Содержание к диссертации
Введение
1. История и современное состояние вопроса обработки почвы 6
1.1. Тенденции - направления развития обработки почвы 6
1.2. Севообороты, способы основной обработки почвы и удобрения при возделывании кукурузы на силос 9
1.3. Засоренность посевов и способы основной обработки почвы 24
1.4. Сидераты и способы обработки почвы 27
1.5. Способы основной обработки почвы и урожайность кукурузы на силос 34 Экспериментальная часть
2. Цель, задачи, программа, методика и условия проведения исследований 42
2.1. Цели и задачи исследований 42
2.2. Программа и методика исследований 42
2.3. Агроклиматическая характеристика зоны и метеорологические условия в годы проведения исследований 45
Результаты исследований
3. Условия почвенного плодородия в зависимости от способов и глубины обработки почвы, удобрений и сидератов 50
3.1. Плотность почвы 50
3.2. Агрегатный состав почвы 56
3.3. Биологическая активность почвы 58
4. Факторы почвенного плодородия в зависимости от способов и глубины обработки почвы, удобрений и сидератов 62
4.1. Засоренность посевов кукурузы 62
4.2. Усвояемая влага в почве 68
4.3. Элементы питания. 71
5. Эффективность возделывания кукурузы в зависимости от способов и глубины обрабогки почвы, удобрений и сидератов 76
5.1. Урожайность зеленой массы кукурузы 76
5.2. Влияние способов возделывания кукурузы на плодородие почвы 79
5.3. Качество силосной массы 81
5.4. Экономическая и энергетическая эффективность возделывания кукурузы 85
Выводы 88
Рекомендации производству 90
Список использованной литературы
- Севообороты, способы основной обработки почвы и удобрения при возделывании кукурузы на силос
- Агроклиматическая характеристика зоны и метеорологические условия в годы проведения исследований
- Агрегатный состав почвы
- Усвояемая влага в почве
Введение к работе
Актуальность темы. Технология возделывания кукурузы на силос остается многозатратной и малоэффективной. Следствием этого является низкая урожайность кукурузы и необходимость совершенствования технологии возделывания кукурузы на силос. Наиболее узкими и энергоемкими местами в технологии является основная обработка почвы и минеральные удобрения. До настоящего времени эти вопросы решались практически без учета качества почвы и поэтому решались не всегда корректно.
Данная работа направлена на устранение отмеченных недостатков.
Цель работы. Целью нашей работы являлось изучить возможность снижения энергоемкости и повышения эффективности технологии возделывания кукурузы на силос.
При этом решались задачи:
Изучить возможность уменьшения глубины основной обработки почвы с 25-27 см до 10-12 см при возделывании кукурузы на силос в условиях черноземных почв с содержанием гумуса более 5,0 %.
Определить возможность и эффективность частичной замены минеральных удобрений на удобрения растительного происхождения (на сидераты).
Дать экономическую и энергетическую оценку возделывания кукурузы на силос в условиях разных способов и глубины обработки почвы, минеральных удобрений и сидератов.
Научная новизна работы. Диссертационная работа обладает новизной, т.к. в ней впервые в условиях Центрального Черноземья поставлена и решена проблема уменьшения глубины основной обработки почвы до 10-12 см и снижения доз минеральных (N, Р, К) удобрений до 60 кг/га д.в. (каждого элемента) при возделывании кукурузы на силос в системе сидеральных культур.
Практическая значимость работы состоит в том, что успешное решение поставленных задач обеспечит резкое снижение затратности технологий возделывания кукурузы на силос и повышение урожайности этой культуры.
Апробация работы. Работа широко апробирована. Основные положения ее докладывалась и получили положительную оценку на научно-практических конференциях Курского района
Курской области и Курской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. И.И. Иванова.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано три научные работы.
Лично автором разработана научная гипотеза и программа исследований, проведен анализ полученного материала и сформулированы основные положения по совершенствованию технологий возделывания кукурузы на силос.
В результате исследований автором разработаны и сформулированы защищаемые положения:
Уменьшение глубины основной обработки почвы с 25-27 до 10-12 см не ухудшает условия роста и развития и не снижает урожайности зеленой массы кукурузы при возделывании ее в системе сидеральных культур.
Уменьшение дозы минеральных удобрений: азота, фосфора и калия со 120 до 60 кг/га д.в. (каждого) не ухудшает условий роста и развития ее в системе сидеральных культур.
Сидеральные культуры являются важным средством улучшения условий роста и развития и повышения урожайности зеленой массы кукурузы.
Структура и объем диссертации. Диссертация написана на русском языке. Изложена на 111 страницах компьютерной верстки, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, содержит 32 таблицы. Список использованной литературы включает 253 источника, в т.ч. 23 иностранных авторов.
Севообороты, способы основной обработки почвы и удобрения при возделывании кукурузы на силос
Значение севооборотов в растениеводстве велико. Многовековая практика земледелия убеждает в том, что по мере развития производительных сил, роль чередования культур в полеводстве возрастает.
Севооборот - важнейшее средство восстановления и повышения плодородия почвы, способствующее регулированию процесса накопления и разложения органического вещества, новообразования минерализации гумуса, оптимизации уровня эффективного плодородия, водного, воздушного и пищевого режимов почвы, улучшения фитосанитарного состояния посевов. Кроме того, набор культур и их чередование в севообороте предотвращают разрушительное действие ветровой и водной эрозии (Бараев Л.И., 1975, Сидоров И.И., 1978, Котлярова О.Г., 1990 и др.).
В историческом плане развития научной мысли по вопросу построения севооборотов проходит в направлении их интенсификации за счет сокращения до оптимальных размеров площадей чистого пара или полного отказа от них.
Отношение к чистому пару в земледельческой науке всегда носило дискуссионный характер. Желпаковой Л.И. и Гончаровым Б.П. (1990) описан комплекс критериев оценки эффективности чистых паров, куда в частности, вошли такие показатели, как влагообеспеченность, повышение почвенных запасов усвояемых элементов минерального питания растений, экономия трудовых и материальных ресурсов, семенного материала, фитосанитарпая роль, положительное последействие на продуктивность последующих культур в течении как минимум трех вегетационных периодов и др.
В условиях неустойчивого земледелия доля чистых паров в структуре полевых севооборотов в оптимуме может достигать 10-20 % (Качании Л.Л., 1987, Корчагин В.А., 1989).
Ясно, что ноле, занятое чистым паром, выбывает из хозяйственного оборота, и в данный, конкретный год не дает продукции. Мо если учитывать продуктивность севооборота в целом, то по данным Корчагина В.А. (1989) зернопаропропашной севооборот во второй ротации на 6,8 ц/га зерновых единиц превышал зернопропашной.
Как отмечает Мишина Н.С. (1989), любой агроценоз при одних и тех же затратах дает наивысшую продуктивность там, где качество почв, водный и тепловой режимы, условия рельефа наиболее точно соответствуют биологическим свойствам и требованиям растений.
Мравильный выбор предшественника под кукурузу - один из наиболее важных факторов, влияющих на урожайность культуры, причем его действие нельзя полностью компенсировать другими агротехническими мероприятиями.
В университете штата Иллинойс было установлено, что возделывание кукурузы без применения удобрений приводит к снижению плодородия почвы. Наивысшая продуктивность растений достигается при использовании только в условиях оптимизации чередования культур, поскольку действие удобрений не перекрывает полностью эффекта севооборота (Reetz H.F.; Peck T.R.; Oldham M.G., 1989). Другими учеными (Boguet D.I.; Coco Л.В., Summers Д.Е., 1987), на северо-восточной исследовательской станции штата Луизиана была получена урожайность кукурузы на 10-15% выше при возделывании в севообороте, чем в монокультуре.
Озимые и зерновые, зернобобовые являются лучшими предшественниками для кукурузы на силос. А также одним из лучших предшественников для кукурузы - сама кукур за (Фатьянов В.А., Котлярова О.Г., 2003).
Наблюдениями С.И.Смурова (1999), установлено, что при размещении пропашных культур (в том числе кукурузы на силос), после озимой пшеницы существенной разницы в урожайности по различным способам основной обработки почвы не было.
По результатам наблюдений Андрюхова и др. (1977) кукуруза, возделываемая после многолетних трав, суданской травы, сахарной свеклы, подсолнечника - в засушливые годы резко снижает урожай зеленой массы и зерна.
В опытах Л.И. Ерохипа, Е.М. Лебедь (1976), во время уборки предшественников кукурузы более иссушенной оказалась почва после подсолнечника и сахарной свеклы. К посеву кукурузы больше влаги содержалось после озимой пшеницы и ячменя, меньше - после подсолнечника и сахарной свеклы. В фазе выметывания больше всего продуктивной влаги в почве отмечено после сахарной свеклы и меньше после ячменя. После сахарной свеклы и ячменя в среднем за 10 лет получен наиболее высокий урожай зеленой массы. После кукурузы на зерно и подсолнечника урожай на 32-48 ц/га был ниже, чем после сахарной свеклы.
В последнее время проведено большое количество исследований о влиянии способа основной обработки почв на ее плодородие и продуктивность с.-х. культур. Анализируя данные этих исследований, видим, что они носят весьма противоречивый характер, что вызывает необходимость уточнить действие различных способов основной обработки на основные параметры почвенного плодородия в конкретных условиях Центрального Черноземья.
Агроклиматическая характеристика зоны и метеорологические условия в годы проведения исследований
Территория Курской области расположена на юго-западе Центрально-Черноземной зоны. Ее территория объединяет две природные зоны лесостепную (западные, северо-западные и центральные районы) и степную (юго-восточные районы).
Основными формами рельефа области являются водоразделы, ложбины, балки, речные долины и овраги.
Почвенный покров представлен в основном черноземами - типичный, выщелоченный, обыкновенный, встречаются также темно-серые, серые лесные, луговые почвы.
Климат области умеренно-континентальный, с жарким летом и сравнительно холодной зимой. Общая континенталыюсть территории возрастает с юго-запада на северо-восток. Самым теплым месяцем в году является во всех районах июль, самым холодным -январь.
Средняя температура воздуха июля составляет 18,5-19,6С. Абсолютный максимум температуры воздуха в этом месяце достигает 36-4ГС тепла, а абсолютный минимум -36, -38С.Средняя температура воздуха самого холодного месяца составляет -9,3"С. В зимнее время часто бывают оттепели. Продолжительность периода со среднесуточной температу рой воздуха выше 0С составляет 225-240 дней. Средняя температура воздуха составляет 656; сумма эффективных температур выше + 5С - 1960, выше 10С- 1086.
Сумма осадков, выпадающих за год, составляет 582-694 мм. Осадки распределяются неравномерно, что связано с разнообразием рельефа области. В отдельные годы сумма осадков может достигать 700-850 мм, и снижаться до 400 мм. Количество осадков в целом убывает с запада на восток. В теплый период выпадает 300-422 мм осадков.
Климат Курской области характеризуется значительной неустойчивостью, часто повторяются засухи и суховеи.
Самый теплый год был 2005. Среднегодовая температура воздуха в этот год составила 7,1 С, что на 1,6С выше средней многолетней нормы. Вегетационный период этого года был самым жарким. Средняя температура воздуха вегетационного периода этого года превышала средшою многолетнюю норму на 1,5-1,6 С. Самым холодным за исследуемый период был 2003 год. Средняя годовая температура воздуха была равна 6,0С, но это все равно было выше средней многолетней нормы на 0,5С. Однако самым холодным был вегетационный период 2004 года. В среднем за апрель - август температура воздуха в этот период была ниже многолетней нормы на 0,3 С, а за апрель сентябрь на 0,1 С.
Наиболее обеспеченным осадками был 2004 год, их выпало на 107 мм больше средней многолетней нормы. Вегетационный период 2004 года также был более обеспечен влагой, чем многолетняя норма. За период апрель - август осадков выпало в 2004 году больше многолетней нормы на 56 мм, а за апрель - сентябрь на 90 мм.
Наиболее засушливым был 2003 год. Количество осадков за 2003 год выпало меньше многолетней нормы всего на 5 мм, а вегетационный период 2003 года также был более обеспечен осадками, чем средняя многолетняя норма.
В целом годы исследования по температурному режиму и обеспеченности влагой были вполне удовлетворительными, способными обеспечить высокий урожай кукурузы на силос.
Различают условия и факторы плодородия почвы. В данной главе мы рассмотрим, как изменяются условия плодородия почвы под влиянием способов и глубины обработки почвы, удобрений и сидератов при возделывании кукурузы на силос. Из условий плодородия мы остановимся на плотности почвы, агрегатном составе ее и биологической активности.
Плотность почвы мы изучали в слоях 0-10 и 0-40 см в период посева и в период уборки. Результаты исследований приведены в таблицах 4-7. Они свидетельствуют о том, что плотность почвы в слое 0-10 см, в период посева (табл. 4) изменялась незначительно. По эти незначительные изменения повторялись во все годы исследования, поэтому их следует признать как определенную тенденцию к изменению. Эта тенденция такова. Способы обработки почвы (вспашка и безотвальная обработка на глубину 25-27 см) и дозы внесения удобрений не влияли на величину плотности почвы. Уменьшение глубины рыхления с 25-27 до 10-12 см незначительно увеличивало плотность почвы независимо от способа обработки ее. При мелкой безотвальной обработке почвы плотность ее оставалась несколько большей, чем при вспашке.
Возделывание сидеральных культур проявило тенденцию к снижению плотности почвы, причем это снижение было одинаковым как при однократном применении сидератов (вар. 5 и 6), так и при многократном (вар. 12).
В слое почвы 0-40 см (табл. 5) закономерность в изменении плотности почвы оставалась такой же, как в слое 0-10 см, но величина ее стала заметно большей. При вспашке и безотвальной обработке почвы плотность ее увеличилась на 0,06 г/см . На фоне высоких доз минеральных удобрений (по 180 кг/га действующего вещества) плотность почвы так же возросла к плотности в слое 0-10 см на 0,06 г/см3 На фоне возделывания промежуточных культур (вар. 5-6 и 9-Ю) плотность почвы в слое 0-40 см незначительно возрастала (0,01-0,02 г/см3), а при многократном использовании культур (вар. 12) была одинакова по сравнению с величиной ее в слое 0-10 см.
Агрегатный состав почвы
Агрегатный состав почвы мы определяли по всем изучаемым вариантам в слое 0-10 и 0-40 см. При этом учитывали фракции меньше 0,25 мм; от 0,25 до 10,0 и больше 10 мм.
Результаты исследования приведены в таблицах 8 и 9. Они свидетельствуют о том, что количество пылеватых частиц по вариантам опыта в слое 0-10 см практически не изменялись.
Здесь можно отметить лишь незначительное увеличение (+0,2 %) пылевидной фракции на варианте безотвальной обработки по сравнению с количеством ее на фоне вспашки, а так же то, что сидеральные культуры еще в большей степени уменьшили содержание пылевидной фракции (-0,4 %) по сравнению с количеством ее на фоне безотвального рыхления. Эти изменения происходили за счет увеличения количества фракции 0,25-10,0 % на соответствующих вариантах опыта.
Глыбистых фракций, больше 10,0 мм, было несколько (+2,0 - +1,6 %) больше лишь на фоне безотвальной обработки почвы по сравнению с количеством их на других вариантах опыта.
В слое 0-40 см распределение количества фракций по вариантам опыта было аналогичным распределению их в слое 0-10 см. Так, количество наиболее ценных фракций - больше 0,25 мм и меньше 10,0 мм, было большим на вариантах с многократным возделыванием сидератов (вар. 12: 63,1 %) затем на вариантах с однократным возделыванием сидератов (вар. 9, 5, 6 соответственно 62,5; 62,1 и 62,2 %). В меньшей степени влияли на содержание количества цепных фракций в почве глубина обработки почвы и дозы удобрений. Наименьшее количество этих фракций в почве и наибольшее количество глыбистых фракций, больше 10,0 мм отмечено на варианте безотвальной обработки почвы.
В целом, оценивая агрегатный состав почвы по вариантам опыта, следует отметить, что различия в нем по вариантам опыта, были не столь суще существенны, что бы значительно влиять на урожайность зеленой массы кукурузы.
Однако, как составляющая в общей массе неблагоприятных факторов они все-таки могли в какой-то степени влиять на урожайность зеленой массы кукурузы.
Агрегатный состав почвы в зависимости от способов основной обработки почвы, удобрений и сидератов, в % к общей массе воздушно сухой почвы, в слое 0-10 см, в среднем за 2003-2005 гг. Агрегатный состав почвы в зависимости от способов основной обработки почвы, удобрений и сидератов, в % к общей массе воздушно сухой почвы, в слое 0-40 см, в среднем за 2003-2005 гг.
Биологическая активность - это индикатор плодородия. Го есть это важный показатель, по которому можно судить о возможности почвы. Мы в своих исследованиях определяли биологическую активность почвы в слоях 0-10, 10-20, 20-30 и 0-30 см, через 30 и 60 дней после закладки тка4іи. активность возрастала. Возрастала она и с течением времени. Через 60 дней биологическая активность была в 1,5-2,0 раза выше, чем через 30 дней.
Изучаемые способы возделывания кукурузы по разному влияли на биологическую активность почвы. Так способы обработки почвы вспашка и безотвальное рыхление практически не влияли на величину биологической активности почвы. Через 30 дней разница в биологической активности почвы, обработанной отвалыю и безотвально составляла всего лишь 0,47 %; а через 60 дней - 0,44 %. Уменьшение глубины обработки с 25-27 см до 10- см не только не уменьшала биологическую активность почвы, а наоборот увеличила ее на 1,43 %. Уменьшение фона минерального питания с NPK. по 1220 кг/га до NPK. по 60 кг/га снижало биологическую активность почвы. сидераты. При их наличии повышение биологической активности по сравне нию с контролем составляло на 0,5 фоне минерального питания - 2,46-2,49 % и на полуторном фоне минерального питания - 4,72-5,04 %.
Через 60 дней эксперимента зависимость в распределении величины биологической активности почвы по вариантам опыта не изменялась. Наибольшая величина биологической активности почвы наблюдалась на вариантах с возделыванием сидеральных культур, причем в большей степени при многократном возделывании (вар. 12). Увеличение биологической активности на вариантах с сидератами до 12,85-16,87 % является серьезным показателем способным повлиять на урожайность.
Усвояемая влага в почве
Способы возделывания кукурузы оказали заметное и достоверное влияние на урожайность зеленой массы культуры. Так, в среднем за три года исследований наименьшая урожайность зеленой массы кукурузы получена на варианте безотвальной обработки почвы на глубину 25-27 см. Снижение урожая по сравнению с урожаем на отвальной обработке составила 2,7 т/га. Уменьшение глубины отвальной обработки почвы с 25-27 до 10-12 см так же способствовало увеличению урожайности зеленой массы кукурузы. Прибавка урожая при этом составила 1,8 т/га (табл. 23). Уменьшение дозы минеральных удобрений в 2 раза обеспечило несколько меньшую (-0,7 т/га) урожайность зеленой массы кукурузы по сравнению с величиной ее при мелкой обработке на одинарной дозе минеральных удобрений, но большую (+1,1 т/га) чем при отвальной обработке на 25-27 см и полном (одинарном) фоне минерального питания. Увеличение дозы минерального удобрения до 1,5 (до N, Р, К по 180 кг/га действующего вещества) при мелких обработках было эффективным на фоне глубоких обработок и равным по сравнению с урожайностью при половинной дозе на фоне мелких обработок. Сидеральные удобрения во всех случаях были более эффективны, чем другие варианты возделывания кукурузы. Наибольшая урожайность в опыте (42,1 т/га) получена на варианте при систематическом применении сидеральных культур. Урожайность зеленой массы кукурузы, т/га Средние за три года данные по урожайности отражали результаты каждого в отдельности года исследования.
Элементы структуры урожая (табл. 24) следуют за урожайностью зеленой массы кукурузы, т.е. подтверждают правильность выводов касающихся анализу урожайности.
Гак, масса одного растения, одного початка, листьев и высота растений, как и урожайность, были большими на вариантах с возделыванием си-деральных культур. Причем в большей степени это проявлялось при систематическом применении сидератов (вар. 12).
Вынос элементов питания азота, фосфора и калия с урожаем зеленой массы кукурузы был естественно более высоким на вариантах сформировавших большую урожайность (табл. 25). Это в первую очередь на вариантах с применением сидератов.
Наряду с этим и накопление корневых остатков под кукурузу на силос было большим па вариантах сформировавших большую урожайность зеле ной массы кукурузы (табл. 26), а, следовательно, и возврат в почву элементов питания азота, фосфора и калия был большим на этих вариантах (табл. 27).
Это, безусловно, не компенсирует вынос элементов питания из почвы с урожаем, но все-таки сохраняет более благоприятную ситуацию для воспроизводства плодородия почвы. Здесь мы изложили средние за три года показатели по влиянию способов возделывания кукурузы на плодородие почвы, но они полностью отражают результаты каждого в отдельности года исследования и этим еще раз подтверждают достоверность полученных результатов.
С целью установления качества силосной массы в зависимости от приемов возделывания (способов и глубины основной обработки почвы, удобрения и сидератов) мы определяли содержание в ней нитратов, белка и кальция. Результаты исследования приведены в таблицах 28, 29, 30.
В частности данные таблицы 28 свидетельствуют о том, что количество нитратов в силосной массе кукурузы выращенной на фоне глубокой (25-27 см) отвальной обработки было несколько (+1,5 мг/кт) больше, чем в силосной массе кукурузы выращенной на фоне плоскорезной обработки почвы.
Уменьшение глубины обработки почвы с 25-27 до 10-12 см способствовало снижению количества нитратов в почве. Так же действовало и уменьшение в два раза дозы минеральных удобрений, а увеличение ее в 1,5 раза, наоборот способствовало увеличению количества нитратов в силосной массе. Сидераты на фоне половинной дозы минеральных удобрений так же способствовали снижению количества нитратов в силосной массе. Однако этого не наблюдалось при использовании сидератов на полуторной дозе минсральньїх удобрений. Наименьшее же количество нитратов в силосной массе наблюдалось при систематическом (три года подряд) применении сидератов на фоне половинной дозы минеральных удобрений (вар. 12).
Изложенное выше относится к средним за три года исследования показателям. Однако средние показатели практически полностью характерны и для каждого в отдельности года исследований
