Содержание к диссертации
Введение
1. Роль почвозащитных технологий возделывания полевых культур в ветровых коридорах зоны совместного проявления дефляции и эрозии почв Ставропольского края (обзор литературы) 7
1.1. Краткая характеристика почвенно-климатических условий ветровых коридоров Ставропольской возвышенности 7
1.2. Почвозащитная система обработки почвы 10
1.2.1. Значение и задачи почвозащитной обработки почвы 10
1.2.2. Разработка и изучение почвозащитной системы обработки почвы у нас в стране и крае 12
1.2.3. Вопрос о сорняках при почвозащитной обработке почвы 14
1.2.4. Влияние безотвальной обработки на плодородие почвы 14
1.2.5. Физические условия в почве 17
1.2.6. Почвозащитная основная обработка, как фактор минимализации системы обработки почвы в севообороте 18
1.3. Вопросы индустриально-почвозащитных технологий возделывания полевых культур в ветровых коридорах 19
1.3.1. Значение и необходимость изучения особенностей технологий возделывания культур в ветровых коридорах 19
1.3.2. Вопросы почвозащитного земледелия за рубежом 23
2. Задачи, методы исследований и условия их проведения 26
2.1. Задачи исследований 26
2.2. Место и условия проведения исследований 26
2.3. Методы исследований 31
2.4. Краткая характеристика погодных условий в годы проведения опытов 34
3. Физические условия в почве при различных способах ее основной обработки в севообороте 40
3.1. Плотностыючвы 40
3.2. Характеристика почвозащитных свойств поверхности почвы 44
3.3. Влияние различных способов обработки почвы на температуру обрабатываемого слоя 49
3.4. Макроструктура почвы и ее водопрочность 51
3.5. Водопроницаемость почвы 55
3.6. Влажность почвы при различных способах основной обработки 57
4. Биологическая активность почвы при многолетней безотвальной обработке почв в севообороте 60
5. Влияние способа основной обработки и применения гербицидов в севообороте на засоренность посевов подсолнечника и обрабатываемого слоя почвы 66
5.1. Засоренность посевов подсолнечника 67
5.2. Засоренность почвы семенами сорных растений при различных системах обработки и применения гербицидов 71
5.3. Видовой состав сорной растительности в последнем поле севооборота на подсолнечнике при почвозащитной системе обработки почвы 75
5.4. Оценка вредоносности сорняков подсолнечника .83
6. Урожайность подсолнечника и энергетическая оценка его возделывания 87
6.1. Урожайность семян подсолнечника в зависимости от способов основной обработки почвы и борьбы с сорняками 87
6.2. Энергетическая оценка возделывания подсолнечника при различных способах основной обработки почвы и ухода за посевами 110
6.3. Производственная проверка результатов исследований 93
Выводы 94
Рекомендации производству 97
Литература 98
Приложения 117
- Разработка и изучение почвозащитной системы обработки почвы у нас в стране и крае
- Вопросы индустриально-почвозащитных технологий возделывания полевых культур в ветровых коридорах
- Краткая характеристика погодных условий в годы проведения опытов
- Засоренность почвы семенами сорных растений при различных системах обработки и применения гербицидов
Введение к работе
В конце шестидесятых годов ушедшего века, в связи с интенсивной распашкой целины во всех регионах нашей страны, приведшей к резкому увеличению количества эрозионноопасных земель, была разработана с учетом зарубежного опыта почвозащитная система обработки почвы и создан комплекс машин для ее осуществления.
Следует отметить, что отечественного опыта работы с системой машин для почвозащитно-безотвальной обработки почвы в то время в Ставропольском крае не было. Достаточно сказать, что первый полевой опыт по испытанию и оценке безотвальной обработки почвы по сравнению с традиционной вспашкой (И.Ф. Горбунов. Е.И.Рябов. 1968Ї был выполнен с ппмшшлл, сд:;іїсї венного плоскореза, поступившего тогда в край. Естественно, что в практике тех лет использовались рекомендации по обработке почвы, основанные на обычной вспашке.
Однако, когда же в начале семидесятых годов, повсюду в стране, в том числе и в нашем крае, широко и бурно развернулась опытная работа по изучению и разработке почвозащитных систем обработок почвы, причем, исследования велись начиная с определения действия безотвальных рабочих органов машин и кончая разработкой комплекса почвозащитных технологий возделывания культур, была определена их экономическая эффективность и место в экосистеме ведения сельского хозяйства,
К сожалению, социальные потрясения, вызванные так называемой «перестройкой» привели к неоправданному сокращению научно-исследовательской работы в сельском хозяйстве. При этом более всего пострадали многолетние стационарные опыты с многофакторной схемой и комплексом необходимых исследований (И.П.Макаров, А.В. Захаренко, А.Я. Рассадин, 2002). Накопленные данные остались недостаточно проанализированными и реализованными в печатных работах и рекомендациях.
В таком положении оказался стационарный опыт отдела земледелия Ставропольского НИИСХ, заложенный в 1980 г. в бывшем колхозе им, Ленина
Шпаковского района Ставропольского края, расположенный в зоне ветровых коридоров Центрального Предкавказья.
Следует отметить, что весь регион ветровых коридоров характеризуется высокой опасностью проявления, как водной эрозии почвы, так и еще более высокой опасиостыо ветровой эрозии (дефляции). Он больше других почвенно-климатических зон пострадал от негативных воздействий антропогенного фактора — интенсивной распашки целины, чрезмерного насыщения севооборотов пропашными культурами, сверхнормативного выпаса овец и т.п., а также от сокращения разработок по научному обеспечению проблем агропромышленного комплекса именно в этом регионе.
Высокая потенциальная опасность дефляции в ветровых коридорах обусловливает периодическое возникновение пыльных бурь разной интенсивности. Поэтому без эффективной почвозащитной системы земледелия возделывание здесь полевых культур чревато экологическими и экономическими катаклизмами.
В настоящее время в условиях заметного подъема сельскохозяйственного производства возникла востребованность со стороны производственников в научной разработке прошлых лет. Особенно много вопросов возникает в такой большой проблеме как защита почв от дефляции и эрозии. И не только потому, что в существующих почвозащитных системах немало противоречий и неясностей, но и потому, что необходимо дальнейшее совершенствование этих систем и их дифференциация в связи с неизбежным переходом к ландшафтной системе земледелия.
Таковы главные положения сегодняшнего дня и стратегического плана необходимости настоящей работы, т.е. обоснования ее актуальности.
Представляемая диссертация является итогом многолетних исследований в нолевом севообороте, расположенном в зоне ветровых коридоров. Изучалась эффективность основной обработки почв плоскорезными орудиями в сравнении с обычной вспашкой, а также почвозащитной технологии возделывания пропашных культур на фоне этих двух вариантов основной обработки почвы. Так как исследования выполняли главным образом в последнем иоле ротации севооборота, то можно говорить, судя но выявленным изменениям, произошедшим в обрабатываемом слое, о влиянии систематического применения безотвальной обработки почвы и почвозащитных технологий возделывания культур на
эффективность защиты почвы от дефляции, засоренность полей, биологическую активность почвы и т.д.
Все установленные закономерности обладают уже элементом новизны, что обусловлено тем, что они получены в зоне ветровых коридоров, не говоря уже о тех, которые могут Сыть вынесены за рамки региона. Немаловажное значение в смысле новизны имеет также и то, что трехлетние данные получены под влиянием факторов ротации восьмидольного севооборота.
Таким образом, уже сама методика постановки полевого опыта обе сне1] и вала новизну получаемых данных в общем плане, что касается частностей, новых положений, зависимостей, взаимовлияний и т.п., то они представлены в диссертации по главам. Представить по каким вопросам они группируются можно по тем задачам, которые ставились нами перед закладкой опыта.
Так как фундамент почвозащитной системы земледелия составляет безотвальная основная обработка почвы, то, прежде всего, была поставлена задача изучить влияние ее на физические свойства обрабатываемого слоя и формирование почвозащитного верхнего слоя. Необходимо также было изучить влияние способов основной обработки почвы и почвозащитных технологий возделывания культур при систематическом применении на биологическую активность почвы и ее характер. Необходимо также было определить эффективность различных способов борьбы с сорняками в посевах пропашных культур и засорения семенами сорняков обрабатываемого слоя почвы.
И, наконец, определить суммарное влияние плоскорезного рыхления почвы и наиболее эффективных способов минимализации механических обработок по борьбе с сорняками в севообороте на урожайность последней культуры в ротации — подсолнечника, ноле которого и было избрано нами в качестве контрольного.
На все вопросы, поставленные в задачах исследований в процессе работы над диссертацией, были получены ответы. Это позволило поставить защиту следующие положения.
1. Основное преимущество плоскорезной основной обработки почвы перед вспашкой состоит в том, что она позволяет создать в дефляционно- и эрозионно-опасных районах поверхностный почвозащитный мульчирующий слой из растительных остатков. Без растительных остатков дефляция на поле, обработанном плоскорезом, протекает в не меньших размерах, чем при вспашке.
Плотность почвы, её гранулометрический состав, водные свойства, биологическая активность при плоскорезной обработке не улучшаются. Колебания этих показателей при плоскорезной обработке по сравнению со вспашкой в подавляющем большинстве случаев происходит в пределах несущественных.
2. В ветровых коридорах Ставропольской возвышенности, где возделывание
полевых культур из-за постоянно действующих дефляции и ветровой эрозии, а
также высокой опасности их катастрофического проявления, невозможно без
почвозащитной системы обработки почвы, последняя в севообороте должна
состоять из чередования плоскорезной основной обработки почвы на обычную
глубину (20-22 см) с безотвальным поверхностным и мелкими обработками.
3. Плоскорезная основная обработка почвы в почвозащитной системе
полевых севооборотов ветровых коридоров Ставропольской возвышенности
должна сочетаться с применением гербицидов. При этом она является очистителем
пахотного слоя почвы от семян сорняков и, наоборот, без применения гербицидов
она становится засорителем его.
Разработка и изучение почвозащитной системы обработки почвы у нас в стране и крае
Физические показатели состояния почвы при сравнении отвальной и почвозащитных обработок в исследованиях большинства авторов мало различаются между собой, а главное, до конца вегетационного периода они выравниваются по вариантам опытов, поэтому самое рыхлое сложение и эти различия легко наблюдать лишь после основной обработки. При этом самое рыхлое сложение в большинстве случаев бывает на варианте вспашки (В.М, Рындин, А.И.Кудрин, Б.Л. Мягков, 1989). Все это хорошо объяснимо с позиций учения о равновесной плотности почвы (И.Б. Ревут, 1964; Л.А. Инкин, 1973 и др.). Некоторые авторы просто говорят, что «...способы обработки не оказали заметного влияния на изменение структурного состояния почвы» (Ю.Б. Логачев, 1989). В Ставропольском НИИСХ под Прикумском безотвальная обработка почвы по Мальцеву за время проведения опытов не оказала ни отрицательного, ни положительного влияния на физические условия в почве и урожай сельскохозяйственных культур (Б.П. Гончаров, В.И. Селецкий, 1968).
В последнее время довольно подробно физические условия в почве на суглинистом обыкновенном черноземе зоны неустойчивого увлажнения при основной обработке почв исследовал Ю.А. Кузыченко (1993). При обработке безотвальными орудиями (плоскорез, стойка СибИМЭ, чизель) водопрочных агрегатов наблюдается несколько больше и меньше показатели эродируемости (по Шиятому).
Следует отметить, что состояние твердой фазы почвы, и в первую очередь шютности, определяет и другие ее показатели физических свойств (И.Б. Ревут, 1964), поэтому трудно ожидать резких различий во влажности почвы и других показателях, если при вспашке и безотвальной почвозащитной обработке разница по плотности пребывает на грани доказуемости, да еще и непродолжительно во времени. Тем не менее, как это видно из процитированной выше работы Ю.А. Кузыченко и некоторых других авторов достигается уменьшение эродируемости, а это главное в условиях ветровых коридоров.
Во многих работах по изучению безотвальной основной обработки почвы весьма глухо говорится о влажности почвы. Но очень четко и ясно выразилась по этому поводу В.Г. Мелешко (1983), также проводившая исследования в зоне неустойчивого увлажнения под Ставрополем (СНИИСХ). Говоря о поле занятого пара, она отмечает, что «количество продуктивной влаги не зависело от глубины и способа основной обработки». Близко к этому стоит и высказывание В.М. Рындина (1982) об урожайности культур, проводившего исследования там же. В то же время такой крупный специалист по защите почв от эрозии как Е.В. Полуэктов (1984) считает, что растительные остатки, оставляемые при плоскорезной обработке на поверхности почвы, «формируют более благоприятный водный режим» по сравнению со вспашкой.
Н.И. Картамышев (1989) отмечает, что при подготовке почвы под яровые культуры на черноземах Курской области при вспашке и плоскорезной обработке в начале весенней вегетации в полутораметровом слое не было существенной разницы между запасами влаги, лишь тенденция увеличения их наблюдалась в первом случае. На посевах озимых культур такая разница в пользу вспашки была хоть и невелика, но уже существенной.
В опытах Н.С. Голоусова (1984) при вспашке и плоскорезной обработке полупара на обыкновенном мицелярно-карбонатном черноземе под Ставрополем, наоборот, увеличение запасов влаги к посеву озимой пшеницы при плоскорезной обработке было весьма существенным по сравнению со вспашкой (239,8 и 268,5 мм в метровом слое).
Таким образом, из приведенных примеров становится ясным, что и физические условия в почве не являются пройденным и достаточно хорошо изученным разделом учения об основной безотвальной почвозащитной обработке почвы. обработки почвы в севообороте Минимализация системы обработки почвы достигается различными путями, в том числе и изменением способа обработки. Первые же измерения, проведенные при сравнении работы обычного плуга и безотвального плуга Мальцева с помощью работомера АФИ, показали меньшую затрату энергии при работе последнего. Это давало основание говорить об экономичности безотвальных орудий вообще, так как они не расходуют энергии на подъем и оборот пласта. Как показали исследования Ю.А. Кузыченко (1990), выполненные в СНИИСХ, это положение оказалось полностью справедливым в отношении плоскореза. Однако, другие безотвальные орудия, дающие лучшее качество обработки, чем плоскорез (плуг с наклонной стойкой, плуг со стойками СибИМЭ), могут даже несколько превышать удельное тяговое сопротивление и расход горючего, чем у обычного плуга. Следовательно, по крайней мере, плоскорезные орудия минимализируют основную обработку почвы.
Не только способ основной обработки минимализирует систему обработки почвы, но и уменьшение глубины ее, замена механических обработок химическими, увеличение ширины захвата орудий дает уменьшение числа проходов агрегата по полю и т.п. Самая большая минимализация, при самом большем почвозащитном эффекте достигается в случае так называемой «нулевой обработки», когда основная механическая обработка не проводится совсем. В крайнем случае, в неубранных пожнивных остатках - стерне или дернине делаются обработанные бороздки для прохождения сошников сеялки.
В Ставропольском крае многие вопросы нулевой обработки довольно полно проработаны В.В. Орловым и Н.И. Мезенцевой (1993 и др.) Изучался он также в Новом ар ьевском ветровом коридоре Е.И. Рябовым с СИ. Бурыкиным и А.М. Бел Озеровым (1993).
В.В. Орлову (1983) удалось доказать, что при подготовке поля под кукурузу после озимой пшеницы формирование мощного мульчирующего слоя из стерни и соломы при нулевой обработке обеспечило лучший водный режим по сравнению со вспашкой и плоскорезной обработкой.
Ряд исследователей изучал свойства и механизацию работ с мульчирующими материалами (А.А. Кожухов, 1993 и др.).
Рассматривая немногие вопросы минимальной обработки почвы нельзя не отметить, что часто даже в научных трудах, термины «минимальная обработка» и «почвозащитная обработка» часто сливаются в одно трудно разделимое понятие. культур в ветровых коридорах При дальнейшем анализе технологической части почвозащитного комплекса, основанного на почвозащитной безотвальной основной обработке почвы, мы неизбежно сталкиваемся с необходимостью рассмотрения почвозаидатных технологий возделывания культур, выращиваемых в ветровых коридорах и вопросов их логического включения в почвозащитные же севообороты.
Наиболее известные сторонники сплошной безотвальной (бесплужной) обработки почвы Ф.Т. Моргун и Н.К. Шикула (1984) указывают, что «По мере совершенствования почвозащитных технологий бесплужного возделывания сельскохозяйственных культур возрастают прибавки урожая в сравнении со вспашкой». Разделяя мнение авторов этой цитаты о важности технологий возделывания культур в деле формирования почвозащиты, в то же время считаем, что утверждение о более быстрой прибавке урожаев на фоне безотвальной основной обработке подлежит проверке.
Технологии возделывания культур с широким применением гербицидов, минеральных удобрений и пестицидов с минимализированной обработкой почвы, как показывают работы многих авторов, стали называть индустриальными. Так как они хорошо вписываются в почвозащитные комплексы ветровых коридоров, то на основе их были разработаны индустриально-почвозащитные технологии, в частности гороха и подсолнечника (Н.В. Петрова, 1991).
Вопросы индустриально-почвозащитных технологий возделывания полевых культур в ветровых коридорах
Одной из главных задач обработки почвы является создание такого сложения обрабатываемого слоя, которое бы в наибольшей степени благоприятствовало росту и развитию культурных растений. При этом показателем степени плотности сложения почвы служит объемная масса - вес единицы объема абсолютно сухой почвы с ненарушенным строением.
С плотностью почвы тесно связаны основные факторы жизнеобеспечения растений - водный режим, условия аэрации, тепловой режим, биологические процессы в почве. По мнению многих ученых этот показатель является результирующей характеристикой механического состава, пористости почвы, содержания в ней гумуса и элементов минерального питания растений и в комплексе с показателями влагозапасов может служить обобщающим показателем плодородия почвы (И.Б. Ревут, 1964; А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина, 1986.).
Каждому типу почв присуща определенная величина плотности, к которой она стремится после разрыхления или уплотнения. Это, так называемая, равновесная плотность почвы (И.Б. Ревут, 1962, 1969 и др.). Величина равновесной плотности в полевых условиях складывается обычно к концу вегетационного периода (И.Б. Ревут, 1962, 1969 и др.). Кроме равновесной плотности существует понятие и об оптимальной плотности, т.е. плотности, наиболее благоприятной для жизни и высокой продуктивности растений.
Выполнено довольно много работ по определению диапазона оптимальной плотности для сельскохозяйственных культур (Г.С. Смородин, 1968; И.Б. Лебедева и И.А. Абрамова, 1962; Г.Н. Лысак, М.М. Меринов, 1968; Я.Н. Мухорто в, 1965; Ю.И.Аракчеев, 1970 и другие). Большинство из них хотя и говорят об узком диапазоне оптимальной плотности почв, но и высказывают опасения в отношении переуплотнения.
Однако, проведенные специальные опыты по этому вопросу в Ставропольском НИИСХ, причем, различными методами, показали, что пропашные культуры хорошо растут и дают высокие урожаи на обыкновенных среднесуглинистых черноземах центральной зоны Ставропольского края при широком диапазоне плотности пахотного слоя почвы от 1,2 до 1,4 г/см3, а при плотности 0,92-1,1 г/см , урожаи незначительно снижались. В частности оптимальная плотность для подсолнечника, как установил Ю.И.Аракчеев (1970), равна 1,3 г/см . Это подтверждается данными А.К. Атаманюка (1968), который установил, что на черноземных почвах Молдавии оптимальная плотность для подсолнечника находится в интервале 1,2-1,3 г/см3.
Как указано выше, плотность почвы определяли в четырехкратной повторности на делянках во всех повторностях полевого опыта (трехкратной). Определение выполняли методом цилиндра в модификации АФИ (основу последней составляет увеличение диаметра цилиндра не менее чем до 10 см.).
Прежде чем перейти к обсуждению результатов исследований по плотности почвы, следует рассмотреть водно-физические константы почвы опытного участка. При организации стационара в почвенном разрезе было проведено описание почвенного профиля и определен ряд показателей по генетическим горизонтам.
Кроме того, до глубины в 1 м с шагом в 10 см определяли также объемную массу, удельную массу почвы, влажность устойчивого завядания, полевую влагоемкость (табл. 2). Эти константы служат как для непосредственной характеристики почвенного покрова стационара, а также использовались при расчетах других важных показателей, в частности, порозности почвы, содержания продуктивной влаги по профилю. Значительные величины плотности твердой фазы почвы (удельный вес) в пределах 2,69-2,75 косвенно характеризует химический состав почвы — ее малогумусность и довольно тяжелый механический состав, что и подтверждается соответствующими анализами (прилож. 1).
Из данных, приведенных в таблице 2, следует, что плотность почвы по всей метровой глубине характеризуется величинами, укладывающимися в диапазон ее значений 1,16-1,30 г/см , полевая влагоемкость метрового слоя равна 321,1 мм, доступная растениям влага — 168,2 мм. Все это свидетельствует о хорошей макроструктуре почвы. Таким образом, агрофизические свойства опытного участка могут быть охарактеризованы как весьма благоприятные.
Как отмечает И.Б. Ревут (1964), сравнению водного режима почвы при различных способах обработки следует предпослать характеристику объемной массы, потому что при отсутствии различий в плотности почвы нет оснований ожидать существенных различий и в водном режиме.
Во все три года наших исследований велись систематические наблюдения за плотностью верхнего 30-ти сантиметрового слоя почвы, в той или иной степени подвергавшегося воздействию почвообрабатывающих орудий (табл. 4).
Если анализировать значения плотности почвы в послеуборочный период, так называемую равновесную плотность, то следует отметить, что все три года к концу вегетации подсолнечника плотность 30-ти сантиметрового слоя была значительно выше, чем после уборки озимой пшеницы. Так, после озимой пшеницы в слое 0-10 см объемная масса составляла в среднем 1,13-1,15 г/см3, в слое 10-20 см 1,21-1,23 г/см3, в слое 20-30 см 1,27-1,29 г/см , после подсолнечника соответственно 1,28-1,31 г/см , 1,38-1,42 г/см и 1,37-1,40 г/см3.
Такое различие можно объяснить, во-первых, временной дистанцией между наблюдениями минимум в два месяца и особенностями биологии самих культур -озимой пшеницы - культуры сплошного сева и подсолнечника - пропашной культуры, технологиями их возделывания. Причем, по плоскорезному рыхлению в оба срока наблюдений имело место большее уплотнение по сравнению со вспашкой во всей 30-ти сантиметровой толще.
В течение трех, наблюдаемых нами, периодов вегетации подсолнечника почва имела оптимальную плотность. Только ко времени уборки в 1990 и 1991 годах она была несколько повышенной (1,42-1,50 г/см3), но подсолнечник заканчивал вегетацию, и отрицательно сказываться на его продуктивности это уже не могло.
Сравнивая объемную массу почвы по вариантам основной обработки, во все годы по плоскорезному рыхлению она имела большие величины по сравнению со вспашкой, но во время вегетации это различие было в пределах оптимальных значений объемной массы 1,12-1,40 г/см3, порозность при этом находилась также в оптимальных пределах 59,2-47,7% объема.
Таким образом, нельзя утверждать, что плоскорезная почвозащитная основная обработка почвы плюс сокращение механических междурядных обработок при уходе за пропашными культурами в севообороте ведут к уплотнению обрабатываемого слоя почвы. Существует лишь тенденция в этом направлении, находящаяся в пределах оптимальной плотности почвы для подсолнечника.
Краткая характеристика погодных условий в годы проведения опытов
В настоящее время признано, что верхняя часть обрабатываемого слоя является наиболее плодородной. Это отправное положение для понимания воздействия способов обработки на почву вошло в современные учебники земледелия (Л.И. Пупонин и др. ,2000). Но нельзя не отметить, что это положение о дифференциации плодородия пахотного слоя по вертикали было отработано исследователями лишь во второй половине прошедшего века (Л.Н. Абросимова, И.Б. Ревут, 1964; П.У. Бахтин, К.С. Хвыля, Балтян, 1968; Б.П. Гончаров, Л.А. Инкин, 1971; Н.И. Картамышев, М.Н. Герасимов, 1989; О.А. Поспелова, 1996; О.А. Поспелова, А.В. Яловой, 2001). До этого появлялись лишь отдельные работы о биологической активности верхней части пахотного слоя, например, А.Н. Лебедянцева, 1927, Л.Н. Барсукова, 1937 и некоторых других.
Однако вопрос о плодородии почв во всей его полноте актуален и сейчас (М.Т. Куприченков, 2002; И.С.Шатилов, 2001; А.А.Жученко, 2001; А.М.Лыков, 2001; Е.Ф. Марецкая, 1999, Л.А. Инкин, 1994). Существует необходимость создать на базе выработки общепринятых методических подходов общей теории плодородия почв и, как ее раздел, теорию эффективного плодородия (А.П.Щербаков и Е.Е. Кислых, 1990). Об этом же говорят и В.И.Тюльпанов с B.C. Цховребовым (2001), В.В.Агеев с соавторами прямо пишут: «Основной системой управления плодородием почв должна быть модель плодородия с оптимальными агрофизическими, агрохимическими и биологическими показателями».
Б.А. Доспехов, указывая, что значительная роль регулирования жизнедеятельности почвенной микрофлоры принадлежит обработке почвы, попутно отмечает два метода определения биологической активности почвы - по количеству выделения СО2 и нитрификационной способности почв. В своих исследованиях, как сказано выше, мы остановились на аппликационном методе, основанном на сравнительном учете степени разложения клетчатки, как на более доступном. Тем более что Е.Н. Мишустин, А.Н. Петрова (1963) со своими соавторами относит целлюлозоразлагагощий процесс к интегральным показателям биологической активности почвы. Нельзя не отметить, что в нашем стационарном опыте параллельно с нашими исследованиями проводила изучение ферментативной активности почвы О.А. Поспелова (1996). Она же проводила и сравнительную оценку методов изучения биологической активности почвы по активности ферментов и по интенсивности разложения целлюлозного материала (хлопчатобумажной ткани). Результаты этих исследований опубликованы в нашей совместной статье, указанной выше. Данные, полученные по обоим этим методам, во многом оказались аналогичными.
На рисунке 5 и приведены данные по разложению хлопчатобумажной ткани в различных вариантах полевого опыта нашего стационара. Математическая обработка этих данных дается также в приложении 4, и показала достаточную точность опыта.
Следует отметить, что образцы хлопчатобумажных тканей для оценки по их разложению целлюлозоразлагающей способности мы устанавливали на довольно длительную экспозицию - с весны после проведения культивации и до осени в предуборочный период. При этом мы сообразовались с организационными возможностями. Длительность экспозиции в смысле целесообразности нас не пугало. Ибо, например, Н.И.Каштанов (1977) в одной из своих работ указывает, что разложение ткани идет весь безморозный период. Хотя, как известно, наибольшая биологическая активность на черноземных почвах проявляется в весенний период (Е.А. Попова, 1987).
При рассмотрении усредненных данных, надо отметить, что при рыхлении почвы плоскорезом ее биологическая активность несколько выше, чем при вспашке (особенно в двух верхних слоях). Очевидно, это объясняется увеличением количества растительных остатков при почвозащитной обработке (плоскорезное рыхление) по сравнению со вспашкой. К аналогичным выводам приходят многие из авторов, изучавших вопрос о биологической активности почвы при почвозащитных обработках. Однако получено и достаточно данных противоположного порядка (Н.Ф. Коптев, 1985).
А.И. Титовская (1997), изучая биологическую активность черноземов Белгородской области при вспашке и безотвальной обработке, наблюдала несколько большую биологическую активность при вспашке, чем при безотвальной обработке. H.P. Allen (19S5), пишет, что при минимальной обработке, судя по кислороду в почве на глубине 15 см и количеству дождевых червей, биологическая активность выше, чем при вспашке. Больше всего все же сторонников чередующихся способов основной обработки почвы в севообороте. Причем, например, Н.И. Картамышев с соавторами (1988) высказывают типичное положение - «Неравномерность разных слоев почвы, создаваемая безотвальной обработкой, выравнивается перемешиванием слоев при вспашке».
Однако, во-первых, в зоне ветровых коридоров применение вспашки в любой момент может иметь не только отрицательные, но и катастрофические последствия. Во-вторых, не всегда выравнивание по плодородию обрабатываемого слоя почвы по вертикали дает положительный эффект.
Одной из особенностей наших исследований является то, что полученные данные по влиянию гербицидов нельзя рассматривать как одногодичные, действующие самостоятельно только в этом году. Надо принимать во внимание как действие всей системы гербицидов в течение восьми лет на все культуры севооборота, в том числе и на подсолнечник, поле которого является последним итоговым полем севооборота. Следовательно, действовала довольно высокая гербицидная нагрузка, правда, растянутая во времени и не выходящая за рамки обычных доз.
В этой связи обращает на себя внимание указание М.И. Сидорова и Н.И. Зезкжова (1992) о необходимости изучения реакции биологических свойств почвы на высокие дозы минеральных удобрений при интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур. СО. Ушкалова (1990, 1993) в своих исследованиях доказала, что повышение дозы минеральных удобрений, гербицидов и других пестицидов хотя и приводит обычно к повышению урожайности, но урожаи неустойчивы, из сорняков начинают заметно доминировать относительно устойчивые к гербицидам, к тому же у культурных растений появляются метаморфозы, т.е. необычные израстания, искривления и т.п. ненормальные изменения. Она исследовала на опытном ноле СНИИСХ также вопрос о влиянии средств химизации на биологическую активность карбонатного чернозема. При этом она, пользуясь аппликационным методом, установила, что наиболее сильно на биологическую активность почвы действуют режим увлажнения и длительность применения средств химизации. Окончательный ее вывод состоит в том, что насыщения технологий возделывания культур средствами химизации ведет к деградации карбонатного чернозема. Это очень серьезные закономерности, чтобы с ними не считаться при определении наших выводов и именно их практического значения, т.е. необходимости применения при безотвальной обработке гербицидов. Однако новизна наших исследований состоит в том, что восьмилетняя система гербицидов применялась в севообороте. Характерной же особенностью ее являлась ротация, что обеспечивало не только полноту гербицидного действия на видовое разнообразие сорных растений, но и ослабление отрицательного действия на биологическую активность почвы, о чем свидетельствуют полученные нами результаты исследования в этом направлении. Если обратиться к результатам математической обработки, полученных данных в опыте, то прежде всего следует отметить, что сами повторности как таковые на полученные данные по разным показателям не влияют. Это говорит о высокой точности опыта. Весьма определенная зависимость от рассматриваемых факторов разложения ткани получена при рассмотрении её вертикально по слоям. При продолжении рассмотрения общей картины, т.е. средних трехлетних данных, не уловить достаточно достоверной зависимости биологической активности почвы от способа обработки или от применения гербицидов.
Засоренность почвы семенами сорных растений при различных системах обработки и применения гербицидов
Полевая горчица (Sinapis arvensis) ведет себя как типичный яровой сорняк из семейства крестоцветных (капустных), т.е. с весны ее всходы дружно появляются во всех вариантах без существенных различий. После проведенных мероприятий но борьбе с сорняками (культивация, гербициды) количество ее в травостое агрофитоценоза подсолнечникового поля сводится к малозаметным величинам, причем, быстрее это уменьшение идет по плоскорезной обработке.
Амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisiifolia) численно потенциально опасно сопровождает подсолнечник весь вегетационный период. Растения ее, пребывая в угнетенном состоянии иод воздействием гербицида, сильного затенения листьями культуры или маловозрастности (всходы ее появляются весь вегетационный период), готовы в любой момент при малейшем просветлении травостоя быстро образовать зеленую массу, способную нанести серьезный урон урожаю, если к этому моменту подсолнечник не закончил его формирование. Достаточно сказать, что число растений амброзии на квадратный метр почти все время находится в районе 50 очень редко опускаясь до 20 штУм .
Щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus) засоряет посев подсолнечника более или менее равномерно на протяжении всего вегетационного периода, образуя, в зависимости от возможностей, главным образом от освещенности, зеленую массу, способную проявить заметную вредоносность. Чаще всего подсолнечник уходит от вредоностности массы щирицы, так же как и от мари белой, в зону последнего этапа формирования урожая, которая уже в основном обеспечивается накопленными внутренними резервами самого культурного растения.
Вьюнок полевой (Convolvulus arvensis). Довольно равномерно присутствует в агрофитоценозе посева подсолнечника весь вегетационный период, несколько увеличивая свою численность в конце его. Интересно, что неожиданно просматривается некоторое увеличение численности вьюнка полевого после внесения гербицидов, особенно на варианте, где применяли гербициды, не дополняя их действие механическими обработками. Этот вариант был отмечен нами как наиболее эффективный в борьбе с сорняками, резко уменьшая их общую численность. Для вьюнка же, наоборот, гербициды оказались недостаточно эффективны. Между прочим, как и культивация, которая лишь в одном случае в отношении вьюнка полевого дала высокоэффективный результат.
Осот розовый, или бодяк полевой (Cirsium arvense), засорял участок в небольшом количестве. Мероприятия по уничтожению сорняков в процессе ухода за посевами подсолнечника на нем проявлялись весьма эффективно. В начале вегетационного периода практически был уничтожен на всех вариантах кроме первого. Однако, в конце вегетации подсолнечника восстанавливал снова примерно свою исходную численность.
Наш краткий анализ поведения сорных растений в агрофитоценозе подсолнечникового поля говорит о том, что борьба с ними велась вполне удовлетворительно. Об этом же, как увидим ниже, говорит и высокий урожай подсолнечника. Однако, он говорит и о том, что большинство видов сорных растений, составляющих основную массу сорной флоры, несмотря на свою малочисленность и угнетенное состояние, держат в напряженной конкурентной борьбе весь агрофито ценоз, сбалансированность сил которого в пользу культурного растения с выходом подсолнечника на последний этап формирования урожая, начинает рушиться. И такие виды, как амброзия полыннолистная, щирица запрокинутая, марь белая и многолетники готовы моментально занять освобождающиеся места не столько на поверхности почвы, сколько «под солнцем», т.е. достаточно освещенные для высокопродуктивной фотоситетической деятельности.
С этих позиций становится очевидным, что создание полноценного стеблестоя пропашных культур, своевременное смыкание листовой поверхности и даже достаточное количество полноценного хлорофилла в листьях подсолнечника, как результат оптимальной и операционно своевременно выполняемой технологии возделывания подсолнечника, в борьбе с сорняками играют ведущую роль (Кибасов П.Т., 1982; РындинВ.М., 1979; Максимова А.Я., 1940; Семихненко П.Г., Ключников Л.И., 1965; Семихненко П.Г., Мищенко Г.А., МелешкоА.П., 1983; ВЛ. Чумачёв, 1986 и мн. др.). Приходится с сожалением отметить, что мы, ввиду недостаточности средств и времени, обошли вниманием виды сорных растений единично или вообще очень редко встречающиеся в посевах подсолнечника. Они, конечно же, играют определенную роль в допосевное и послеуборочное время на подсолнечниковом поле. При этом надо отметить, что А.И. Кудрин доказал, что основу вредоносности сорных растений в массиве той или иной культуры составляют все же ведущие сорняки.
Кроме рассмотренных нами в посевах подсолнечника сорных растений на занимаемом им последнем поле наиболее часто встречались следующие сорняки: звездчатка средняя (Stellana media), пастушья сумка (Capsella bursa pastoris), ярутка полевая (Thlaspi arvense), василек синий (Centaurea cyanis), ромашка непахучая (Matricaria perforata) и другие. Большое место ранней весной до первых обработок на поле занимала падалица озимой пшеницы.
Специального рассмотрения требует вопрос о соотношении многолетних и однолетних сорных растений в посевах подсолнечника (рис. 7, прилож. 8). Дело в том, что, как уже говорилось, и как явствует из представленных данных, общему сокращению числа сорняков в результате осуществления технологии возделывания подсолнечника, сопутствует увеличение числа многолетников по отношению к однолетникам, причем, как видно из раннее сделанного анализа, за счет вьюнка полевого, так как второй многолетник хорошо уничтожается применяемыми средствами.
Следовательно, во-первых, надо, когда поле еще не засеяно подсолнечником и когда оно освобождено от него после уборки, проводить специальные мероприятия по уничтожению вьюнка. Либо, во-вторых, включать в состав гербицидов, применяемых на подсолнечнике, гербициды, хорошо работающие против вьюнка. В первую очередь, разумеется, это надо делать при почвозащитной безотвальной обработке почвы. Ибо без применения эффективных гербицидов в смысле очищения почвы от семян сорняков безотвальная обработка будет действовать в обратную сторону, т.е. засорения.
