Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 7
1.1. Распространение и народнохозяйственное значение сои 7
1.2. Влияние обработки на структурно-агрегатный состав и плотность почвы 10
1.3. Влияние обработок на водный режим почвы 15
1.4. Микробиологическая активность при различных способах обработки почвы 19
1.5. Влияние обработки почвы на засоренность 21
1.6. Урожайность, экономическая и энергетическая оценка различных способов обработки почвы 24
2. Условия и методика исследования 27
2.1. Агрометеорологические и почвенные условия 27
2.2. Методика исследований 32
3. Влияние различных способов и глубины основной обработки на водно-физические свойства и биологическую активность почвы 35
3.1. Плотность сложения и структурно — агрегатный состав почвы 35
3.2. Динамика доступной влаги и водопроницаемость почвы в зависимости от способа и глубины основной обработки 48
3.3. Биологическая активность почвы при различных способах и глубине основной обработки 64
4. Засоренность посевов сои при различных способах и глубине обработки почвы 67
5. Урожайность, ее структура и качество семян сои в зависимости от способа и глубины основной обработки почвы 74
5.1. Урожайность и качество семян сои 74
5.2. Структура биологической урожайности сои 81
6. Биоэнергетическая и экономическая оценка различных способов основной обработки почвы 88
6.1. Биоэнергетическая эффективность возделывания сои... 88
6.2. Экономическая эффективность различных способов обработки почвы при возделывании сои 90
Выводы 94
Предложение производству 97
Список использованной литературы 98
Приложения 122
- Урожайность, экономическая и энергетическая оценка различных способов обработки почвы
- Динамика доступной влаги и водопроницаемость почвы в зависимости от способа и глубины основной обработки
- Биологическая активность почвы при различных способах и глубине основной обработки
- Экономическая эффективность различных способов обработки почвы при возделывании сои
Введение к работе
Актуальность исследований. Соя как ценнейшая высокобелковая и масличная культура благодаря своей исключительной народнохозяйственной значимости получила большое распространение во многих странах. За последние тридцать лет мировое производство ее утроилось, достигнув 160-170 млн т, занимая четвертое место после кукурузы, пшеницы и риса. Если в мировом земледелии соя стала ведущей сельскохозяйственной культурой, то в нашей стране, несмотря на имеющиеся реальные возможности, должного распространения она не получила, что в известной степени сдерживается недостаточной изученностью технологи возделывания на неорошаемых землях, в частности приемов обработки почвы.
В настоящее время основная обработка почвы под сою предусматривает зяблевую вспашку на глубину 25-27 см (Система ведения агропромышленного производства Ростовской области на период 2001-2005 гг., 2001). Этот прием весьма энергоемкий и влечет за собой значительный расход горюче-смазочных материалов.
На основании этого возникла необходимость проведения комплексных исследований по совершенствованию способов основной обработки почвы под сою, менее энергоемких, в то же время с меньшими нагрузками на почву, повышающих урожайность культуры.
Цель исследований. Целью исследований является изучение различных способов и глубины основной обработки чернозема обыкновенного, обеспечивающих его оптимальные водно-физические свойства, повышение урожайности семян сои и снижение энергозатрат.
Задачи исследований:
1. Изучить водно-физические свойства почвы под посе
вами сои при различных приемах и глубине обработки;
2. Установить биологическую активность чернозема
обыкновенного под влиянием приемов основной обработки;
Определить засоренность посевов сои при различных способах и глубинах обработки почвы;
Определить урожайность семян сои в зависимости от приема и глубины обработки почвы;
5. Провести оценку различных приемов основной обра
ботки почвы в энерго- и ресурсосберегающем аспекте.
Научная новизна. Изучены и обоснованы энерго- и ресур
сосберегающие способы и глубина основной обработки чернозема
обыкновенного приазовской зоны Ростовской области на неоро
шаемых землях при возделывании семян сои.
Установлены количественные показатели динамики физических свойств почвы, ее биологической активности и урожайность семян сои под влиянием различных способов и глубины основной обработки почвы.
Предметом защиты являются:
влияние различных способов и глубины основной обработки на водно-физические свойства, засоренность посевов сои и биологическую активность чернозема обыкновенного;
урожайность сои в зависимости от способов и глубины основной обработки почвы;
- биоэнергетическая и экономическая оценка различных
способов и глубины основной обработки чернозема
обыкновенного.
Практическая значимость работы. В результате проведенных исследований установлен и предложен производству способ и глубина основной обработки чернозема обыкновенного приазовской зоны Ростовской области, обеспечивающий повышение урожайности семян сои, снижения энергетических и экономических затрат.
Обоснованность и достоверность полученных результатов. Результаты подтверждены большим объёмом экспериментального материала и статистической обработкой данных.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации доложены на аспирантских сессиях Донского ЗНИИСХ (2002, 2003, 2004 гг.), опубликованы в пяти печатных работах.
Реализация результатов исследований. Производственная проверка и внедрение результатов исследований проведены в ЗАО "Блкинский" Багаевского района, Ростовской области.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложения производству, списка используемой литературы, включающего 219 наименований, в том числе 10 иностранных авторов. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 24 таблицы, 8 рисунков и 11 приложений.
Урожайность, экономическая и энергетическая оценка различных способов обработки почвы
Основными критериями при сравнении различных способов обработки почвы является урожайность выращиваемых культур, их экономическая и энергетическая оценка.
В технологии возделывания сельскохозяйственных культур удельный вес энергетических затрат на обработку почвы составляет 30 - 40 %, трудовых - 25 - 30% (Киреев А.К., 1994; Гулидова В.А., 2000).
В условиях Северного Кавказа на базе института масличных культур урожайность сои при вспашке на 30 — 32 см и на 12 — 14 см с применением гербицидов не отличалась от контроля (вспашка 20 — 22 см), изменяясь в пределах 17,6 — 18,0 ц/га. При проведении поверхностной обработки на 8 — 10 см она ниже на 1,4 — 1,5 ц/га (Васильев Д.С. и др., 1991).
В исследованиях Молдавского НИИ полевых культур урожайность сои при применении гербицидов на вариантах отвальных обработок на глубину 20 - 22, 25 — 27 и 32 - 35 см существенно не различалась и составляла 19,6 — 20,5 ц/га с несколько меньшим ее значением при проведении рыхления на глубину 8- 10 см- 19 ц/га (Кибасов П.Т., 1982).
Изучение различных приемов основной обработки почвы на кафедре общего земледелия КГАУ показало отрицательное влияниє минимализации обработки почвы на урожайность семян сои. Замена вспашки поверхностной обработкой привело к снижению урожайности культуры с 1,80 до 1,51 т/га, или на 16 % (Агроэко-логический мониторинг в земледелии Краснодарского края, 2002).
Исследованиями, проводимыми Приморским СХИ, по изучению различных способов основной обработки: вспашки на глубину 20 - 22, 12 — 15 см и плоскорезной на такую же глубину установлено, что урожайность семян сои по вариантам опыта изменялась незначительно (19,3 - 20,5 ц/га). Экономия материальных и денежных средств при проведении плоскорезных обработок составила 34,4 - 46,9% (Дьяков И.П., Жменя З.Е., 1987).
А.П. Исаев, В.М. Новиков (1993), изучая различные способы основной обработки почвы под горох, установили, что более энергоемкая отвальная обработка способствовала получению 39,2 ц/га, против 36,1 и 36,2 при проведении поверхностной и плоскорезной. Коэффициент энергетической эффективности на варианте вспашки составил 3,90, что всего на 6 - 9 % больше, чем при других приемах обработки.
В опытах В.М. Жеребко (1992), изучающего влияние способов основной обработки почвы и гербицидов на урожайность сои в условиях Лесостепи Украины, отмечено, что данный показатель находился в прямой зависимости от эффективности борьбы с сорняками. В меньшей степени на ее величину оказывали влияние приемы обработки почвы.
В.Х. Чеченов (1986), В.А. Арнт (1989), А.П. Волобуев, М.К. Пружинин (1989), И.М. Никульников, O.K. Ботонтов (2003) и др. снижение урожайности возделываемых культур при безотвальных обработках почвы по сравнению со вспашкой связывали с повышением засоренности посевов, поражаемости вредителями и болезнями, особенно при систематическом применении одной и той же обработки. Кроме того, при безотвальном способе, особенно под яровые культуры, возможно снижение урожаев из-за ухудшения условий азотного питания (иммобилизации азота микроорганизмами) в начальный период роста без применения азотных удобрений (Кафарена В.И., 1985; Кочегарова Н.Ф. и др., 1990).
Энергосберегающие обработки почвы, подверженной эрозии, (плоскорезная, безотвальное рыхление и т.д.) по сравнению со вспашкой снижали затраты времени на их проведение на 20,5%, расход топлива - на 27 — 47,5%, затраты труда — на 19,3 — 40,3% и в целом повышали экономическую эффективность на 23,2 — 25% (Полуэктов Е.В., Чешев А.С, 1990; Гурова О.Н. 2001; Мелихов В.В., Шишляков И.Д., 2003 и др.).
Таким образом, проведенный нами обзор научной литературы позволил установить, что существует много полярных мнений о влиянии различных видов основной обработки на водно-физические свойства почвы, ее биологическую активность, фито-санитарное состояние полей и урожайность культур. К тому же имеется очень мало материалов по этим вопросам при возделывании сои на неорошаемых землях Юга России.
Все это обуславливает необходимость дальнейшего изучения различных способов и глубины обработки применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям, биологическим особенностям культуры сои. Климат зоны проведения исследований — засушливый, умеренно жаркий, континентальный (Агроклиматические ресурсы Ростовской области, 1972). Средняя многолетняя годовая температура воздуха составляет 9,5С, сумма температур воздуха 10С -3200-3400С. Продолжительность теплого периода - 230-260 дней, безморозного-180-190, вегетационного периода сои - 125-130 дней. Относительная влажность воздуха имеет ярко выраженный годовой ход. Наименьшие её значения отмечаются в июле — 50-60 %, минимальные в отдельные дни могут быть 25-30 % и ниже.
По наблюдениям И.М. Шапошниковой, ан полях ГНУ ДЗНИИСХ, за 40-летний период среднегодовое количество осадков — 500 мм (табл. 1). За тёплый период их выпадало до 300 мм, за время вегетации сои до 228 мм. Относительно небольшое количество осадков в сочетании с высокими температурами определяет сухость воздуха и почвы, частую повторяемость засух. Максимальный запас влаги отмечается ранней весной.
Динамика доступной влаги и водопроницаемость почвы в зависимости от способа и глубины основной обработки
По данным И.П. Максимчука и др. (1990), при безотвальной обработке почвы по сравнению со вспашкой создаются лучшие условия для обеспечения растений влагой. Однако, как показали исследования B.C. Епифанова и др., (1984), А.Ф. Витера (1984), О.Г. Котляровой (1990), безотвальные способы не имеют преимуществ в накоплении влаги перед отвальной обработкой.
И.П. Котоврасов и др. (1990), также пришли к выводу, что начиная с весны и на протяжении всего вегетационного периода количество доступной влаги в почве от способа обработки не зависело.
Исследованиями, проведенными нами установлено, что ко времени посева сои в 2002 г. запасы доступной влаги в почве были вполне удовлетворительными: при проведении отвальной обработки на различную глубину их в слое 0 - 30 см имелось 35 — 47 мм, в метровом - 106 - 122 мм, плоскорезной — 38 - 44 и 108 — 123 мм, комбинированной 39-41 и 118 — 120 мм соответственно (табл. 7).
Увеличение глубины вспашки с 14 — 16 до 27 — 30 см повышало количество доступной влаги в слое 0 — 30 см на 25, в слое 0 — 100 см — 13 %. По-видимому, углубление обработки почвы плугом до 27 — 30 см, благодаря некоторому разуплотнению пахотного слоя (см. рис. 1) и большим коэффициентом структурности (см. табл. 4) создавала благоприятные условия для лучшего аккумулирования осадков осеннее-зимнего периода и сохранения их ранней весной.
На варианте плоскорезной обработки увеличение глубины обрабатываемого слоя почвы с 14 — 16 до 20 — 22 см способствовало повышению запаса доступной влаги в пахотном и метровом слоях соответственно на 5 и 15 мм, или на 13 и 14 %. Дальнейшее углубление обработки от 20 — 22 до 27 - 30 см незначительно влияло на влажность почвы как в слое 0 — 30 см, так и 0 — 100 см. Различная глубина осуществления комбинированной обработки несущественно изменяла запасы доступной влаги в рассматриваемых слоях. От всходов растений сои до фазы цветения растений в этом году выпало всего 69 мм осадков против нормы 155 мм. Носили они ливневый характер и сразу же испарялись. Ко времени цветения растений содержание доступной влаги в слое 0 — 30 см было близко к нулю вне зависимости от способа обработки, в метровом слое колебалось от 13 до 60 мм. Увеличение глубины вспашки с 14- 16 до 27-30 см снижало влажность метрового слоя почвы с 43 до 13 мм. По-видимому, проведение вспашки с увеличением ее глубины обеспечивало более полное расходование влаги растениями из нижележащих горизонтов. Плоскорезная обработка на глубину 20 - 22 и 27 — 30 см по сравнению с более мелкой снижала запасы влаги в слое почвы 0 — 100 см на 30 и 20 %. При комбинированной обработке на глубину 6 — 8и 10— 12 см этот показатель равнялся величинам одного порядка - 56 - 60 мм. В этом случае влага оставалось неиспользованной. Однако увеличение глубины обработки до 14 — 16 см уменьшало содержание влаги в почве на 23 — 28 %. К уборке урожая при проведении плоскорезной и комбинированной обработок запасы влаги в метровом слое колебались от 27 до 30 мм, в том числе в слое 0 - 30 см - 11 - 14. На варианте вспашки на 27 - 30 см остаточных запасов влаги в метровом слое столько же как и на выше приведенных вариантах, но при обработке на глубину 20 — 22 см они выше на 31, глубину 14 — 16 — на 17 %. Расход доступной влаги из метрового слоя почвы по вариантам изменялся в пределах 218 — 241 мм, разница - всего на 11 % (табл. 8). По коэффициенту водопотребления выделилась отвальная обработка почвы, где расход влаги на 1 т семян был мини-мальным, составляя 3982 — 4192 м /т. При проведении плоскорезной и комбинированной обработки в сравнении с контролем (вспашка 27 - 30 см), этот показатель повышался на 81 — 86 и 66 — 88 % соответственно. При различной глубине отвальной и плоскорезной обработок не выявлено особых различий в коэффициенте водопотребления. Увеличение глубины обрабатываемого слоя почвы комбинированным агрегатом с6-8до 14 — 16 см снижало его на 12 %. Имея мало различающийся расход влаги на вариантах опыта можно заключить, что растения более продуктивно использовали ее при проведении отвальной обработки почвы, формируя большую урожайность, тем самым снижая расход воды на 1 т продукции. В 2003 г. запасы доступной влаги в слое почвы 0 — 30 см в период посева сои на вариантах опыта составило 25 — 37 мм (табл. 9). По сравнению с первым годом исследований этот показатель меньше при проведении вспашки на 14 — 27 %, плоскорезной - 21 - 27, комбинированной — на 22 — 39 %.
Биологическая активность почвы при различных способах и глубине основной обработки
Плодородие почвы формируется под воздействием сложного комплекса природных и антропогенных факторов, ведущая роль среди которых принадлежит биохимической деятельности микроорганизмов (Лыков A.M., 1976). Почвенная флора принимает участие в формировании и регулировании практически всех агрономически ценных свойств почвы.
Состав микроорганизмов находится в тесной связи с почвенными условиями. Их жизнедеятельность зависит от обеспеченности почвы органическими остатками, которые служат субстратом и главным источником энергии для почвенной микрофлоры. Изменение водно-воздушного и температурного режимов почвы существенным образом сказывается на микрофлоре, изменяя динамику и интенсивность микробиологических процессов (Иванов П.К. и др., 1967).
Исследованиями С.С. Сдобникова (1976), Н.Н. Иванова и др. (1971), К.И. Саранина, Н.А. Старовойтова (1982) установлено, что замена вспашки безотвальной обработкой приводит к снижению биологической активности почвы, особенно нижней части пахотного слоя.
В.Ф. Непомилуев, И.П. Гречин (1960) пришли к выводу, что безотвальная обработка по сравнению с обычной вспашкой на старопахотных окультуренных почвах заметных преимуществ в этом показателе не имеет.
За время проведения исследований нами установлено, что биологическая активность почвы, определяемая по степени разложения льняного полотна, в различные по влагообеспеченности годы имела различные значения. Закладку льняного полотна осуществляли сразу после посева культуры. В 2002 г. содержание влаги в почве в слое 0 — 30 см на вариантах опыта в этот период находилась в пределах 35—47 мм (см. табл. 7). При малом количестве выпадаемых осадков и высокой температуре воздуха в фазе цветения сои запасы влаги в этом слое были близки к нулю. К уборке влажность почвы в слое 0-30 см на вариантах опыта существенно не различалась. В таких условиях водного режима почвы различные способы основной обработки не влияли на разложение льняного полотна в слое 0 — 30 см, оно колебалось в пределах 71 - 78 % (табл. 14). Различная глубина проводимых обработок также не влияла на биологическую активность почвы. В 2004 г. в период закладки льняных полотен (посев культуры) запасы влаги в слое почвы 0 — 30 см на вариантах опыта мало отличались от 2002 г. и варьировались в пределах 36 — 43 мм (см. табл. 11). Благодаря частым и обильным осадкам в фазе цве 66 тения и далее до конца вегетации сои, они были большими, чем в 2002 г Несмотря на более высокие запасы влаги в почве различные способы и глубина основной обработки не изменяли степень разложения льняного полотна. Она колебалась в диапазоне от 89 до 91 %, хотя и была на 12 — 18 % больше чем за аналогичный период 2002 г. (табл. 15). Различные способы обработки и глубина их проведения не влияли на биологическую активность чернозема обыкновенного, но в определенной мере в засушливых условиях она зависела от влагообеспеченности почвы. Соя сильно угнетается сорной растительностью. Медленный рост в начальный период развития не позволяет ей конкурировать с сорными растениями (Гортлевский А.А., Макеев В.А., 1984, Яковлев В.В. и др., 2003). Важным резервом в обеспечении высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур и повышение их качества является эффективная борьба с сорняками, прежде всего механическими способами (Алабушев В.А. и др., 1982, Лыков A.M. и др., 2000). Многие авторы утверждали, что замена вспашки безотвальной обработкой способствует увеличению количества и массы сорных растений (Черечукин М.И., 1986, Бородин А.А., 2003). Кроме того, способы основной обработки почвы по-разному изменяли видовой состав сорняков и степень обилия в агрофито-ценозах. По данным Б.А. Смирнова, А.С. Мазохина (1990), В.Н. Корытника, A.M. Малиенко (1994), J. Steinberger (1985), H.J. Lorenzi (1987), при проведении безотвального рыхления и поверхностной обработки количество многолетних сорняков возрастало, так как уменьшение глубины их подрезания или отсутствие оборачивание почвы создавали благоприятные условия для интенсивного отрастания розеток. Мухортов С.Я. (1986) отмечал, что проведение отвальной обработки не способствовало полному уничтожению многолетних сорняков, однако уменьшение глубины ее проведения повышало их численность на единице площади. Исследованиями, проведенными нами, определено, что засоренность посевов сои в разные годы неодинаковая. В 2003 г. общее количество сорняков на вариантах опыта колебалось от 11 до 32 шт./м при наименьшем значении при проведении вспашки (табл. 16). По сравнению с нею плоскорезная повышала засоренность в 1,5 — 2, комбинированная - 2,5 — 3 раза. Закономерности изменения численности сорняков от глубины обработки почвы не было. Наибольшее число многолетней сорной растительности также наблюдалось при осуществлении комбинированной обработки -3 — 15, плоскорезной — 1 — 3 шт./м . На варианте вспашки многолетники отсутствовали.
Экономическая эффективность различных способов обработки почвы при возделывании сои
Экономическая эффективность сельскохозяйственного производства определяет эффективность использования земли (т.е. уровень хозяйствования) и характеризуется выходом продукции с единицы площади и ее себестоимостью.
Производственные затраты на один гектар возделывания сои, рассчитанные нами по технологическим картам в ценах 2004 г., были максимальными на варианте отвальной обработки с тенденцией увеличения ее глубины с 14 — 16 до 27 — 30 см — 2880 — 3419 руб./га (табл. 24). Плоскорезная обработка на такую же глубину, что и отвальная, несколько снижала данный показатель Это объясняется меньшим расходом горючего на единицу обрабатываемой площади и более высокой нормой выработки.
При осуществлении обработки почвы комбинированным агрегатом производственные затраты по сравнению с плоскорезной были несколько выше и увеличивались с углублением обрабатываемого слоя почвы — 2877 - 3251 руб./га в результате использования более мощного трактора и соответственно увеличения расхода горюче-смазочных материалов и амортизационных отчислений.
Большая урожайность сои, сформированная при проведении вспашки определила, меньшую себестоимость продукции - 2969 -3489 руб./т. Проведение плоскорезной обработки на ту же глубину, повышало ее по сравнению со вспашкой на 298 - 419 руб./т. При проведении комбинированной обработки по сравнению с контролем (вспашка 27 — ЗО см) этот показатель был выше на 63 — 296 руб./т.
Больший условно-чистый доход получен на варианте вспашки на глубину 14 — 16 см — 4880 руб., с увеличением ее до 27 - 30 см он снизился на 459 руб. Проведение плоскорезной и комбинированной обработки на различную глубину снижало прибыль от реализации сои на 810 — 1402 и 1011 — 1466 руб. соответственно.
По уровню рентабельности выделилась вспашка на глубину 14 — 16 см, где он был максимальным — 169 %, при осуществлении плоскорезной обработки колебался в пределах 105 — 145 %, комбинированной - 111 - 125. Увеличение глубины вспашки с 14 - 16 до 27 — 30 см снижало рентабельность незначительно на 40 %. Проведение обработки почвы агрегатом КПГ-250 на 14 — 16 и 20 — 22 см снижало данный показатель на 13 %, дальнейшее углубление до 27 — 30 см — на 27 %. На варианте комбинированной обработки большее значение получено на глубину 6 - 8 см - 125 %, при глубине 10 - 12 и 14 -16 см данный показатель несколько ниже -111 и 119%, соответственно. 1. Более высокие затраты на производство семян сои получены при проведении отвальной обработки, меньше - комбинированной и плоскорезной. Максимальная рентабельность на варианте со вспашкой, по сравнению с другими способами обработки почвы достигнута благодаря формированию большей урожайности сои. 2. Увеличение глубины проведения отвальной и плоскорезной обработки с 14 — 16 до 27 — 30 см и комбинированной с 6 — 8 до 14 — 16 см снижало величину рентабельности в результате получения примерно равной урожайности на фоне повышения затрат на ее осуществление. 3. Вспашка почвы на глубину 14 — 16 и 20 - 22 см является наиболее эффективным в экономическом и биоэнергетическом аспекте способом основной обработки почвы под сою. 1. Плотность почвы при проведении вспашки и плоскорезной обработок существенно не различалась, несколько большая величина получена на варианте комбинированной обработки. Отвальная и плоскорезная обработка с увеличением глубины с 14 — 16 до 27 — 30 см в период посева, не влияя на плотность сложения в слое почвы 0-10 см, способствовала разуплотнению слоев 10 — 20 и 20 -30 см, создавая более благоприятные условия для роста и развития культуры. Комбинированная обработка данный показатель в этих слоях не изменяла. В слое 0 — 30 см на вариантах опыта плотность почвы находилась в оптимальных значениях 1,16 - 1,20 г/см3. 2. За время вегетации сои плотность почвы возрастала, разница в ее величине между обработками под действием климатических и антропогенных факторов сглаживалась. В большей степени это происходило за счет увеличения ее в тех слоях, которые в начале вегетации были менее плотными. 3. Различные способы и глубины основной обработки чернозема обыкновенного под сою не оказали существенного влияния на структурно-агрегатный состав почвы в слоях 0—10, 10 — 20 и 20 — 30 см, имеющих высокий показатель содержания агрономически ценных агрегатов (0,25 - 10 мм) - 83,1 - 88,3 % и водопрочных агрегатов — 82,0 - 88,1 %. Проведение работ по уходу за посевами, как и возделывание самой культуры, несколько снижали эти показатели к концу вегетации, оставляя их на оптимальном уровне, что свидетельствует об устойчивом сложении пахотного слоя этого типа и подтипа почвы.
