактор времени, наилучшими показателями по водопроницаемости характеризуется почва сразу же или спустя некоторое время после обработки (табл. 15). По всем обработкам водопроницаемость за 1-й час по шкале Качинского характеризовалась наилучшими показателями с максимумом по плоскорезной (351,0 мм/час.) и минимумом по отвальной (132,6 мм/час). Такие высокие результаты получены благодаря наличию во вспаханной почве крупных некапиллярных пор, по которым вода быстро просачивается вниз. Показатели устойчивой водопроницаемости отличаются более низкими, примерно в 5-Ю раз ниже. Поэтому поздняя глыбистая зябь слабооструктуренная, но с высокой водопроницаемостью, смыву подвергается в меньшей степени. На высоком уровне держится водопроницаемость на чистом пару, где регулярно проводятся обработки почвы в начале лета. При отвальной обработке показатели водопроницаемости хорошие (по шкале Качинского (80,4 мм/час.) за 1-ый час наблюдений), по остальным технологиям показатели наилучшие с максимумом по плоскорезной (212,3 мм/час). Показатели установившейся водопроницаемости ниже в 2-4 раза, причем более плавное уменьшение идет по плоскорезной и мелкой обработкам. Водопроницаемость - величина не стабильная. Она изменяется, как в различные годы, так и в течение вегетационного периода, под влиянием различных факторов, осадков, с.-х. техники, вегетирующих растений.
Мы проводили определение водпроницаемости по всходам озимой ржи и в конце вегетации. Заметна тенденция к ухудшению водопроницаемости на озимой ржи, особенно в конце вегетации. Перед уборкой разница между обработками сглаживается, а показатели устойчивой водопроницаемости становятся неудовлетворительными по всем технологиям. Возможно, поэтому озимая рожь в конце вегетации по исследованиям Г. Я. Гафарова А. П. Пухачева (1979; 1982) обладает меньшими почвозащитными свойствами по сравнению с другими культурами. Различия водопроницаемости в зависимости от способов обработки наглядно отражены на рисунке 16, на котором изображены линии впитывания за 3 часа наблюдений.
Урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от обработки и минеральных удобрений
Исследование показало по всем вариантам обработки почвы с удобрениями у растений отмечена более высокая степень развития бурой ржавчины, по сравнению с контролем, а септориоз при отвальной обработке почвы сильнее поражал растения на контроле (68,5% против 44,1 и 46,3%). Мучнистая роса сильнее поражала на растения, выращенные на варианте без удобрений.
При отвальной почвозащитной обработке септориоз сильнее развивался на контроле и на растениях с высокой дозой удобрений и на мелкой обработке - на растениях на контроле (59,6% против 40,7; 44,2%). На растениях удобренных фонов слабее развивалась мучнистая роса, хотя распространение болезни отмечено даже немного больше, чем на контроле. На плоскорезной обработке почвы в среднем сильнее поражались растения на удобренных фонах.
Необходимо отметить, что общий процент зеленых листьев в фазе колошения - налива зерна был выше на растениях на удобренных фонах. На контроле было больше сухих, завернувшихся листьев, что могло повлиять на результаты анализа болезней. Нам не удалось установить зависимость между пораженностью растений болезнями и продуктивностью. Важно отметить небольшую численность вредителей-злаковых мух. Это может быть связано с близостью лесополосы, где зимовали насекомые-энтомофаги.
Совокупным результатом при возделывании сельскохозяйственных культур является получение высоких урожаев экологически чистой продукции. Влияние прямой обработки на урожай сельскохозяйственных культур в условиях выровненного рельефа Республики Татарстан достаточно изучено, тогда как этот вопрос применительно к склоновым землям ещё мало исследован. Применение на эродированных землях различных приёмов обработки почвы должно обеспечивать прежде всего её защиту при стоке талых и ливневых вод, а также рост урожайности сельскохозяйственных культур. Однако, в действительности эти две задачи не всегда можно решить одновременно. Различными приёмами обработки почвы можно добиться снижения смыва почвы и потери влаги в первый же год их применения, что не приводит к значительному и быстрому росту урожайности полевых культур. Сдерживающим фактором роста урожайности на эродированных землях является низкий уровень плодородия, причём реакция полевых культур на дефицит питательных веществ различна.
В течение двух ротаций севооборота нами изучалось влияние обработок и минеральных удобрений на урожайность ряда полевых культур. Установлено, что на фоне изучаемых обработок без внесения минеральных удобрений в среднем за 2 ротации урожайность варьировала в узких пределах от 8,6 до 13,4 ц/га (табл. 21, рис. 18).
Наиболее урожайными культурами были озимая рожь (11,1-12,5 ц/га) и яровая пшеница (10,7-13,4 ц/га). Наименее урожайной культурой был горох, его урожайность варьировала в пределах от 8,6 до 9,8 ц/га. Следует отметить, что горох по своим биологическим особенностям - культура требовательная к условиям произростания. Эту особенность отмечали в своих исследованиях А. А. Зиганшин (1959, 1973, 1974), М. Ф. Стихии, П. Е. Прокопов (1974), В. П. Нарциссов (1976) и другие.
Наши исследования показывают, что без внесения минеральных удобрений меньшая урожайность по всем культурам была получена на фоне мелкой обработки почвы. Многолетнее внесение минеральных удобрений приводит к некоторому повышению урожайности изучаемых культур. Особая отзывчивость на уровень минерального питания отмечалась у озимой ржи и овса (табл. 21, рис. 19). Внесение под озимую рожь I уровня удобрений обеспечило получение урожая до 19,1-21,4 ц/га. Внесение II уровня минеральных удобрений привело к дальнейшему росту урожайности овса и озимой ржи в пределах 21,7-26,6 ц/га. Следует отметить, что при внесении I уровня минеральных удобрений максимальная урожайность озимой ржи была получена на фоне отвальной обработки (контроль). При внесении II уровня минеральных удобрений наибольшая урожайность ржи отмечалась на фоне отвальной отвальной почвозащитной обработки. Аналогичная тенденция наблюдается при формировании урожайности овса (табл. 21, рис. 20). В меньшей степени отзывчивы на увеличение уровня минерального питания яровая пшеница и горох. Нами отмечалось выше положительное влияние отвальных обработок и минеральных удобрений на повышение почвенного плодородия и формирование водно-воздушного режима эродированных почв. Учитывая тесную связь урожайности полевых культур с климатическими факторами и погодными условиями конкретных вегетационных периодов, а также закон о равнозначимости и незаменимости факторов жизнедеятельности растений, нами проведен анализ степени зависимости урожайности от изучаемых нами приемов (табл. 22).
