Ресурсосберегающие технологии возделывания культур сплошного посева в звене севооборота на серой лесной почве Республики Татарстан Сайфиева Гулия Саубановна

Содержание к диссертации

Введение

1 Влияние технологий возделывания на урожайность сельскохозяйственных культур 7

1.1 Условия и методика исследований

1.2 Природно-климатические условия Республики Татарстан 45

1.3 Метеорологические условия в годы исследований 47

1.4 Схема опыта 54

1.5 Методика полевых наблюдений и лабораторных анализов 57

2 Влияние технологий возделывания на агрофизические свойства почвы и продуктивность растений

2.1 Плотность сложения почвы 60

2.2 Содержание продуктивной влаги в почве 69

2.3 Пищевой режим почвы 76

2.4 Микробиологическая активность почвы 85

2.5 Фитосанитарное состояние почвы и посевов 93

3 Влияние технологий возделывания на содержание гумуса и структуру почвы 107

3.1 Урожайность культур и структура урожая 112

3.2 Качество зерна яровой пшеницы 116

3.3 Эффективность технологий возделывания культур

3.4 Экономическая оценка 118

3.5 Энергетическая оценка 123

Выводы и рекомендации производству 125

Список литературы 128

Приложения 144

• Природно-климатические условия Республики Татарстан
• Методика полевых наблюдений и лабораторных анализов
• Содержание продуктивной влаги в почве
• Эффективность технологий возделывания культур

Введение к работе

Сельское хозяйство, являющееся неотъемлемой главнейшей частью экономики любого государства, за последние 30 лет претерпевает качественные изменения, связанные с переходом к ресурсосберегающим технологиям. Они основываются на оптимизации и минимализации обработки почвы, био-логизации земледелия путем организации эффективного чередования культур, использования нетоварной части урожая в качестве органических удобрений и для мульчирования поверхности почвы, а также широкого применения сидератов.

Актуальность темы. В современном земледелии особенно актуальны следующие проблемы. Первая - постоянно увеличивающиеся затраты на производство продукции традиционной многооперационной технологией возделывания сельскохозяйственных культур, вызываемые повышением цен на энергоносители, сельскохозяйственную технику, минеральные удобрения, средства защиты растений при относительно низких ценах реализации растениеводческой продукции.

Необходимость перевода сельского хозяйства на ресурсосберегающие технологии диктуется, прежде всего, весьма неблагоприятным соотношением рыночных цен в России. Ресурсосберегающие технологии обеспечивают снижение себестоимости продукции за счет экономии горюче-смазочных материалов и уменьшения трудозатрат (Хадеев, 2005).

Вторая — потеря плодородных почвенных ресурсов и ухудшение экологической обстановки окружающей среды. Из-за процессов эрозии почвы и чрезмерной минерализации гумуса потери сельскохозяйственных угодий в мире ежегодно составляют 10-15 млн. га. В.Республике Татарстан только за последние 45 лет площадь сельхозугодий, подверженных эрозии, увеличилась более чем в 2 раза, количество и общая длина действующих оврагов возросли в 1,6 раза, а средневзвешенное содержание гумуса в почве снизилось на 0,8 % (Салихов, Миникаев, 2006).

Ресурсосберегающие технологии оказывают положительный экологический эффект благодаря сохранению и воспроизводству почвенного плодородия, снижению ущерба от причиняемой водной и ветровой эрозий почвы, а также сокращению выбросов углекислого газа в атмосферу. Ресурсосберегающие технологии в условиях Республики Татарстан — это еще накопление и экономное расходование влаги (Хадеев, 2005).

Третья — сельское хозяйство сегодня находится в таком состоянии, когда неизбежно надо решить проблему его технологического и технического перевооружения. Поэтому сейчас необходимо выбрать правильный курс на сберегающие технологии и современные экономичные сельскохозяйственные машины.

Международные конгрессы в сельском хозяйстве (Испания, 2001 г., Бразилия, 2003 г., Украина, 2004 г.) определили сберегающие технологии как стратегическое направление для глобального развития сельского хозяйства мира. В настоящее время в мире сельскохозяйственные культуры возделы-ваются на 300 млн. га с минимальной и около 130 млн. га с нулевой обработкой почвы.

Цель исследований. Цель исследований заключалась в изучении возможности использования ресурсосберегающих технологий возделывания основных сельскохозяйственных культур с минимальными обработками почвы и по системе No-till (без обработки почвы) на серых лесных почвах Республики Татарстан.

Задачи исследований:

1. Изучить влияние ресурсосберегающих технологий на агрофизические и агрохимические показатели почвы;

1. Определить действие ресурсосберегающих технологий на засоренность посевов, развитие и распространенность болезней и вредителей сельскохозяйственных культур, а также на биоту почвы;

2. Выявить влияние изучаемых технологий на рост, развитие, урожайность сельскохозяйственных культур и качество зерна яровой пшеницы;

5 4. Дать экономическую и энергетическую оценку изучаемым технологиям возделывания сельскохозяйственных культур.

Научная новизна. Впервые на светло-серых лесных почвах Республики Татарстан выполнены комплексные исследования по изучению технологий возделывания сельскохозяйственных культур с минимальной и по системе No-till обработками почвы.

Положения, выносимые на защиту:

1. Изучаемые ресурсосберегающие технологии не ухудшают агрофизические, агрохимические показатели почвы.

2. Установлена возможность замены традиционной технологии возделывания культур сплошного посева, основанной на отвальной вспашке, ресурсосберегающей технологией с минимальной обработкой почвы и применением посевного комплекса Джон Дир.

3. Более эффективной при возделывании сельскохозяйственных культур из ресурсосберегающих технологий является с двукратной (осенью и весной) обработкой почвы агрегатом Рубин и посевом комплексом Джон Дир.

Практическая значимость. В условиях перехода на ресурсосберегающие технологии с минимальной обработкой почвы взамен многооперационных традиционных технологий, основанных на применении отвальной вспашки, наиболее приемлемой с агрономической, экономической и экологической точек зрения является технология возделывания культур сплошного посева с двойной минимальной обработкой почвы (осенью и весной) и посевом комплексом Джон Дир. Использование данной технологии обеспечивает благоприятные водный и питательные режимы почвы, эффективную борьбу с сорными растениями, болезнями при активизации микробиологических процессов в почве, не снижая-урожайность культур сплошного посева (ячменя, рапса и яровой пшеницы).

Реализация результатов исследований. Основные результаты исследований используются в производстве в ООО «Саба» Сабинского района, а

также в учебном процессе Казанского ГАУ при подготовке специалистов по агрономическим специальностям.

Публикации. По теме диссертации опубликовано б работ, в том числе 1 научная статья в журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и получили положительную оценку на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (Казань, 2007), научных конференциях Казанского государственного аграрного университета (2005-2007 гг.). Результаты исследований использованы при написании дипломных работ студентами 5 курса агрономического факультета.

Объем работы. Диссертация изложена на 182 страницах компьютерного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций производству, включает 36 таблиц, 9 рисунков, 38 приложений. Список литературы включает 180 наименований, в том числе 14 - иностранных авторов.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю кандидату сельскохозяйственных наук, профессору Салихову А. С, кандидату сельскохозяйственных наук, доценту Миникаеву Р. В., сотрудникам кафедры «Общее земледелие» Казанского ГАУ и студентам-дипломникам.

7 1. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ НА УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ УРОЖАЯ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Одна из главных проблем земледелия - как обрабатывать землю, чтобы создать лучшие условия для посева семян и получения высокого урожая — не потеряла своей значимости и до настоящего времени.

Ученые-земледельцы и практики целое столетие ведут спор о том, пахать или не пахать, что предпочесть на полях - отвальный плуг, орудия для поверхностной обработки почвы или сочетать их применение в определенной системе.

Самый мудрый академик и самый справедливый арбитр, способный завершить затянувшуюся полемику - природа. Система обработки почвы должна гармонично вписываться в ее законы (Исайкин, Волков, 2007).

Основное направление совершенствования обработки почвы - адаптация ее к конкретным почвенно-климатическим условиям, возделываемым культурам, типам и видам севооборотов, она должна быть построена на принципах энерго- и ресурсосбережения, защиты почв от эрозии и дефляции (Манейлов, Богомазов, 2005).

Ресурсы для сельских товаропроизводителей - это техника, топливо, материалы, рабочая сила, земля и другие средства производства. Технологию, которая в сравнении с аналогом требует для своей реализации меньшего расходования совокупных материальных ресурсов, называют ресурсосберегающей. При этом в силу объективной разнородности используемых ресурсов совокупный их расход в этих технологиях рассчитывают не в физических, а денежных единицах измерения (Прокопенко, Беляев, 2007).

Известно, что энергоемким технологическим приемом остается обработка почвы, на нее в среднем расходуется 30-50 % энергии, потребляемой в сельском хозяйстве. Применение отвальной зяблевой обработки на дерново-подзолистых, достаточно бедных по плодородию почвах усугубляет проблему сохранения почвенного плодородия, усиливая развитие водной эрозии. С

8 резким снижением объемов использования удобрений и в связи с экологической обстановкой эта проблема приобретает еще большую значимость. В этой связи поставлена цель сохранения почвенного плодородия, но не путем интенсификации, а ресурсосбережения (Владыкина, 2006).

Традиционная плужная обработка посевных площадей нередко становится причиной деградации плодородного слоя почвы, усиления водной и ветровой эрозий, общего ухудшения экологической обстановки. Характерные для этой модели земледелия высокие производственные затраты ощутимо снижают размеры прибыли.

Значительный прогресс в обработке почвы вызвало появление в 1797 году в Англии, а затем и в Бельгии железного плуга. В 1863 году немецкий крестьянин Рудольф Сакк применил для вспашки плуг с предплужником, что позволило земледельцу познать преимущества глубокой обработки почвы.

Первые рекомендации о глубокой обработке почвы в России отражены в трудах профессора И. М. Комова (1788). Он предложил проводить двойную вспашку полей из-под многолетних трав: первый плуг пахал на глубину 8-10 см, второй на 10-20 см.

С помощью механической обработки почвы достигают следующих целей:

— придание почве мелкокомковатого структурного состояния и опти
мального для растений сложения почвы (плотности, пористости и др.), при
котором создаются благоприятные для роста растений и микрофлоры усло
вия водного, воздушного, питательного и теплового режимов;

создание ложе для заделки семян;

поддержание хорошего фитосанитарного состояния почвы и посевов: подрезание сорняков, уничтожение зачатков болезней и вредителей сельскохозяйственных культур;

предотвращение эрозионных процессов, чрезмерного переуплотнения почвы, уменьшение ее смыва, снижение непроизводительных потерь из почвы воды, гумуса, питательных веществ, и в целом сохранение потенциального ее плодородия.

Как отмечают А. С. Салихов, М. Д. Кадыров (2004) правильная обработка почвы должна обеспечивать не только оптимальное сложение пахотного слоя, способствовать уничтожению сорняков, вредителей и возбудителей болезней, но и защищать почву от эрозии. При такой обработке создаются благоприятные водный, воздушный, тепловой и питательный режимы для растений и жизнедеятельности полезной почвенной биоты.

Наиболее важные задачи — создание оптимального сложения почвы, благоприятного водного и пищевого режимов, борьба с засоренностью полей. Обработка почвы играет важную роль в повышении плодородия почвы, урожаев возделываемых культур (Кузнецов, 1988; Мосолов, 1993).

В системе обработки почвы наиболее существенной является основная обработка - первичная операция после уборки предшествующей культуры, поэтому выбор научно обоснованного способа обработки почвы является важным фактором получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур в севооборотах (Хабибрахманов, 1997).

На разных этапах развития научного земледелия основные задачи обработки почвы понимались по-разному. Так, Д. И. Менделеев (1966) считал, что механическая обработка должна способствовать переходу питательных веществ из менее усвояемых в более доступную форму. А по мнению П. А. Костычева (1885), обработка должна придать почве наиболее благоприятное для растений строение. Обработка почвы должна создавать такое строение, которое способствует уменьшению сопротивления растущим корням и максимальное накопление воды.

Б. А. Доспехов (1976) писал, что задача основной обработки почвы заключается в создании такого строения пахотного слоя, которое способно обеспечить для растений и полезных микроорганизмов благоприятных условий водно-воздушного, теплового и питательного режимов, накопления и сбережения влаги или удаления ее избытка.

На протяжении многих веков земледельцы искали рациональные приемы обработки почвы. К началу XX века во всех странах Запада и в России механическая обработка почвы основывалась на вспашке.

Из истории известно, что все системы обработки почвы в сельском хозяйстве зарождались как минимальные. С начала 18 века, с изобретением железного плуга, почва начала подвергаться вспашке с оборотом пласта. Последующие 200 лет интенсивная обработка почвы стала неотъемлемой частью технологии освоения новых земель. Долгое время вспашка являлась основным приемом зяблевой обработки почвы, однако поиски замены ее мелкими обработками не прекращались. Еще Д. И. Менделеев (1966) не считал оборачивание пласта почвы обязательным приемом ее обработки.

Оборачивание обрабатываемого слоя почвы нецелесообразно из-за нарушения постоянно действующего процесса дифференциации корнеобитае-мого слоя с устойчивым накоплением плодородия в верхних слоях почвы. Кроме того, при безотвальной обработке на поверхности сохраняются растительные остатки, повышается противоэрозионная устойчивость почвы.

Основоположник русской агрономической науки П. А. Костычев (1885) указывал, что глубокая пахота более выгодна, когда пласт не оборачивается, а только крошится, так как полезные процессы, происходящие в почве не будут прекращены.

Обработка почвы - дело творческое. Ее способы, например, на черноземах, должны отличаться от способов обработки на серых лесных или опод-золенных почвах. На легких и тяжелых почвах они должны быть разными. Даже на сходных типах почв, но при различных метеорологических условиях они также носят свои особенности. Особые приемы применяются под различные культуры. Тем не менее, в обработке есть много общего, направленного на то, чтобы давать растению больше пищи и влаги, улучшить аэрацию и тепловой режим, создать благоприятные условия для произрастания культурных растений, и подготовить их к противодействию распространения болезней и вредителей (Шелухин, 1981).

Хотя плужная обработка почвы является наиболее распространенным приемом земледелия в мире, она не всегда и не везде признавалась правильной. Были и альтернативные идеи по обработке почвы.

Оригинальную систему бесплужной обработки почвы развивал в конце ХЕК столетия известный агроном Е. И. Овсинский. Он считал, что корни растений должны развиваться в верхнем слое почвы, где больше всего накапливается питательных веществ, при мелкой обработке почвы (Овсинский, 1899).

В двадцатых годах XX столетия в защиту бесплужной обработки выступал Н. М. Тулайков (1962). Он доказывал, что в условиях Юго-Востока и других засушливых районов глубокая вспашка ведет к излишней потере влаги и снижению плодородия почвы.

Широкое распространение безотвальной обработки в СССР началось благодаря трудам академика Т. С. Мальцева (1988), который разработал безотвальную систему обработки почвы на основе безотвальных плугов и мелкого поверхностного лущения, оставляющих 50-60 % стоящей стерни. К преимуществам безотвальной обработки Т. С. Мальцев относил ее способность повышать почвенное плодородие, накапливать больше почвенной влаги, обеспечивать успешную борьбу с овсюгом, создавать более мощный пахотный слой и предотвращать ветровую эрозию.

Несколько позднее (60-е годы) под руководством А. И. Бараева были разработаны плоскорезная система обработки почвы и новая система сельскохозяйственных машин для районов, подверженных водной и ветровой эрозии.

Предложения и практические исследования немецкого агронома F. Achenbach (1921) и ряд успешных экспериментов по безотвальной обработке почв в России (Ротмистров, 1904), в Англии (Russel, Keen, 1938), Америке (Duley, Russel, 1942) и других странах способствовали развитию идей бесплужной обработки.

К необходимости внедрения новых сберегающих технологий привели, с одной стороны негативные последствия интенсивной обработки почвы -водная и ветровая эрозия, ухудшение плодородия почв, и как следствие, па-

12 дение урожайности, с другой стороны, дополнительным толчком послужил высокий уровень цен на топливо и оплату труда, что привело к снижению рентабельности сельскохозяйственного производства.

Массовая деградация почвы вследствие ветровой и водной эрозии в США, Канаде, странах Южной Америки в 60-70-х годах прошлого века побудила их земледельцев перейти сначала на плоскорезную, а затем минимальную и даже нулевую системы обработки почвы (Банькин, 2006).

Многочисленные опыты подтверждают целесообразность замены вспашки в севообороте безотвальными и поверхностными обработками.

По данным Национального фонда развития сберегающего земледелия внедрение сберегающих технологий - это:

экономия ГСМ в 2-3 раза;

снижение дефицита механизаторских кадров в 2-2,5 раза;

снижение металлоемкости СХМ в 2,5 раза;

снижение набора машин для производства зерна на каждые 2,5 тыс.га с 75 до 13-15 ед.;

снижение зависимости от погодных условий в результате эффективного влагосбережения;

улучшение структуры почвы, предотвращение ее переуплотнения;

предотвращение водной и ветровой эрозий почвы;

повышение микробиологической активности почвы;

— восполнение плодородия за счет снижения темпов минерализации
гумуса (Носов, 2005).

Пахотный метод обработки почвы является пагубным для земледелия в полузасушливой зоне. Так как пахота снижает эффективность водопользования, урожайность меньше при использовании пахотных систем (Anderson, 1990; 2000).

Пахотный метод также нарушает спираль почвенной регенерации при беспахотной системе (Peterson, 1993). Более того, пахотная обработка увеличивает густоту прорастания сорняков, минимизируя тем самым влияние севооборота на плотность сообщества сорных растений.

Плоскорезная, а еще в большей степени нулевая обработки, обеспечивают предотвращение ветровой, в определенной мере—водной эрозий (Кирюшин, 2006).

Весьма важным достоинством минимализации почвообработки является сокращение расхода ГСМ, амортизации техники и экономия трудовых ресурсов (Кислов, Бакиров, Федюнин, 2004; Банькин, 2006; Кирюшин, 2006).

Также наряду с этим, отметим, что энергосберегающие приемы основной обработки почвы способствовали повышению урожая яровой пшеницы по всем предшественникам (Зубаев, Каменская, Лашов, 2004).

Однако существуют и другие мнения по этому вопросу. Некоторые ученые, в числе которых доктора сельскохозяйственных наук Г. Н. Черкасов и И. Г. Пыхтин, не отрицают возможности минимализации, однако упорно пропагандируют периодическую вспашку после ряда лет нулевой обработки почвы с целью разрушения плужной подошвы и борьбы с засоренностью посевов (Орлова, 2007).

Изучение кратности глубоких обработок в семипольном севообороте на серых лесных почвах и выщелоченных черноземах с плотностью перед уборкой 1,25-1,35 г/см показало, что глубокие обработки достаточно проводить 1 раз в 2-3 года, а на типичных и карбонатных маломощных черноземах с плотностью пахотного слоя 0,9-1,0 г/см - 1 раз в 5-7 лет (Аверьянов, 1983).

По Т. С. Мальцеву глубокое безотвальное рыхление на 30-40 см надо проводить 1 раз в 3-4 года (Кирюшин, 2006).

Систему традиционной плужной обработки почвы и систему мульчирующей минимальной и нулевой обработок совмещать в каком-либо звене севооборота в течение всей ротации ни в коем случае нельзя. Только один проход плуга в системе мульчирующей обработки сведет на нет огромную работу по созданию биологически активного мульчирующего слоя (Романен-ко, Васюков, 2006).

На основании результатов полевых и производственных опытов установлено, что наиболее целесообразно применять в севооборотах в условиях Башкортостана комбинированную систему обработки почвы, при которой глубокое рыхление без

14 оборота пласта или поверхностная обработка сочетаются с отвальной вспашкой. Такая система является одновременно ресурсосберегающей и почвовосстанавли-вающей (Халиуллин, Давлетшин, Хаматшин, 2007).

Попытки снижения энергозатрат за счет минимализации обработки на практике не всегда дают положительный результат, поскольку вследствие таких обработок уменьшаются запасы влаги в почве, а также содержание в ней нитратного азота, ухудшается фитосанитарная обстановка, и сэкономленные от минимализации энергозатраты «тают» из-за снижения урожайности (Сле-сарев, Буянкин, Шмидт, 2007).

Необходимо отметить, что систематическое длительное применение минимальной и поверхностной обработок приводит к увеличению засоренности посевов в 1,5-2 раза и массы (сухой) сорняков - в 1,30-1,32 раза, снижению урожайности культур, продуктивности пашни по сравнению с вариантами комбинированных систем обработок (Орлова, 2007).

Исследованиями НИИСХ ЦРНЗ и МСХА доказано, что на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах замена вспашки приемами мелкой (на 8-10 см) обработки в течение 2-3 лет не снижает урожайности озимой ржи, овса, клевера и однолетних трав.

Постоянные безотвальные и минимальные обработки почвы в севообороте менее эффективны. Плоскорезная обработка отличается неустойчивой эффективностью, усиливает засоренность посевов, снижает активность биологических процессов в почве (Корчагин, 1997).

Также, по мнению И. П. Макарова (2007) возможна замена в течение 3-4 лет вспашки на 20 см поверхностной обработкой на 5 см, а в отдельных случаях—применение прямого посева зерновых культур в течение одного-двух лет.

Таким образом, самое главное заключается в том, что обработка почвы должна рассматриваться непременно как элемент агротехнологии, находящийся в тесном взаимодействии с другими элементами (севооборот, доля пара, предшественник, удобрение, пестициды и т.д.) и агроэкологическими ус-

15 ловиями, которые в той или иной мере определяют выбор способа обработки, глубины, частоты, возможности совмещения операций (Кирюшин, 2006).

Одно из важнейших положений учения Т. С. Мальцева призывает «жить и трудиться в согласии с природой, не нарушая ее гармонии и не ухудшая окружающую среду».

В комплексе почвозащитных мероприятий большое значение придается минимальной и нулевой обработкам почвы. Сокращение интенсивности обработки рекомендуется для эрозионно-опасных земель, на склонах и почвах с легким механическим составом.

Считается, что технология с нулевой обработкой почвы практически сводит к нулю потери почвы, прекращается не только водная, но и ветровая эрозия.

Ученые США уделяют большое внимание разработке теоретических основ минимальной и нулевой обработок почвы, так как отказ от вспашки серьезно влияет на содержание органического вещества, элементов минерального питания и на кислотность почвы.

Переход на эти обработки оказывает большое влияние на тепловой, водный и другие режимы почвы, а также на рост и развитие растений. Стерня и мульча замедляют прогревание почвы весной и уменьшают ее промерзание зимой (Жолобов, Милащенко, 1981).

На полях, где был проведен посев по минимальной обработке почвы или прямой посев, растительные остатки не дают структурным частичкам почвы размываться дождевыми каплями. При этом в почве остается больше естественных пор и каналов, позволяющих воде легче просачиваться. За счет естественных факторов природы плужная подошва разрушается. Это очень важно для проникновения влаги в глубокие слои почвы, для снижения стока воды и испарения с поверхности почвы - каждые 2,5 см³ влаги может обеспечить дополнительный урожай пшеницы в 300 кг.

Исследования доктора Фридриха Тебрюгге в Германии показали, что применение прямого посева на 40 % сокращает потери азота из-за смыва поверхностными водами и увеличивает на 0,771 т в год содержание углерода в почве.

Длительные испытания прямого посева доказывают, что он не только противодействует потерям органического вещества почвы, но и дает возможность обогащения верхнего слоя почвы. Прямой посев положительно влияет на стабильность почвенных агрегатов (образование водопрочных почвенных агрегатов под действием биогенных факторов), которые в свою очередь в значительной мере препятствуют заплыванию верхнего слоя почвы, являющегося существенной причиной почвенной эрозии (Орлова, 2007).

А. И. Пупонин, Б. Д. Кирюшин еще в 1989 году пришли к выводу, что наибольшая эффективность прямого посева отмечается в первый год, особенно на почвах, где предварительно применяли глубокое отвальное рыхление, и минимальную обработку надо рассматривать как часть общей системы в севообороте.

В этом плане весьма интересны данные, полученные в многолетнем опыте, заложенном в Оренбургской области (Кислов и др., 2004). Авторы сделали вывод, что применение мелкой обработки почвы в течение шести лет из одиннадцати следует считать крайним пределом минимализации. Оставшиеся без обработки поля в течение трех лет снизили урожайность зерновых на 1,0 ц/га, а в течение шести лет - на 1,9 ц/га. Минимальные системы обработки почвы увеличили в 2,8-8,5 раза количество и массу многолетних корнеотпрысковых сорняков в среднем за две ротации в замыкающем поле севооборота, а в варианте с четырьмя нулевыми обработками - в 14,8 раза. При нулевой обработке необходимость использования гербицидов возникала уже на второй культуре после пара (Черкасов, Пыхтин, 2006).

Учитывая положительные и отрицательные факторы минимальной и нулевой обработок, следует все же подчеркнуть, что в современном земледелии только применение этих приемов позволяет снизить воздействие на почву отрицательных факторов (уплотнение почвы, разрушение структуры, нарушение водного режима) (Саленков, 2001).

Основным недостатком минимальных технологий обработки почвы следует считать существенное увеличение засоренности посевов, причем

17 увеличивающееся по мере увеличения срока использования. По усредненным оценкам ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, при систематическом применении минимальных обработок засоренность первой культуры возрастает более чем на 30 %, второй и третьей - в два и более раза и в целом за ротацию севооборота — в четыре-восемь и более раз. Причем в видовом составе сорняков резко возрастает количество зимующих злаковых и многолетних. Однако негативные аспекты минимальных обработок могут быть устранены при строгом соблюдении научных рекомендаций (Саленков, 2001).

И. Г. Казаков (1997) отмечает, что обширные исследования позволили отечественным и зарубежным ученым сформулировать и предложить несколько направлений по способам и системам обработки пахотных земель:

ежегодная вспашка отвальными плугами для устранения разнокаче-ственности по плодородию обрабатываемого слоя. Это самый древний основной прием, принятый в большинстве районов нашей страны и других странах мира (теоретическое обоснование дал В. Р. Вильяме);

безотвальная обработка с чередованием глубоких (безотвальным плугом) и мелких рыхлений дисковыми орудиями в севообороте с короткой ротацией предложена Т. С. Мальцевым для районов Зауралья;

сочетание безотвального рыхления на различную глубину с периодической вспашкой (теоретическое обоснование такой обработки почвы для восточных районов страны дано В. А. Францессоном, Л. Н. Барсуковым, С. С. Сдобниковым и др.);

фрезерование для более равномерного перемешивания обрабатываемого слоя. Предложение Агрофизического института для западных районов страны с дерново-подзолистыми почвами (И. Б. Ревут);

— плоскорезная (почвозащитная) обработка с сохранением стерни и
других растительных остатков на поверхности полей с целью защиты почвы
от ветровой эрозии в степных районах. Предложение Всесоюзного научно-
исследовательского института зернового хозяйства (А. И. Бараев и др.);

- минимальная обработка и без обработки (нулевая) в целях сохранения плодородия почвы и устранения ее переуплотнения, сокращения непроизводительных трудовых и энергетических затрат. Предложена и применяется в США, Канаде, в странах Запада и в последние годы в некоторых регионах нашей страны.

Главная цель основной обработки почвы — это улучшение ее агрофизических свойств. Интенсивность рыхления оказывает влияние на изменение агрофизических свойств почвы, поступление и распределение свежей биомассы и кислорода в обрабатываемый слой, благодаря чему происходит активация микробиологических процессов и высвобождение минеральных питательных веществ (Гармашов, 2004).

Одним из основных показателей физического состояния почвы является ее плотность сложения или объемная масса, которая под действием различных факторов (содержание органического вещества, гранулометрический состав, приемы агротехники и др.) динамично изменяется и напрямую влияет на рост и развитие растений, обусловливая многие внутрипочвенные процессы (Колосов, Печенкина, Мифтахов, 2007).

Плотность сложения в значительной степени определяет ее водный, воздушный и питательный режимы, а также активность биоты. Высокая плотность сложения почвы усиливает развитие денитрификаторов и масля-нокислых бактерий, препятствует накоплению в почве подвижных форм азота, фосфора и калия (Салихов, 1997).

Сельскохозяйственные растения отрицательно реагируют как на излишне рыхлое, так и излишне плотное сложение почвы. Повышенная плотность сложения почвы отрицательно влияет на рост и развитие растений, в значительной степени определяет развитие почвенной микрофлоры (Долгов, Модина, 1969; Нарциссов, 1971; Наумов, 1984).

Причинами угнетения культурных растений в слишком плотной почве является непреодолимое сопротивление ее развитию корней и корнеплодов (Ревут, 1962), слабая аэрация пахотного слоя, увеличение недоступной влаги

19 для растений, плохая водопроницаемость, что увеличивает сток воды с поверхности поля и смыв питательных веществ (Кравченко, 1986; Искаков, 1988).

B. В. Захаров (1989) отмечал, что растения отрицательно реагируют на
чрезмерно рыхлое сложение почвы, так как при этом происходит большая
потеря влаги путем диффузии паров, нарушается контакт между почвой и
семенами, замедляется прорастание. Наиболее вредна излишняя рыхлость
сложения для зерновых культур и, особенно для озимых, потому что в этом
случае возникает опасность в последующем разрыве корней вследствие бы
строго проседания почвы и образования ледяной корки. При чрезмерно рых
лом состоянии почвы происходит значительная минерализация гумуса в па
хотном слое и, как следствие, снижения плодородия почвы (Angers, Simaroll,
1986; Бенидовский, Кашанский, Кащенко, 1990).

Главная причина отрицательного действия на растения избыточной рыхлости, которая создается при обработке почв отвальным плугом, заключается в нарушении прочности контакта поверхности корней с почвой, что вызывает непомерно большое их развитие в ущерб надземной части и урожайности (Заленский, Яроцкий, 2007).

Для каждого вида растений определены параметры оптимальной плотности, которая неодинакова для различных типов почв, когда создаются наилучшие условия для роста и формирования высокого урожая.

Многочисленными исследованиями установлено, что для суглинистых серых лесных почв оптимальная плотность при выращивании на них зерно-вых культур находится в пределах 1,2-1,3 г/см , для пропашных - 1,0-1,1 г/см³ (Салихов, 1997).

Оптимальные условия для роста и развития растений на черноземе складываются при плотности сложения 1,1-1,2 г/см (Орлова, 2007).

C. А. Наумов (1967) оптимальной плотностью для зерновых культур
считал 1,2-1,3 г/см³ ( цит. по Долотину, 2001).

X. X. Хабибрахманов, В. Ф. Мареев (1985) отмечают, что разные способы основной обработки почвы способствовали заметному изменению плотности сложения серой лесной почвы.

Т. С. Мальцев писал (цит. по Кирюшину, 2005): «...на практике наблюдалось и такое, что на уплотненной почве зерновые росли даже лучше, чем на свежевзрыхленной. Во влажные годы наблюдается преимущество вспашки, а в засушливые - безотвальных и минимальных обработок».

Бесплужная система земледелия оказывает существенное положительное влияние на агрономические свойства почвы (Шикула, 1985).

По наблюдениям ученых Оренбургского ГАУ и Оренбургского НИ-ИСХ плотность черноземных почв при нулевых и поверхностных обработках повышается в сравнении со вспашкой на 0,02-0,1 г/см , но остается в пределах оптимальных для зерновых культур значений, поэтому нет нужды в постоянных глубоких обработках для регулирования агрофизических параметров плодородия их (Бакиров, 2006).

В. М. Кильдюшин, В. К. Бугаевский (2007) установили, что бессменная поверхностная обработка на глубину 6-8 см и безотвальная на 12-14 см разрыхляли верхний слой почвы, но сильно, до сверхкритических значений, уплотняли слой 20-40 см.

К. 3. Халиуллин, М. М. Давлетшин, Т. И. Хаматшин (2007) также сделали вывод, что ежегодная минимальная обработка почвы на одном и том же поле приводит к переуплотнению ее верхних слоев, образованию «плужной подошвы», уменьшению водопроницаемости почвы и в конечном итоге — к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Ф. Т. Бакиров (2006) отмечает, что при длительном использовании мелких безотвальных и нулевых систем происходит постепенное увеличение объемной массы слоев почвы, не затрагиваемых обработками.

По данным Б. Н. Саласина, Н. Н. Зезина (2002) минимальная система основной обработки почвы существенно увеличивает плотность сложения почвы в слое 10-20 см по сравнению с ежегодной вспашкой.

Проведенные А. Д. Грицай (1981) агрофизические исследования почвы свидетельствуют, что плотность сложения, структурность, общая пористость по частям пахотного слоя при ежегодной вспашке в севообороте и при минимальной обработке отличаются незначительно. Как утверждает В. М. Шмелев (1977), плотность сложения верхней части пахотного слоя темно-серой лесной почвы при глубокой отвальной и безотвальных обработках (до 30 см) к весне становится одинаковой и не зависит от системы обработки.

В природе почвы способны не только уплотняться, но и разуплотняться. Подсчитано, что на долю механического рыхления приходится 50 % от суммарного эффекта разуплотнения, на долю набухания и усадки - около 35 % и на долю термо-колебаний - 15 % (Кузнецова, Бондарев, Данилова, 2000) (цит. по Буянкину, 2004).

Иначе говоря, природное разуплотнение, составляющее примерно 50% от суммарного эффекта, может способствовать разрыхлению почвы при минимальной и нулевой обработке.

Величина разуплотнения также зависит от исходной плотности и влажности почвы. Чем выше плотность, тем больше разуплотнение (Слесарев, 1984; Данилова, 1993) (цит. по Буянкину и др. 2004).

Почву уплотняют, прежде всего, плуги (подпахотный слой), тракторы, самоходные машины и прицепы. Особенно неблагоприятны последствия в том случае, когда уплотнению подвергается подпахотный слой. При этом образуется «плужная подошва».

Многократные проходы по полям сельскохозяйственных машин - основная причина трансформации физических свойств почв и развития процессов ее деградации (Колосов, Печенкина, Мифтахов, 2007).

Общеизвестно, что прохождение мощных тракторов по полю деформирует почву на глубину 50-70 см. По этой колее на следующий год недобор урожая составляет не менее 27-30 %, а иногда и все 100 % (Банькин, 2006).

Единственным выходом в таком случае остается максимальное сокращение количества проходов движителей по полю как в сухой, так и во влажный периоды

22 года, что возможно только при использовании широкозахватных или комплексных агрегатов (Колосов, Печенкина, Мифтахов, 2007).

Определяющим фактором формирования урожая в условиях Республики Татарстан является влага. Даже в годы с достаточным количеством годовых осадков из-за неравномерного распределения их по месяцам, обеспечение оптимального водного режима почвы имеет решающее значение. Длительные периоды с острым недостатком осадков при высоком температурном режиме обычно бывают весной и в первой половине лета.

Самым надежным способом улучшения водоснабжения растений является создание в почве доступными агротехническими и другими приемами хороших влагозапасов и обеспечение рационального их использования в течение вегетационного периода растений (Салихов, 1997).

Фактор влаги сильно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур, поэтому создание оптимального водного режима почвы является одним из важных проблем. Большая роль в накоплении, сохранении и рациональном использовании продуктивной влаги отводится выбору способов основной обработки почвы (Корчагин, Карандаев, 1976; Рассадин, Манолия, 1990).

«Главная задача техники земледелия, - писал В. Р. Вильяме (1949), -овладеть водным режимом почв».

Изменения сложения и структурного состояния почвы при механических обработках оказывают большое влияние на подвижность и доступность почвенной влаги. Верхним пределом оптимальной для сельскохозяйственных растений влажности почвы принято считать наименьшую влагоемкость почвы, а нижним пределом - 70 % от наименьшей влагоемкости. Оптимальным содержанием продуктивной влаги до появления всходов зерновых культур весной считается наличие 160-180 мм доступной влаги в метровом слое суглинистой почвы. Для получения дружных: всходов зерновых культур оптимальное содержание запасов влаги в слое 0-20 см составляет 25-30 мм (Пупонин, 1984).

Обширный экспериментальный материал не оставляет сомнений относительно большого значения глубокой обработки в отношении накопления

23 почвенной влаги. Но при оценке влияния различных способов обработки (отвальной и безотвальной) на водный режим почвы, в литературе существует еще больше противоречивых мнений и данных.

Ряд авторов пишут, что глубокая отвальная обработка способствует лучшему впитыванию осенних осадков и весенних талых вод, следовательно, большему накоплению влаги в почве (Зиганшин, Глухов, Зиганшина, 1974).

По мнению И. П. Котоврасова (1984), X. X. Хабибрахманова (1997), И. А. Чуданова (1988) с увеличением глубины основной обработки улучшается водный режим почвы. По данным Г. И. Казакова (1995), в среднем за 1977-1992 годы запасы продуктивной влаги весной в метровом слое составили при глубокой отвальной и плоскорезной обработке 206-208 мм, при мелкой и нулевой 173-178 мм.

Так же Р. Ф. Дюков (1981), Я. Н. Мухортов, Н. Г. Манцев (1984), Б. М. Кушенов (1995) отдают предпочтение отвальной зяблевой обработке в накоплении влаги в почве, по сравнению с безотвальной и минимальной.

По данным М. М. Ильясова (2005) применение в системе как ярусной, так и чизельной почвозащитной обработок обеспечивает заметное увеличение запасов продуктивной влаги перед посевом.

В. И. Кирюшин (2006) считает, что излишняя рыхлость почвы в условиях засух приводит к увеличению расхода влаги вследствие испарения, а минимализация почвообработки благоприятствует улучшению водного режима агроценозов в засушливых условиях. Оставление же на поверхности почвы пожнивных остатков способствует увеличению весенних запасов влаги.

Беспахотная обработка позволяет сохранять большое количество воды благодаря изменению структуры пор, преобладанию пор средних размеров и непрерывности макропор. При засухах эта вода доступна корням растений, улучшается доступность питательных веществ (Berengena, 1997). Такие же условия для роста корней и улучшения урожайности наблюдаются при почвозащитном земледелии (Richter, 1995), особенно при дефиците воды, когда корни воду получают из более глубоких слоев почвы.

При постоянном наличии мульчирующего слоя на поверхности почвы достигается высокая ее водопроницаемость (не заиливается верхний слой почвы), уменьшается испарение влаги. Посевной слой на глубине 4-8 см постоянно находится в более благоприятном увлажненном состоянии, что определяет оптимальное физическое состояние почвы, хорошие условия для развития корневой системы растений и биологической активности микрофлоры почвы, способствует получению полноценных своевременных всходов растений при посеве (Романенко, Васюков, 2006).

Мульчирующий покров также предохраняет почву от выдувания и смыва, ударов дождевых капель и солнечной радиации, способствует лучшему задержанию снега, уменьшает промерзание почвенного пласта (Моргун, Шикула, 1984; Шиятый, 2007).

По данным Е. И. Щербака (1979), при плоскорезной обработке после стерневых предшественников, где пожнивных остатков было много, мощность снегового покрова была в 2,5-3 раза больше, чем при отвальной вспашке (цит. по Моргуну, Шикуле, 1984).

Так же, по данным Одесской ГОСХОС (Ершов, Сидорова), весенние запасы продуктивной влаги были выше при плоскорезной обработке (цит. по Моргуну, Шикуле, 1984).

Безотвальная основная обработка способствует большему накоплению влаги в почве к началу вегетации и позволяет лучше обеспечивать растения водой в течение вегетации (Заикин, Ивенин и др., 1996).

Изучение влияния почвозащитных обработок на влагообеспеченность возделываемых культур за период исследований (2000-2003 гг.) в первый срок учета выявило, что варианты безотвальной обработки почвы существенно не уступают вариантам вспашки (Павликов, 2004).

Наибольшие запасы продуктивной влаги в слое 0-60 см к началу всходов овса были на варианте безотвальной обработки плугом с мальцевскими корпусами (101,0 мм), тогда как запасы влаги на остальных вариантах основ-

25 ной обработки почвы были примерно одинаковыми и колебались в пределах 80,2-89,6 мм (Шайтанов, 2002).

В условиях неустойчивого и недостаточного увлажнения первостепенное значение приобретает применение такой системы основной обработки почвы, при которой обеспечивалось бы наиболее полное поглощение влаги, максимальное снижение потерь на ее испарение, наиболее эффективное использование и высокая противоэрозионная устойчивость почв.

Плодородие почвы в общем виде - это ее способность обеспечивать растения через корневую систему достаточным количеством элементов минерального питания и воды, поддерживать в стабильном состоянии тепловой, воздушный и микробиологические режимы почвы (Беленков, Горбунова, 2006).

У классиков агрономической науки термин «плодородие почвы» подвергался постоянному новому осмыслению и изменению, определенному совершенствованию. До настоящего времени эта проблема остается актуальной и перспективной. Вопросов изучения и определения плодородия почвы касались известные ученые: А. Т. Болотов, В. В. Докучаев, А. И. Стебут, Д. И. Менделеев, Э. А. Митчерлих, А. Н. Энгельгардт, Ю. Либих и многие другие.

Способность почвы обеспечивать растения нужными им питательными веществами в оптимальных соотношениях является показателем плодородия почвы и определяющим фактором формирования урожая возделываемых культур (Салихов, 1997).

Обработка почвы, образно говоря, играет роль поддувала в топке - чем больше оно открыто, чем интенсивнее обработка, тем активнее идет минерализация органического вещества. Следовательно, обработкой почвы можно регулировать интенсивность процесса разложения органического вещества и высвобождения элементов пищи с учетом потребности в них растений, не допускать непродуктивных потерь гумуса, бесполезного вымывания питательных веществ (Мальцев, 1988).

Эффективное плодородие во многом определяется содержанием азота в почве.

По сравнению с системой вспашки минимальные обработки существенно сдерживают процесс минерализации органического вещества почвы, что доказано многочисленными экспериментальными данными исследований, выполненными в многолетних полевых опытах Т. С. Мальцева на выщелоченных черноземах и ВНИИЗХ им. А. Бараева на южных черноземах в начале 70-х годов (Кирюшин, 2006).

Главный агроном учебно-опытного хозяйства «Июльское» Ижевской ГСХА Л. П. Смоленцев (2005) отмечает, что детальное агрохимическое послойное обследование полей республиканским агрохимцентром «Удмуртский» показало, что общее содержание питательных элементов, органического вещества в почвах увеличилось. Длительный период безотвальной обработки привел к резкой дифференциации пахотного слоя по плодородию. Заметно окультуривается верхний посевной слой (0-6 см) почвы, увеличивается содержание органического вещества, особенно, когда солома при уборке урожая зерновых культур измельчается и разбрасывается по полю.

В. А. Воронцов (2007) также считает, что безотвальные обработки положительно влияли на содержание питательных элементов в пахотном слое почвы. Так нитратного азота перед посевом озимой пшеницы в этих вариантах было больше на 0,9-2,8 мг/кг, а подвижного фосфора - на 0,7-1,8 мг/100 г почвы, чем по вспашке.

Общеизвестна ценность пожнивных остатков зерновых колосовых культур для создания мульчи, повышения содержания гумуса, улучшения физического состояния почвы. Специалистам известно, что даже без применения удобрений внесение соломы позволяет сохранить бездефицитный баланс гумуса в почве (Романенко, Васюков, 2006).

По мнению А. В. Румянцева, Л. В. Орловой (2005) применение ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур в сочетании с использованием азотных удобрений положительно влияет на азотный режим почвы. Повышается масса легкоразлагающейся органики с высоким содержанием азота.

В то же время Н. М. Жолинский (2004) утверждает, что при безотвальной обработке размещение пожнивных остатков в верхней трети пахотного слоя в весенний период усиливало иммобилизацию азота целлюлозоразру-шающими микроорганизмами, снижало темпы накопления нитратного азота, и его содержание не превышало 4,9 — 5,3 мг/кг почвы.

По мере накопления мульчи из растительных остатков увеличивается количество неподвижных форм азота, которые со временем освобождаются при биологическом разложении органического вещества, превращаясь в доступные для растений формы. Азотное удобрение необходимо вносить из расчета 10 кг д. в. на 1 т пожнивных остатков. Невьшолнение этой технологической операции приводит к резкому снижению количества и качества урожая (Банькин, 2006).

Украинским НИИ почвоведения и агрохимии (Медведев) в модельных опытах установлено, что оптимальной для сельскохозяйственных растений является заделка удобрений на глубину 5-15 см, а это как раз и достигается при систематической бесплужной обработке почвы и поверхностном внесении удобрений (цит. по Шикуле, 1987).

При бесплужной обработке в первые годы азотный режим изменяется незначительно. Он может или немного улучшаться, или ухудшаться, в зависимости от конкретных условий почв, погоды, наличия мульчи и т. п. В отдельных случаях наблюдается относительная азотная недостаточность для растений, которую необходимо компенсировать внесением удобрений (Моргун, Шикула, 1984).

Ю. Ф. Курдюков, Г. Б. Шубитидзе, А. С. Шуткин (2008) из НИИ сельского хозяйства Юго-Востока, считают, что при разложении органических остатков злаковых культур, оставшихся на поверхности почвы после безотвальной обработки, происходит иммобилизация азота почвы и ухудшение обеспеченности растений азотным питанием в период формирования элементов продуктивности у яровой пшеницы.

По данным Б. Н. Саласина, Н. Н. Зезина (2002) системы обработки почвы оказывали некоторое влияние на питательный режим в определенные периоды ве-

28 гетации, но общее содержание элементов питания изменилось незначительно. Лучше всего на сохранность гумуса оказала комбинированная система обработки.

Существенное улучшение агрохимических показателей почвы - содержание гумуса, подвижного фосфора, суммы обменных оснований, биологической активности, снижение гидролитической и обменной кислотности наблюдала при комбинированной обработке почвы Н. И. Владыкина (2006).

Однако Ф. Г. Бакиров (2006) считает, что при попадании соломы в зону заделки семян снижается урожайность зерновых. По мнению ученых, это объясняется двумя факторами: наличием в соломе фенолкарбоновых кислот, образованием продуктов при ее разложении в почве и ухудшением условий азотного питания растений из-за закрепления азота почвенными микроорганизмами.

Нередко фосфор является фактором, находящимся в минимуме и в значительной степени определяет величину урожая. Он в почве содержится в составе органического вещества и минеральных соединений, что является первопричиной специфики динамики подвижных его форм в почве в отличии от динамики нитратов. Переход труднорастворимых фосфатов почвы в легкорастворимые происходит под влиянием почвенной влаги, температуры почвы, реакции почвенного раствора, микроорганизмов и под воздействием корневых выделений ряда культур (Власюк, Добротворская, 1949).

Наблюдения за содержанием в почве доступной фосфорной кислоты, выполненные Ф. Т. Моргуном и Н. К. Шикулой (1984) показали, что при плоскорезной обработке режим фосфатов с каждым годом улучшался.

Калий является необходимым элементом для жизни всех растений и микроорганизмов. При достаточном обеспечении им растения лучше переносят засуху, а у озимых повышается зимостойкость. Интенсивное калийное питание обеспечивает большее накопление углеводов и повышает качество урожая (Казаков, 1984).

По обобщенным данным А. И. Пупонина, Г. И. Баздырева и др. (2002) фосфора и калия больше накапливается в верхнем (0-10 см) слое почвы, так как он более оструктурен и имеет лучшие поглотительные свойства. Это обуслов-

29 лено большим количеством корневых остатков, локализацией фосфора и калия в верхнем слое за счет вносимых органических и минеральных удобрений.

Исследованиями М. С. Матюшина (1983), выполненными в условиях Республики Татарстан изменений в динамике обменного калия в зависимости от систем обработки почвы не установлено.

В полевых опытах Е. П. Проценко и А. В. Солодилова (1999) наблюдалось достоверное повышение содержания калия на плоскорезной обработке по сравнению со вспашкой.

Микроорганизмы являются основными носителями жизни в почве. Накопление питательных веществ в почве происходит лишь при развитии в ней полезных микроорганизмов. Обработка почвы улучшает водно-воздушный режим почвы. Она обильно заселяется микроорганизмами, которые превращают органические соединения в минеральные вещества, составляющие пищу для растений. Кроме того, некоторые микроорганизмы вырабатывают вещества, ускоряющие рост растений.

Значительная роль в повышении плодородия почвы принадлежит биологическим процессам, активность которых определяется условиями, создаваемыми обработкой почвы. Поэтому обработка почвы — важнейшее средство регулирования жизнедеятельности почвенной микрофлоры, ее численности и видового состава. Рыхление почвы улучшает аэрацию, ее увлажнение и увеличивает численность бактерий, плесневых грибов, актиномицетов и других микроорганизмов, разлагающих углеродсодержащие растительные вещества. Усиление жизнедеятельности аэробных микроорганизмов ускоряет разложение гумуса и высвобождение элементов минерального питания. При этом повышаются биологическая активность и нитрификационная способность почвы, что создает лучший режим питания растений, особенно азотом (Пупонин, Баздырев и др., 2002).

«Обработкой почвы и возделыванием культурных растений мы усиливаем жизнедеятельность микроорганизмов», - указывал в своих работах П К. Иванов (1961).

В формировании свойств и режимов почв очень велика роль почвенных микроорганизмов. С деятельностью почвенной микрофлоры связаны процессы синтеза и разложения гумуса, мобилизация в почве труднодоступных питательных веществ в доступную форму, а также биохимические превращения удобрений, вносимых в почву (Минеев, Ремпе, 1990). Микроорганизмы в почвенном профиле концентрируются в местах размещения корневой системы, пожнивных остатков и органических удобрений: при мелкой обработке -в верхних слоях, при глубокой - более равномерно по всему профилю. Переворачивание пласта почвы при отвальной обработке нарушает ее биохимическую активность, поскольку анаэробные микроорганизмы оказываются в контакте с атмосферой, а аэробные перемещаются в нижние слои. В то же время самая высокая биологическая активность почвы отчетливо проявляется при заделке пожнивных остатков, сидерата и соломы в верхние слои почвы (Александрова, 1980). Внесение в почву соломы вызывает интенсивное размножение целлюлозоразла-гающей микрофлоры, свободноживущих и симбиотических азотфиксаторов, ам-монификаторов, а также повышает общую биологическую активность почвы (Нурмухамметов, 2001; Вылчу, Набиуллин, Ахметзянов, 2007).

Г. И. Казаков (1986) указывает, что различные обработки почвы, изменяя физическое состояние, водный, воздушный и тепловой режимы почвы, оказывают влияние на микробиологические процессы, направление и интенсивность которых можно определить по выделению углекислого газа, нитрифицирующей способности, степени разложения целлюлозных тестов, образованию аминокислот и ряду других показателей.

К аналогичному выводу приходит С. С. Сдобников (1985), который писал: «От применяемой в севообороте системы обработки почвы зависит характер микробиологических процессов в почве и динамика ее плодородия. Причем главным фактором здесь является оборачивание пласта. Если оно проводится ежегодно, пахотный слой поддерживается относительно выровненным по плодородию. Существенные различия накапливаются лишь после длительного применения безотвальной обработки».

Д. И. Долотин (2001) отмечает относительно равномерную по профилю пахотного слоя микробиологическую активность при ежегодной зяблевой вспашке. Некоторые отклонения в сторону увеличения или уменьшения микробного заселения он связывает с погодными условиями. Максимальная микробиологическая активность наблюдалась на варианте вспашки.

В опытах К. И. Саранина (1982), Н. М. Жолинского (2004) снижение биологической активности произошло там, где почву постоянно обрабатывали поверхностным способом.

Американский ученый-практик, «горячий» сторонник почвозащитного земледелия Э. Фолкнер в 40-х годах прошлого столетия проводя практические опыты, пришел к выводу, что культуры, (в том числе и небобовые) добывают азот почти целиком из атмосферы, посредством сапрофитных сво-бодноживущих азотфиксирующих бактерий. Ранее этот факт был доказан известным русским агрономом И. Е. Овсинским.

Одним из преимуществ почвозащитного земледелия является активация почвенной микробиоты, животных организмов и в целом рост биологической активности почв. При этом процессы, протекающие в такой почве, приближаются по своей направленности к тем, которые имеют место в естественных ценозах (Исмаилова, 2005).

Плодородие, то есть способность почвы отдавать питательные вещества, накапливать и удерживать влагу и воздух, уже миллиарды лет создают почвенные живые организмы - те, что обитают внутри почвы: прежде всего -корни растений, черви и насекомые, а по стенкам их ходов - микроорганизмы. Живность создает структуру почвы - сеть каналов, труб и ходов. Эта структура не разрушается веками. Она и обеспечивает жизнь: всасывает и накапливает воду, проводит воздух, спускает вниз углекислый газ, без которого не растворяются минералы. Все это поступает из атмосферы, и поэтому прямая связь с атмосферой - основа жизни почвы. Пахота создает слой разрушенной, перемешанной почвы, быстро оседающей после первого дождя. Почва изолируется от атмосферы. Вся жизненная структура разрушается. Вспаханная почва

32 испытывает шок, застывает, не дышит, не всасывает воду, но главное - перестает отдавать питательные вещества. Оголение поверхности и перемешивание структуры - самый эффективный способ уничтожить почву как активную, плодородную среду (Исмаилова, 2005).

Активная «живая почва» обладает важнейшим качеством подавлять болезни, то есть так называемым «антипатогенным» (супрессивным) потенциалом. Для реализации данного свойства почва должна иметь достаточно много органического вещества и оптимальный режим аэрации и влагообеспечения.

И. Е. Овсинский в 1899 году писал: «Если бы мы захотели на погибель земледелию создать систему, затрудняющую извлечение питательных веществ из почвы, то нам не нужно было бы особенно трудиться над этой задачей: довольно было бы привести советы приверженцев глубокой вспашки, которые вопрос о бездействии питательных веществ в почве разрешили самым тщательным образом...».

В условиях перехода к сберегающим технологиям в земледелии изменяется в корне отношение к почве, именно как к живому организму. Известно, что жизнедеятельность почвенной среды обеспечивается огромным количеством микроорганизмов (от 2 до 7 т/га). Они и выполняют важнейшую работу по разложению органических веществ, созданию гумуса, высвобождению доступных растениям питательных веществ, фиксации азота атмосферы, обеспечению процессов нитрификации и т. д. (Никитин, 1990).

В настоящее время идет активная разработка адаптивных, экономически и экологически сбалансированных интегрированных систем защиты растений от болезней и вредителей. Основная роль в этих системах должна отводиться агротехническим приемам, с одной стороны, направленным на подавление вредных организмов, а с другой стороны на повышение выносливости и компенсаторных способностей растений. Уровень ингибирующего эффекта этих приемов на численность и развитие вредных организмов становится экологической основой для определения необходимости использования химических средств защиты растений (Дорожкин, Вельская и др., 1991).

Главное направление защиты сельскохозяйственных культур от патогенов — разработка интегрированных систем, базирующихся, в первую очередь, на нехимических методах защиты растений. Важным элементом таких систем является агротехнический метод, включающий в том числе, применение рациональных способов осенней обработки почвы и внесение сбалансированных доз удобрений (Таланов, 2001).

В среднем потери урожая только зерновых культур от вредителей, болезней и сорняков в России достигают 25-30 % валового сбора зерна. Именно поэтому защита растений - это самый доступный, экономически выгодный путь роста урожайности сельскохозяйственных культур (Сафин, Садриев, Таланов, 2005).

Под влиянием различных способов обработки почвы резко меняются многие ее физические свойства, которые непосредственно влияют на обитающих в почве фитофагов и возбудителей заболеваний. Правильная обработка почвы призвана ухудшать условия жизни вредных организмов и создавать благоприятные условия для быстрого и' дружного появления всходов и хорошего развития культурных растений. Большое значение в улучшении фитосанитарного состояния полей имеет правильный выбор способов основной обработки почвы (Шапиро, Вилкова, 1986).

А. А. Романенко, П. П. Васюков (2006) утверждают, что при традиционной системе обработки почвы, и при настоящей освоенности интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур вопрос контроля фитосанитарного состояния посевов без проблем решается в основном химическим путем.

По результатам исследований И. П. Таланова (2001) причинами усиления распространения корневых гнилей в посевах зерновых культур, особенно яровой пшеницы и ячменя, является нарушение севооборотов, бессистемное применение безотвальной обработки почвы, повышение почвенной кислотности.

Стерня и пожнивные остатки при плоскорезной и безотвальной обработках могут являться источниками инфекций, резерваторами семян сорняков и их вегетативных зачатков (Киреев, 2000; Долотин, 2001; Таланов, 2002).

В результате приемов обработки без оборота пласта часть пропагатив-ных телец выносится на поверхность почвы, где они подвергаются иссушению, а также действию других неблагоприятных факторов; иногда они могут при этом преждевременно, то есть в отсутствие восприимчивых растений, прорасти, что тоже губительно для патогенов и уменьшает количество ино-кулюма. Безотвальные обработки успешно применяются в США для защиты от корневых гнилей злаковых.

На территории Республики Татарстан основными болезнями яровой пшеницы являются: обыкновенная или гельминтоспориозная корневая гниль, бурая листовая ржавчина, септориоз, настоящая мучнистая роса (Минушев, Матюшин, 1978).

Среди особо вредоносных болезней сельскохозяйственных культур выделяются почвенно-семенные инфекции, к которым на зерновых культурах относятся корневые гнили. Обработка почвы оказывает значительное влияние на динамику развития и вредоносность данных болезней.

Потери урожая яровой пшеницы от корневых и прикорневых гнилей ежегодно составляют 10-15 %, в эпифитотийные годы могут достигать 20-30 %, ухудшается качество зерна, получаемого с больных растений (Назарова, Мотовилин, Корнева, Санин, 2006).

В настоящее время установлено, что в зависимости от культуры от 60 до 80 % всех болезней сохраняется на семенах, причем зараженность семян напрямую влияет на экономику сельскохозяйственного производства (Сафин, 2005).

Среди биотических факторов, влияющих на культурные растения в аг-роценозах, особое место занимает сорная растительность. На протяжении тысячелетий земледельческой культуры, сорные растения выступали в качестве постоянного объекта контроля со стороны человека. С точки зрения сельскохозяйственного производства сорняками можно назвать нежелательные растения на данном поле, которые при выращивании культурных растений конкурируют с ними за площадь обитания, питательные вещества и свет, затрудняют уход за ними, уборку урожая, часто являются резервуарами вре-

35 дителей и возбудителей болезней, а в некоторых случаях своей ядовитостью портят потребительскую стоимость продуктов урожая (Шпаар и др., 2003).

С незапамятных времен, главным способом контроля сорного компонента агроценозов выступал агротехнический прием, основанный на механическом уничтожении сорных растений во время обработки почвы. В связи с этим, решающее значение в борьбе с засоренностью имеет правильная система основной и предпосевной обработки почвы.

Борьба с сорняками может быть успешной только на основе системного подхода, научными и практическими принципами которого в современном земледелии является интегрированная защита, представляющая собой сочетание биологических, химических, экологических и других методов защиты культурных растений. Она направлена на регулирование численности сорняков до уровня экономических порогов вредоносности. При этом все методы и способы подавления и уничтожения сорняков следует применять в совокупности, как комплексную систему борьбы с сорняками, с учетом сохранения экологии (Баздырев, 2004).

X. X. Хабибрахманов (1979) указывает, что эффективность борьбы с сорняками во многом зависит от правильного определения сроков, глубины и способов зяблевой обработки. При разработке и применении систем зяблевой обработки необходимо снизить степень засоренности полей и видовой состав сорняков. Так в исследованиях, проведенных В. П. Мосоловым в Татарской АССР, число сорняков в посевах овса на 1 м² составило по ранней зяби 41 шт., средней -42, поздней - 66, а по весновспашке - 82 шт., то есть по ранней зяби засоренность посевов была в 2 раза ниже по сравнению с весновспашкой.

Одним из главных препятствий широкого применения в земледелии безотвальных и поверхностных систем обработки почвы является рост засоренности посевов и почвы (Хабибрахманов, 1984; Огарев, 1988; Витер, 1990). В. А. Корчагин (1997) считает, что постоянные безотвальные и минимальные обработки почвы в севообороте менее эффективны.

В 30-50-х годах XX века Т. С. Мальцев вел свои эксперименты. Он понимал главную причину неудач предшественников - повышение засоренности посевов при мелкой обработке почвы, и видел решение проблемы в построении такой системы земледелия, элементы которой способствуют преодолению недостатков. Это, прежде всего чистый пар и предпосевные обработки, возможность которых возрастает при поздних сроках посева. Данные элементы, помимо прочего, являются обязательными в лесостепной и степной зонах Зауралья и Западной Сибири по агроклиматическим условиям (цит. по Кирюшину, 2005).

В 60-е годы прошлого столетия плоскорезная обработка почвы вызывала у ученых-земледелов Северного Кавказа идиосинкразию из-за обоснованного опасения роста засоренности полей. Решение проблемы нашли в целом ряде приемов эффективной очистки полей от сорняков с помощью культиваторов-плоскорезов, комбинированных орудий или их сочетания с орудиями для традиционной отвальной вспашки (Шиятый, 2007).

Полтавский эксперимент (Шикула, Моргун) и работы Украинского НИИ земледелия (Тарарико) получили признание только потому, что были найдены варианты подавления сорняков на основе применения плоскорезной техники и стерневых сеялок (Шиятый, 2007).

Иного мнения придерживается Г. И. Баздырев (2004), который установил, что по сравнению с обычной обработкой при плоскорезной и минимальной обработке почвы вредоносность сорняков возрастает до 50 % и более.

А. В. Кислов и др. (2004) считают, что важным условием минимализации обработки почвы является качественная подготовка паров, что позволяет на 4-5 лет обеспечить хорошее фитосанитарное состояние полей севооборота.

Г. И. Казаков (1984), А. В. Вражнов (1988), А. Н. Кащеев (1989), С. Н. Немцев (1995), А. С. Салихов (1997) указывают на заметную тенденцию повышения засоренности по мере удаления возделываемой культуры от чистого пара.

По данным А. И. Чуданова (1986), при ежегодных мелких и плоскорезных обработках происходит накопление семян сорняков по сравнению со вспашкой, в результате засоренность резко возрастает. В засушливые годы,

37 при безотвальной обработке почвы сорняков прорастает в 2-3 раза меньше, чем по отвальной, при которой на поверхность выворачиваются семена сорняков прошлых лет.

В опытах Челябинской мелиоративной станции (Тараторина, 1987) при плоскорезной обработке почвы большая часть семян сорняков была сосредоточена в слое 0-10 см. Например, перед парованием в слое 0-10 см их находилось 293, 9 млн. шт./га, а по вспашке - 169, 8 млн. шт./га.

Необходимо отметить, что систематическое длительное применение минимальной и поверхностной обработок приводит к увеличению засоренности посевов в 1,5-2 раза и массы (сухой) сорняков — 1,30-1,32 раза по сравнению с вариантами комбинированных систем обработок (Пестряков, 2007).

По данным В. А. Воронцова (2007) плоскорезная обработка способствовала интенсивному прорастанию и образованию всходов сорняков. По сравнению со вспашкой их было больше в 1,4 раза.

Исследования М. М. Ильясова (2005) показали, что мелкая ежегодная поверхностная и плоскорезная обработки в севообороте (начиная с 2000 года) обусловили самую высокую засоренность и на пятый год в сравнении с контролем — отвальной вспашкой. А наибольшей противосорняковой эффективностью отличалась система, включающая ярусную обработку с таким расчетом, чтобы интервал между очередной ярусной обработкой на поле составлял не менее четырех лет.

G. Н. Egley и R. D. Williams (1990), сравнивая срок жизни семян нескольких сорняков при пахотном и беспахотном методе на протяжении пяти лет, также обнаружили, что пахота не увеличивает потерю жизнеспособности семян в почве. Наибольшая потеря жизнеспособности семян наблюдалась, когда семена оставляли на поверхности почвы, особенно на протяжении первого года. G. R. Sagar и А. М. Montimer (1976) предоставляют те же результаты при исследовании овсюга; потери жизнеспособных семян в зимний период были в пять раз больше, когда семена оставлялись на поверхности почвы по сравнению с их помещением на глубину 5 см.

Пахотная обработка стимулирует увеличение числа новых ростков сорняков, так как их семена находятся в более благоприятных для прорастания условиях (Roberts, 1981). Ученые обнаружили, что пахотная обработка, стимулируя прорастание семян сорняков, может снизить плотность их прорастания в почве. Однако, попадание семени сорняка вглубь почвы благодаря пахотной обработке, продлевает период его жизни, так как почва защищает семена сорняков от неблагоприятных воздействий окружающей среды (Froud-Williams, 1984; Egley, 1990).

D. A. Crutchfleld (1986) обнаружил, что подавление процесса прорастания сорняков и их формирование связано с количеством пожнивных остатков на поверхности почвы. Густота сорных растений была снижена на 30 % благодаря использованию пожнивных остатков (3500 кг/га).

Плуг — самое нелогичное орудие труда для борьбы с засоренностью полей. Как показывает практика, именно он способствует размножению сорняков. Осыпавшиеся после уборки семена сорных растений посредством отвальной вспашки относительно равномерно распределяются по пахотному горизонту, поэтому на будущий год в посевах они прорастают неодновременно. Это осложняет борьбу с сорняками как агротехническими, так и химическими методами. При обработке почвы без оборота пласта легче спрогнозировать характер засоренности на будущий год и приобрести соответствующие гербициды: сорняковый фон будут определять те же виды, которые произрастали в текущем году. При отвальной же вспашке на поверхность могут поступить семена даже давно забытых сорных растений (Исайкин, Волков, 2007).

В свою очередь Н. К. Шикула и Ф. Т. Моргун (1987) считают, что при бесплужной обработке не только снижается количество малолетних и многолетних сорняков, но и уменьшается вредоносность многих вредителей и болезней. По их мнению, систематическая обработка почвы без оборота пласта применима для всех зон и регионов.

По мнению X. X. Хабибрахманова (1988), на относительно засоренных полях, без применения гербицидов, эффективна периодическая вспашка че-

39 рез 2-4 года плоскорезной обработки. На более чистых полях, в севооборотах с чистыми парами, а также при использовании гербицидов, вспашку можно проводить через 6-8 лет.

Как показывает мировой и российский опыт, интегрированный метод борьбы с сорняками с помощью гербицидов и севооборотов позволяет успешно справляться с проблемой засоренности (Орлова, 2007).

О. К. Боронтов, И. М. Никульников, В. Т. Алехин (2001) утверждают, что при плоскорезной обработке возрастало не только общее количество сорняков, но и доля многолетних, что подтверждает необходимость усиления борьбы с сорняками на таких полях. Применение почвенных гербицидов привело к снижению засоренности посевов сахарной свеклы на 20-40 %.

По мнению Б. Н. Саласина, Н. Н. Зезина (2002) для борьбы с сорняками поверхностную обработку почвы в севообороте следует сочетать с глубокой, а при засоренности выше порога вредоносности применять гербициды.

Как показывают рассмотренные экспериментальные и практические результаты, по борьбе с засоренностью имеется набор достаточно эффективных приемов по их подавлению, хотя проблема остается достаточно острой. Основная задача науки и практики - свести разрозненные приемы в единую систему для использования в практическом земледелии в зависимости от складывающихся условий. Много еще можно усовершенствовать, особенно в структуре посевных площадей, использовании различных сочетаний приемов в системе обработки почвы.

Главными показателями оценки разных систем обработки почвы, как и других агротехнических приемов, являются величина и качество урожая сельскохозяйственных культур. Урожайность отражает и интегрирует действие на растения всех условий возделывания, изменяемых также и с помощью технологий обработки почвы.

Большое значение в повышении урожайности сельскохозяйственных культур, увеличении валового производства зерна и других продуктов растениеводства имеет правильная система обработки почвы.

В. В. Манейлов и С. В. Богомазов (2005) отмечают, что урожайность культур севооборота изменялась в зависимости от систем зяблевой обработки почвы. Данные по урожайности яровых зерновых показали целесообразность применения безотвальной и минимализированной зяби в черном пару и после пропашных культур.

Исследованиями НИИСХ ЦРНЗ и МСХА доказано, что на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах замена вспашки приемами мелкой на 8-10 см обработки в течение 2-3-х лет не снижает урожайности озимой ржи, овса, клевера и однолетних трав. Мелкая обработка повысила урожайность зерновых на 3-4,4 ц/га, а энергозатраты снизились на 25-43 % по сравнению с вспашкой.

Н. К. Шикула (1989) приводит данные, что в среднем по семи полям зерновых в десятипольном севообороте в первой ротации прибавки урожая при плоскорезной обработке составили 3,4 ц/га, во второй - 6,6, в третьей - 9,2 ц/га.

Ю. Н. Зубаев, Н. Ю. Каменская, А. И. Лашов (2004) утверждают, что энергосберегающие приемы основной обработки почвы способствовали повышению урожая яровой пшеницы по всем предшественникам. Анализ структуры урожайности культуры показал, что в вариантах с минимальной обработкой колосья были более озерненные, а зерно крупнее.

Однако есть мнение, что систематическое применение минимальной и поверхностной обработок приводит к снижению урожайности культур, продуктивности пашни (Кислов, Иванова, 2007).

По мнению Г. И. Казакова (1986) главными причинами снижения урожайности сельскохозяйственных культур при применении постоянных мелких или исключении механических осенних обработок в полевых севооборотах лесостепи Среднего Поволжья являются некоторое ухудшение водного и пищевого режимов почвы и увеличение засоренности посевов сорняками.

По данным X. X. Хабибрахманова, В. Ф. Мареева (1985) по сравнению с традиционной вспашкой, урожайность по поверхностной и нулевой обработкам была низкой (колебалась соответственно от 14,3 до 33,1 ц/га и от 14,1 до 31,3 ц/га).

Бессменная поверхностная на глубину 6-8 см, безотвальная мульчирующая на 12-14 см обработки не давали преимуществ в урожайности по сравнению с отвальной вспашкой. Наиболее существенные прибавки урожая зерна выращиваемых в опыте культур были в варианте с чизельной мульчирующей обработкой (Кильдюшкин, Бугаевский, 2007).

Как считает М. А. Ростовцев (1989), урожайность сельскохозяйственных культур по различным способам основной обработки почвы в значительной степени зависит от предшествующей культуры, после какой эта обработка бьша проведена. Однако и в его опытах мелкие обработки были более предпочтительны. Так, урожайность озимой пшеницы по поверхностной обработке бьша по однолетним травам на 2,9, а по гороху на зерно на 6,1 ц/га выше, чем по вспашке.

Обобщение данных НИИ в различных районах страны показывает, что в системе основной обработки наиболее целесообразно сочетать поверхностные, плоскорезные и отвальные обработки с учетом почвенно-климатических условий и возделываемых в севообороте культур. Исходя из теоретических положений, ежегодная отвальная обработка перспективна только в холодных переувлажненных районах, ежегодная плоскорезная с сохранением стерни -на почвах, подверженных ветровой эрозии. Во всех других условиях наиболее целесообразно применение различных по глубине и способу обработок.

По многочисленным данным при возделывании сельскохозяйственных культур более 20 % трудовых и около 40 % всех энергозатрат в МДж приходится на обработку почвы.

Дифференцированная система обработки почвы с сочетанием безотвальных, отвальных и минимальных способов обработки почвы снижает затраты труда по сравнению с постоянной вспашкой на 20-25 %, а расход топлива в 1,5 и более раза (Корчагин, 1997).

В целях энергосбережения и сохранения высокой урожайности обработку почвы следует планировать на длительный период и для всех культур, возделываемых в севообороте, чередуя поверхностную (минимальную) обработку со вспашкой (Буряков, 2005).

Тяжелое финансовое и материально-техническое положение большинства хозяйств не позволяет сельским товаропроизводителям обеспечить высокую культуру земледелия, выполнять отдельные эффективные агроприемы при возделывании полевых культур. В сложившихся условиях на первый план выдвигается задача повышения производительности пашни за счет широкого использования энерго- и ресурсосбережения (Столяров, Каштанов, 2006).

Одним из путей сокращения затрат при возделывании сельскохозяйственных культур является минимализация основной обработки почвы. Однако минимализация - это не упрощение обработки почвы, ее можно вводить только при высокой культуре земледелия на полях, очищенных от сорных трав, при соблюдении оптимальных агротехнических сроков, отличном качестве выполняемых работ и при широком использовании средств защиты растений (Аверьянов, 1983; Саленков, 2001).

Учеными Казанского ГАУ (Хабибрахманов, Мареев, 1985) установлено, что по экономической эффективности в среднем за 4 года лучшим было плоскорезное рыхление почвы с применением гербицидов.

Только за 2005 год цены на ГСМ увеличились на 35 % по сравнению с 2004 годом. Вполне очевидна тенденция на постоянное удорожание нефтепродуктов и в будущем (Лачуга, 2006).

В. А. Банькин (2006) отмечает, что при переходе на ресурсосберегающие технологии необходимо иметь высокую энерговооруженность и воспитать у себя привычку постоянно внимательно следить за состоянием почвы и растений. Но и выгода от внедрения ресурсосберегающих технологий совершенно очевидна. Их применение позволяет сохранить и даже улучшить почвенное плодородие, значительно сохранить издержки производства, особенно по расходу ГСМ, и значительно, повысить эффективность земледелия в целом.

Ф. Тюриге, А. Вагнер (2000) в условиях Германии сравнивали интенсивную машинную и беспахотную обработку почвы. Исследования велись в течение 20 лет. По сравнению с традиционной почвообработкой при использовании бес-

43 пахотной технологии энергозатраты уменьшаются на 25 %, потребление топлива - на 21 %, рабочие часы - на 23 %, затраты на оборудование — на 56 %.

По данным Н. А. Волковой, А. В. Илюшина (2007) затраты на производство озимой пшеницы по традиционной технологии более чем на 16,5 % превышают затраты по ресурсосберегающей технологии. Это достигается путем экономии ГСМ на 29,3 %, минеральных и органических удобрений на 44, 9 %, затрат на оплату труда и т. д.

По результатам исследований В. А. Воронцова (2007), В. А. Банькина (2007) применение поверхностной, плоскорезной, чизельной основной обработок пара также способствовало снижению расхода энергоресурсов, в частности дизельного топлива.

Освоение ресурсосберегающих технологий возделывания озимой пшеницы по черным парам, основанных на применении мелкой и минимальной обработок почвы, сокращает затраты труда на 35-37 %, топлива - на 35-40 %; по раннему пару - на 40-47 %, занятому - на 32 и 30 % на 1 га. Ресурсосберегающие технологии возделывания яровой пшеницы уменьшают затраты труда на 23-25 %, топлива-на 22-29 % на 1 га (Курдюков, Шубитидзе, Шуткин, 2008).

По данным ВНИПТИМЭСХ (г. Зерноград Ростовской области) установлено, что при применении технологий прямого посева зерновых культур (без операций лущения почвы, отвальной вспашки и трех культивации) затраты труда снижаются на 40 %, расход топлива в 3-4 раза, прямые затраты в 2-3 раза.

Однако пятикратное за сезон внесение гербицидов и высокая их стоимость не обеспечивают снижения себестоимости продукции (Лачуга, 2006).

И. П. Таланов утверждает: « В связи с получением высоких урожаев, несмотря на меньшие затраты на плоскорезное рыхление, выращивание всех культур экономически более выгодным оказалось по плужной основной обработке».

Проведенный анализ имеющегося в настоящее время литературного материала, показал, что многие вопросы обработки почвы не нашли однозначной оценки и требуют дополнительного изучения, особенно в разрезе

44 конкретных почвенно-климатических, организационно-хозяйственных условий функционирования аграрного сектора экономики.

Для этого необходимы длительные, методически выдержанные зональные эксперименты. Анализ научной информации свидетельствует о том, что комплекса ключевых, научно-обоснованных, уже признанных в практике земледелия, оценочных показателей по минимализации обработки почвы пока нет. В работах, посвященных минимализации обработки почвы, чаще представлены материалы общетехнологического характера. Оценочные нормативные показатели недостаточно конкретны, размыты и узконаправленны.

Все это определило необходимость разработки технологий возделывания культур, основанных на различных системах обработки светло-серых лесных почв Предкамья Республики Татарстан, что и стало объектом наших исследований.

45 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Природно-климатические условия Республики Татарстан

Республика Татарстан расположена в Среднем Поволжье, на востоке Восточно-Европейской равнины, в среднем течении Волги и нижнем — Камы. Территория республики занимает 6783,7 тыс. га, из них за сельскохозяйственными предприятиями закреплено 4667,0 тыс. га, в том числе сельскохозяйственные угодья занимают 4367,9, а пашня - 3365,7 тыс. га (Салихов, 1997).

Территория республики делится на три части: Предволжье (на правом берегу Волги), Предкамье (к северу от Камы) и Закамье (к югу от Камы). Около 90 % территории занимают низменные равнины и лишь на западе и юго-востоке возвышенности - Приволжская и Бугульминско-Белебеевская.

Предкамье расположено к северу от реки Камы, занимает водоразделы Волги, Вятки и Камы. Климат умеренно-прохладный, увлажненный. По при-родным условиям относится к лесной зоне. Занимает 21,74 тыс. км площади или 32,4 % территории республики. Предкамская зона характеризуется более пониженным температурным режимом по сравнению с Закамьем и Предволжьем. Сумма температур воздуха за период со среднесуточной температурой выше +10 С составляет 2150-2020С. Продолжительность безморозного периода— 130-140 дней, средняя продолжительность вегетационного периода- 170 дней.

По многолетним данным среднее годовое количество осадков в Предкамье составляет 468 мм, причем распределение их по территории неравномерно. Наибольшее количество осадков выпадает в районах Лаишево и Ела-буги (477-498 мм), наименьшее - в районах Мамадыша и Арска (453 мм). Осадки, выпадающие с ноября по март, к периоду начала снеготаяния, составляют в среднем 130-135 мм (примерно 30 % от годовой суммы осадков). По сумме температур в зимний период - Предкамье самый холодный агроклиматический район республики. Устойчивый снежный покров устанавливается 15-20 ноября и сохраняется в среднем 148-155 дней. Средняя высота снежного покрова составляет 35-46 см (максимальный 62-70, минимальный 14-26 см). Гидротермический коэффициент 1,01-1,07.

В Предкамской зоне Республики преобладают серые лесные почвы (62,9 % от всей площади сельскохозяйственных угодий), в целом их доля по республике составляет 39 %.

Средняя мощность перегнойного горизонта у серых лесных почв достигает 26-32 см, а содержание гумуса - 3,6-5,7 %. Они имеют большую насыщенность основаниями (85-95 %) и меньшую кислотность. рН солевой вытяжки обычно составляет 5,2-6,1, водной — 6,1-6,6. Почва начинает вскипать на глубине 75-100 см. Пахотный слой серых лесных почв имеет довольно вы-сокую равновесную плотность сложения — 1,35-1,45 г/см , плотность твердой фазы равняется 2,56-2,65 г/см . Максимальная гигроскопичность возрастает с глубины от 2,4 до 3,4 в пахотных горизонтах и до 5-10 % от веса воздушно-сухой почвы на глубине 1 м. Величина наименьшей (полевой) влагоемкости пахотного слоя этих почв колеблется в пределах 28,2-30,5 %, уменьшаясь до 21-23 % к весу абсолютно-сухой почвы на глубине 1 м. При влажности, близкой к наименьшей влагоемкости, серые лесные почвы способны накапливать в метровом слое 312-327 мм воды.

Под влиянием деятельности человека в последнее время происходят существенные изменения рельефа и почвогрунтов. Они обусловлены как прямым, так и косвенным воздействием человека, но в значительной степени предопределены и естественными причинами — высокой степенью горизонтального и вертикального расчленения поверхности. По этим показателям территории РТ превосходит соседние республики и области, уступая лишь Ульяновской. Только за послевоенное время площадь пашни, подверженной эрозии, возросла в 2,5 раза и сейчас составляет 1 млн. 330 тыс. га. Еще более 660 тыс. га являются эрозионно опасными, что составляет более 59 % всех пахотных земель.

Наиболее подвержено эрозии Предкамье, где по правым склонам долин Камы, Вятки, местами Казанки доля смытых земель достигает 70-75 %- Наи более подвержено овражной эрозии Предволжье, где густота оврагов в 1,5 раза выше средне республиканской (0,38 км/км ). Мало уступает Предвол-жью и Предкамье, где средняя густота оврагов 0,36 км/км . В результате этих процессов, в среднем за год, с территории РТ размывается и перемещается около 2 млн. м3 грунта (Бутаков, Мозжерин и др., 1995).

В первой декаде апреля 2005 года наблюдалось постепенное потепление погоды. Осадки выпадали незначительные, в виде моросящего дождя и составили 0,8 мм. Во второй декаде апреля наблюдалось постепенное повышение температурного режима. Среднесуточная температура воздуха составила +6,6 С, осадков выпало за декаду 3,1 мм или 28 % от нормы. Полный сход снега с полей произошел 13 апреля, переход среднесуточной температуры воздуха через + 5 С отмечен 14 апреля. В третьей декаде апреля наблюдалась теплая погода.

В мае погода была устойчиво-теплой. Среднесуточная температура воздуха составила 16,1 С, максимально поднимаясь до 29,7 С. Такая погода благоприятствовала всходам яровых. Осадки составили 41 мм или 114 % от нормы.

В первой декаде июня погода была теплой, со значительными осадками ливневого характера. Наблюдались град и ураган. Осадки составили 54,4 мм или 272 % от нормы. В первой декаде июня для развития сельскохозяйственных растений погода была благоприятная, влаги было достаточно и было тепло.

В течение второй декады также наблюдалась теплая погода с выпадением осадков ливневого характера. Осадков выпало 27,9 мм или 133 % от нормы.

В третьей декаде июня средняя декадная температура составила 15,7 С тепла, при норме 17,8. Среднемесячная температура составила 16,4 С, при норме 17,1. Осадков выпало за декаду 16,4 мм или 78 % от нормы. За месяц количество осадков составило 98,7 мм (159 %).

Методика полевых наблюдений и лабораторных анализов

Были проведены следующие наблюдения, учеты и анализы: 1. Плотность сложения почвы определяли в динамике по слоям 0-10 и 10-20 см с помощью патронов объемом 500 см в 3 местах каждой делянки. Сроки определения: перед посевом и по фазам развития растений. 2. Влажность почвы определяли перед посевом и по фазам развития растений термостатно-весовым методом послойно через каждые 10 см в метровом слое почвы. Общий запас влаги находили по формуле: Wo=0,l xBxdxh, где: W0 - общий запас влаги, мм; В — влажность почвы при взятии образца, %; d — плотность почвы, г/см3; h - мощность изучаемого слоя, см. Запас продуктивной влаги: W„ = 1,34 х МГ х d х h, где: Wnp - запас продуктивной влаги в почве, мм; WH — недоступный запас влаги в почве, мм; d — плотность почвы, г/см ; h - мощность изучаемого слоя, см; МГ - максимальная гигроскопичность, %. 3. Содержание элементов питания в пахотном слое почвы определяли перед посевом и по фазам развития растений.

Содержание нитратного азота — по методу Грандваль-Ляжу, подвижных форм фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207-91). 4. Структурно-агрегатный состав почвы определялся по методу Н. И. Саввинова. Образцы отбирались послойно 0-10 и 10-20 см перед закладкой опыта, и после уборки третьей культуры - яровой пшеницы. 5. Гумус определяли по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91), гидролитическую кислотность почвы - по методу Каппена в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212-84), рН солевой вытяжки - по методу ЦИНАО (ГОСТ 26483-85). 6. Засоренность посевов определяли количественно-весовым методом (Доспехов и др., 1987). 7. Учет развития и распространения обыкновенной корневой гнили проводили в фазу полных всходов и перед уборкой по общепринятой методике (Методическое руководство по проведению теплично-полевых испытаний протравителей семян, фунгицидов и бактерицидов, 1990). Распространенность и развитие болезней: темно-бурой пятнистости (гель-минтоспориоза) учитывали на ячмене, фитопатогенных грибов (Bipolaris so-rokiniana, Fusarium, плесневые грибы) - на рапсе, бурой листовой ржавчины - на яровой пшенице проводили по методике ВИЗР и ВНИИФ (Чумаков, 1990). 8.

Численность микроорганизмов различных физиологических и эколо го-трофических групп определяли: микроскопические грибы - на среде Ча пека; актиномицеты - на крахмало-аммиачном агаре (КАА); аммонификато ры (гетеротрофы) — на мясо-пептонном агаре (МПА); аэробные азотфиксато ры - на среде Эшби; денитрификаторы - на среде Гильтея; минерализаторы на КАА; бациллы - на среде № 8. Выделение и учет микроорганизмов проводили на элективных питательных средах по методике О. И. Колешко (1987), С. М. Семенов (1990). 9. Учет урожая зерна методом сплошной уборки комбайном с пересче том на 100 % чистоту и стандартную влажность. 10. Физические и технологические показатели качества зерна опреде ляли согласно стандартам: влажность - по ГОСТ 13586.5-93; массу 1000 се мян по ГОСТ 12042-88; натуру на пурке с падающим грузом по ГОСТ 10840 85; стекловидность - по ГОСТ 10987-76; клейковину по ГОСТ 27839-88 с ис пользованием ИДК-1. 11. Статистическая обработка данных урожайности, а также некоторых других учетов и анализов осуществлялась методом дисперсионного и корреляционного анализов при помощи персонального компьютера (Литтл, Хиллз, 1981). 12. Экономическую эффективность изучаемых технологий возделывания рассчитывали на основе технологических карт, нормативных затрат и закупочных цен в годы исследования. 13. Расчет энергетической эффективности осуществляли по методике ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе (Васин, Зорин, 2003).

Содержание продуктивной влаги в почве

Вода имеет огромное значение не только для роста, развития культурных растений, но и для микробиологических и физиологических процессов, происходящих в почве. Она является одним из основных элементов почвенного плодородия, обеспечивающая получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Вода обязательная составная часть всех тканей растительного организма и обеспечивает тургорное их состояние. Она способствует стабилизации температуры почвы и растений, связывает растения с почвой и атмосферой, обуславливая единство организма с условиями среды.

В трудах В. П. Нарциссова (1971) отмечается, что на недостаточно окультуренных серых лесных почвах, с низкой водопоглотительной и водоудержи-вающей способностью и маломощным пахотным слоем недостаток влаги для растений начинает проявляться уже на 10-12 день после выпадения даже обильных дождей. Быстрое уплотнение и образование корки вследствие распыленности их является одной из главных причин неустойчивого водного режима.

Многочисленными исследованиями установлено, что оптимальные условия по влагообеспеченности полевых культур создаются при содержании воды в корнеобитаемом слое почвы в интервале 65-80 % от наименьшей влагоемкости.

Причем в первые и завершающие стадии жизни растений потребность их в воде несколько ниже, а самая высокая - в период образования репродуктивных органов. Как писал В. В. Докучаев (1954), одна из главных проблем в земледелии - это максимальное использование влаги недостаточно и нерегулярно выпадающих осадков.

Для почвенной мезофауны и особенно для микроорганизмов благоприятная обстановка создается при влажности почвы в пределах 60-70 % от наименьшей влагоемкости. В этих же интервалах влажности наступает физическая спелость почвы, т. е. наиболее благоприятное ее состояние для обработки и роста корней растений.

Ресурсосберегающие технологии возделывания культур с поверхностной и нулевой обработками благодаря лучшему накоплению снега, уменьшению или предотвращению поверхностного стока воды обеспечивают к весне накопление продуктивной влаги больше, чем вспашка. Мульча-из растительных остатков и измельченной соломы в верхнем слое почвы сберегает почвенную влагу от интенсивного испарения и сохраняет ее на весь вегетационный период яровых зерновых культур.

В условиях Республики Татарстан влияние на урожай зерновых колосовых культур оказывает водный режим почвы до метровой глубины, а для бобовых многолетних трав - до 1,5 м (Салихов, 1997). Как видно из данных анализа влажности почвы (табл. 4) перед посевом ячменя содержание продуктивной влаги несколько больше было по ресурсосберегающим технологиям — 145,6-149,2 мм, на контроле — 143,6 мм. В течение вегетации в динамике содержание продуктивной влаги наблюдаются изменения в зависимости от количества выпавших осадков и рас хода влаги посевами. При этом применение прямого посева способствовало большему накоплению и сохранению продуктивной влаги за счет мульчи растительных остатков. Из-за регулярного выпадения осадков, особенно в июне - июле содержание влаги в метровом слое почвы на 15 июня было удовлетворительным, а перед уборкой урожая даже хорошим и отличным. Экспериментальные данные (табл. 5) показали, что на посевах рапса различные способы основной обработки почвы и технологии весенних работ оказали значительное влияние на содержание продуктивной влаги в почве. Лучшему накоплению влаги к весне и рациональному использованию ее в самые ответственные периоды развития растений способствовали варианты технологий с прямым посевом комплексом Джон Дир (ДД ), минимальная обработка + посев комплексом Джон-Дир (Мо + ДД, Мв + ДД) и 2-х кратная минимальная обработка + посев комплексом Джон-Дир (2М+ДД). По результатам наших исследований перед посевом яровой пшеницы содержание продуктивной влаги (табл. 6) на варианте прямого посева посевным комплексом Джон Дир без обработки почвы (ДД) в метровом слое составило 194,3 мм, тогда как на варианте с традиционной технологией (ТТ) на 33,3 мм или на 17,1 % меньше. На вариантах технологий с минимальной обработкой (Мо+ДД и 2М+ДД) содержание влаги было практически равно с вариантами с осенней вспашкой (ТТ и ТТ+ДД). Что касается пониженного содержания влаги в слое 0-20 см на вариантах технологий с минимальной обработкой весной (Мв+ДД, 2М+ДД) по сравнению с традиционной технологией (ТТ), это объясняется большей потерей влаги при обработке агрегатом Рубин весной. По всем вариантам запасы продуктивной влаги в слое 0-100 см оцениваются как очень хорошие ( 160 мм). В течение вегетационного периода яровой пшеницы продуктивной влаги на вариантах технологий с минимальными обработками (Мо+ДД, Мв+ДД, 2М+ДД) было больше по сравнению с вариантами с осенней вспашкой (ТТ, ТТ+ДД). Это мы объясняем большим накоплением растительных остатков в верхнем слое почвы при минимальной обработке почвы и мульчирующего их эффекта, уменьшающего испарение влаги из почвы. Так перед уборкой содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы на варианте с поверхностной обработкой почвы (Мо+ДД) составил 90,0 мм (запасы удовлетворительные 130-90 мм), а на варианте традиционной технологии с вспашкой (ТТ) — 76,5 мм (запасы плохие - 90-60 мм).

Эффективность технологий возделывания культур

Микроорганизмы являются основными носителями жизни в почве. Благодаря им она приобретает свойство живой системы. Накопление питательных веществ в ней происходит лишь при развитии полезных микроорганизмов. Приемы обработки почвы, в той или иной степени, изменяя ее водно-воздушный режим, влияют на активность жизнедеятельности микроорганизмов, которые превращают органические соединения в минеральные вещества, составляющие пищу для растений. Кроме того, микроорганизмы вырабатывают биологически активные вещества, ускоряющие рост растений.

Микробы в почве распределены неравномерно: их больше в верхних слоях и вблизи корневой системы растений. Чем дальше от поверхности почвы, тем меньше микробов, а на глубине 2-3 м их обычно не бывает. Численность микроорганизмов зависит от влажности почвы, содержания органического вещества в ней, погодных условий и других факторов.

Поверхностное рыхление создает благоприятные условия для размножения аэробных микроорганизмов, главным образом, в верхней части пахотного слоя (5-15 см). Обработка же с оборотом почвы обеспечивает усиление деятельности бактерий во всем пахотном слое.

Различная глубина заделки растительных остатков также влияет на интенсивность их размножения.

Микрофлора довольно динамична и меняется в течение вегетационного периода растений. Обычно бурный рост ее происходит в период цветения растений, затем постепенно количество микроорганизмов снижается. Поэтому наблюдения проводились в 3 срока: перед посевом, в фазу кущения и перед уборкой культур.

В исследованиях изучалась динамика численности активных групп микроорганизмов. Это - аэробные гетеротрофы, микроскопические грибы, аэробные бациллы, актиномицеты и ассоциативные азотфиксаторы.

Аэробные гетеротрофы. Количество аэробных гетеротрофов характеризует общий уровень биологических процессов в почве. Однако критерии оценки параметров микробиологической активности почвы практически отсутствуют. От уровня активности аэробных гетеротрофов зависит в конечном итоге баланс гумуса в почве.

Аэробные гетеротрофы обитают в основном вблизи корневой системы. Численность их зависит от обеспеченности воздухом. При отвальной обработке, когда пожнивные и корневые остатки перемещаются в нижние слои почвы, большая часть этих микроорганизмов погибает. Однако вспашка способствует некоторой аэрации пахотного слоя почвы, что способствует восстановлению численности аэробных бактерий.

При безотвальной обработке пласты почвы остаются на своих местах, при этом среда обитания аэробных гетеротрофов не изменяется.

Микроскопические грибы. Увеличение количества микроскопических грибов свидетельствует об уменьшении активности бактериальной флоры, изменении качественной структуры комплекса микромицетов, увеличении видов, способных к токсинообразованию. Они - факультативные аэробы, условные патогены.

Повышенное содержание микроскопических грибов в ризосфере яровых зерновых культур приводит к их заболеваниям. Однако положительная сторона этой группы микроорганизмов в том, что они оструктуривают почву.

Аэробные бациллы - аэробная группа микроорганизмов. Они являются антогонистами микроскопических грибов, выделяют антибиотики, которые угнетают микроскопические грибы.

Актиномицеты - преимущественно аэробы. Они усиливают разложение органических веществ (клетчатки) в почве и участвуют в разложении гумуса. Они могут создавать биологически активные вещества: антибиотики, витамины, ферменты. Они также являются деструкторами труднодоступных органических соединений. Оптимальная температура для них 23-27 С.

Азотфиксаторы - аэробы, лучше развиваются при оптимальных влажности и температурном режиме почвы.

Активность ассоциативной азотфиксации определяется количеством органических веществ - корневых выделений и корневого опада, поступающих в прикорневую зону небобовых растений (Емцев, Мишустин, 2005). Динамика численности микроорганизмов на ячмене показана в таблице 13.

Численность гетеротрофов перед посевом ячменя была выше на технологии прямого посева и составила 3,4 млн. КОЕ/г, что выше контроля на 62 %. К фазе кущения численность их увеличивается. По-видимому, предпосевная и поверхностные обработки почвы на вариантах минимальных технологий способствовали улучшению аэрации почвы и развитию корневой системы. Положительно сказались и благоприятные погодные условия. К концу вегетации наблюдается снижение количества этих микроорганизмов.

При технологиях с отвальной вспашкой количество микромицетов было значительно ниже, чем на технологиях с минимальной обработкой почвы, особенно на прямом посеве, как в верхней, так и в нижней части пахотного слоя (155 и 110 тыс. КОЕ/г почвы соответственно). Ко времени уборки на всех вариантах наблюдается резкое снижение их численности. Это мы объясняем некоторым уплотнением, иссушением почвы и большим выделением экссудатов хорошо развитой корневой системы ячменя, а также увеличением численности бацилл, которые являются антагонистами микроскопических грибов.

В динамике аэробных бацилл наблюдается увеличение их численности к фазе кущения с дальнейшим уменьшением. Особенно это заметно на технологиях с минимальной обработкой почвы. Так, если на варианте с минимальной весенней обработкой почвы перед посевом их было 1,1 млн. КОЕ/г, то в фазу кущения достигло пика - 12,5 млн. КОЕ/г почвы.

Похожие диссертации на Ресурсосберегающие технологии возделывания культур сплошного посева в звене севооборота на серой лесной почве Республики Татарстан

Эффективность ресурсо- и энергосберегающих технологий возделывания зерновых культур на серых лесных почвах Чувашской РеспубликиВолков Александр Ильич

Использование ресурсосберегающих приемов обработки почвы в технологиях возделывания полевых культур и их продуктивность в условиях Предкамья Республики ТатарстанГазизова, Гулия Шагинуровна

Использование ресурсосберегающих приёмов обрабтки почвы в технологиях возделывания полевых культур и их продуктивность в условиях Предкамья Республики ТатарстанГазизова Гулия Шагинуровна

Сравнительная эффективность звеньев севооборотов с чистыми и занятыми парами на серой лесной почве в условиях Предкамья Республики ТатарстанМиникаев, Рагат Вагизович

Разработка грядовой (энергосберегающей) технологии возделывания овощных культур в условиях Республики АдыгеяПетров Юрий Николаевич

Адаптивная технология возделывания поздних яровых культур в условиях Центрального Предгорья Республики ДагестанАбакарова, Замира Кафлановна

Формирование урожайности яровых зерновых культур в чистых посевах сортов и в блендах при возделывании по экологически безопасной технологии в условиях ВерхневолжьяКолобков, Вадим Николаевич

Влияние способов основной обработки почвы и приемов ухода за посевами на засоренность и урожайность культур звена зернопропашного севооборотаСыропятов, Валерий Григорьевич

Способы окультуривания темно-серой лесной тяжелосуглинистой почвы в звене севооборота для внедрения индустриальной технологии производства картофеляПятыгина, Людмила Алексеевна

Влияние приемов биологизации земледелия на плодородие темно-серой лесной почвы и продуктивность звена зернопаропропашного севооборота в условиях Центрального ЧерноземьяМорозов Александр Николаевич