Содержание к диссертации
Введение
Обзор литературы
Биологические средства и плодородие почвы 8
Способы основной обработки почвы в севооборотах 15
Засоренность и развитие болезней при биологических факторах 23
Продуктивность культур при биологизации севооборотов 26
Условия и методика проведения исследований
Почвы и климат Республики Татарстан 31
Метеорологические условия в годы проведения исследований 34
Характеристика опытного участка и методика исследований . 40
Схема опытов 41
Методика исследований 43
Влияние зеленых и органических удобрений при различных способах основной обработки на показатели плодородия серой лесной почвы
Динамика агрофизических свойств почвы 47
Водно-физические свойства почвы 65
Питательный режим почвы 75
Биологическая активность почвы 88
4. Фитосанитарное состояние посевов и урожайность культур в звене зернопарового севооборота при биологизации земледелия
4.1. Засоренность посевов и развитие болезней 92
4.2. Рост и развитие растений 106
4.3. Урожайностьи качество зерна 112
5. Экономическая и энергетическая эффективность
5.1. Экономическая эффективность биологизации земледелия и ресурсосберегающей обработки серых лесных почв
5.2. Энергетическая оценка способов обработки почвы на фоне биологических факторов
Выводы 125
Рекомендации производству 127
Список литературы 128
Приложения 147
- Способы основной обработки почвы в севооборотах
- Метеорологические условия в годы проведения исследований
- Водно-физические свойства почвы
- Энергетическая оценка способов обработки почвы на фоне биологических факторов
Введение к работе
Актуальность темы. Главным итогом переходного периода и реформирования АПК в Республике Татарстан (1991-2001 гг.) является то, что удалось не только избежать обвального падения продуктивности полей, но и сохранить, а по многим позициям увеличить производство продукции растениеводства. И что очень важно, население республики было обеспечено основными продуктами растениеводства собственного производства.
За эти же годы наряду с положительными результатами в сельском хозяйстве республики имеются и ряд упущений, недоработок, как в системе земледелия, так и в адаптации к рыночным условиям. Происходит постепенное снижение плодородия почвы за счет разложения гумуса. Необоснованная традиционная многократная обработка почвы, наряду с ухудшением ее агрофизического состояния, часто приводит к увеличению засоренности и зараженности полей вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур. Одностороннее увлечение химизацией (минеральные удобрения, пестициды) с ослаблением внимания на применение биологических средств (возделывание многолетних бобовых трав, применение органических удобрений, возделывание сидератов, посев промежуточных культур, использование измельченной соломы в качестве органики, биологическое подавление сорняков, вредителей, болезней и др.), наряду со снижением плодородия почвы, приводит к недобору урожая и ухудшению качества продукции.
В настоящее время существует дилемма по стратегии ведения земледелия. Первый путь - продолжать идти в направлении техногенной интенсификации за счет увеличения количества техники, расхода ГСМ, приобретения минеральных удобрений и средств защиты растений. Но для этого нет ни финансовых, ни ресурсных возможностей, поэтому этот путь не реален. Второй путь -не умаляя значение техногенных факторов, взять курс на внедрение адаптивно-ландшафтной системы земледелия с максимальным использованием биологи-
5 ческих факторов и ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур. В создавшихся условиях второй путь является жизненной необходимостью и, на наш взгляд, имеет большую перспективу.
Суть биологизации заключается в расширении посевов многолетних трав, особенно бобовых, использовании уплотненных посевов (промежуточных культур), применении сидератов - зеленых растений, увеличении внесения в почву органического вещества (наряду с органическими удобрениями и пожнивно-корневыми остатками урожая), рациональном использовании минеральных туков и воздействии на агрофитоценозы пестицидами только в экстремальных случаях, на фоне применения оптимальных способов обработки почвы. Поэтому разработка научно обоснованных приемов биологического направления в земледелии является актуальной проблемой современной сельскохозяйственной науки и производства.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является теоретическое обоснование и разработка эффективных способов основной обработки серой лесной почвы при биологизации зернового звена севооборота в условиях Республики Татарстан для формирования высоких и качественных урожаев с низкой себестоимостью при одновременном повышении плодородия почвы.
Для осуществления поставленной цели в ходе исследований предусматривалось решить следующие задачи:
Определить изменение основных показателей плодородия почвы (агрофизических, водно-физических и др.) и условий жизни растений при изучаемых приемах.
Изучить влияние приемов основной обработки почвы на фитосанитар-ное состояние посевов.
Установить изменения роста и развития сельскохозяйственных культур, их урожайность и качество продукции,
Рассчитать экономическую и энергетическую эффективность изучаемых вопросов.
5. Выявить какие промежуточные сидеральные культуры и способы основной обработки почвы необходимо применять в производственных условиях для сохранения и повышения плодородия почвы.
Научная новизна. Впервые в условиях лесостепи Республики Татарстан проведена сравнительная оценка способов основной обработки серой лесной почвы при биологизации зернового звена полевого севооборота. Установлено, что эффективность основной обработки почвы значительно повышается при применении биологических факторов.
Практическая значимость работы. Применение биологических средств при комбинированной системе основной обработки почвы (чередование разноглубинной вспашки, безотвального рыхления и поверхностной обработки с предварительным лущением стерни) обеспечивает улучшение почвенных факторов жизни растений и повышает продуктивность звена севооборота, позволяет существенно снизить количество применяемых минеральных удобрений на планируемые урожаи и, в конечном счете, себестоимость продукции.
Основные положения, выносимые на защиту:
применение биологических средств (промежуточные культуры в качестве сидератов, навоз, заделка измельченной соломы) при комбинированной системе основной обработки почвы позволяет существенно уменьшить внесение расчетных норм минеральных удобрений без ущерба на количество и качество урожая;
применение ярового рапса в качестве промежуточного сидерата уменьшает засоренность посевов и сдерживает ее усиление при совместном применении с соломой и навозом;
применение биологических средств в зерновом звене севооборота повышает эффективность способов основной обработки почвы, особенно комбинированной системы;
уменьшение использования минеральных удобрений значительно удешевляет продукцию и снижает пестицидную нагрузку на окружающую среду.
7 Внедрение результатов исследовании. Разработанные рекомендации
для производства используются в сельскохозяйственных предприятиях Республики Татарстан. Кроме того, итоги исследований включены в основные разделы методических пособий и рабочих тетрадей для студентов Казанской ГСХА.
Апробация результатов. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов КГСХА, на заседаниях кафедры общего земледелия (1999, 2000, 2001 и 2002 гг.), а также на I и IV республиканских научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов РТ (1998, 2001), международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ГНУ «ТатНИ-ИСХ» (2000), Всероссийской научно-практической конференции и выставке научных работ ученых АН РТ и вузов (2001), где были получены положительные оценки.
Материалы диссертации опубликованы в 7 научных статьях.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю профессору X. X. Хабибрахманову, ответственному исполнителю стационарного многолетнего опыта доценту Р. 3. Набиуллину, коллективу кафедры общего земледелия и студентам-дипломникам за оказанную помощь в проведении исследований и лабораторных анализов.
Способы основной обработки почвы в севооборотах
Как одно из главных определяющих высоких урожаев сельскохозяйственных растений являются показатели плодородия и другие режимы почвы, которые поддаются эффективному воздействию человека. Они создаются и поддерживаются в благоприятном состоянии различными агротехническими приемами, в том числе и обработкой почвы. Обработка почвы, являющаяся одним из основных элементов системы земледелия, играет важную роль в повышении плодородия почвы, урожаев возделываемых культур (Мосолов, 1993). В системе обработки почвы наиболее существенной является основная обработка -первичная операция после уборки предшествующей культуры. Поэтому выбор научно-обоснованного способа основной обработки является важным фактором получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур в севооборотах (Хабибрахманови др., 2001; 2002).
На разных этапах развития научного земледелия основные задачи обработки почвы понимались по-разному. Некоторые исследователи считали, что обработка должна способствовать размножению полезных микроорганизмов в верхних слоях почвы и придать почве наиболее благоприятное для растений строение (Костычев, 1949; 1985), то есть создавать такое строение, которое способствует уменьшению сопротивления растущим корням и максимальному накоплению воды. По мнению Б. А, Доспехова (1977), важнейшей задачей основной обработки почвы является создание такого строения пахотного слоя, которое способно обеспечить для растений и полезных микроорганизмов сочетание благоприятных условий водно-воздушного, теплового и питательного режимов, накопления и сбережения влаги или удаления ее избытка.
При этом различные мнения были и на счет способа основной обработки почвы. Много десятилетий господствовала система обработки почвы, разработанная В. Р. Вильямсом (1946, 1949) и его учениками: подъем зяби и паров осуществляется отвальными плугами и используется связанные с этим приемы предпосевной обработки.
Наряду с отвальной системой, в конце XIX столетия оригинальную систему бесплужной обработки развивал известный агроном И. Е. Овсинский (1899), далее Н. М. Тулайков (1962), Russell, Keen (1938), Russell (1942) доказывая, что в засушливых зонах глубокая вспашка ведет к излишней потере влаги и снижению плодородия почвы. Начиная с 60-х годов повсеместно были разработаны и широко внедрены в производство различные безотвальные способы обработки почвы.
В последние десятилетия в стране изучались и другие системы и приемы обработки почвы, которые могут быть использованы в биологическом земледелии: система обработки почвы, предложенная М. С. Мальцевым (1955), плоскорезная обработка (Бараев, 1971), комбинированная обработка почвы (Саранин, 1980; Пупонин, 1983; Хабибрахманов т др., 2002), комбинированно ярусная обработка с использованием глубокой заделки навоза ярусными плугами (Сдобников, Кирдин, 1990).
Система обработки почвы, как и все составляющие системы земледелия, зависит от зоны и ландшафтных условий. Поэтому способы, приемы обработки почвы и их сочетание будет в неодинаковых природных условиях. Эти системы будут зависеть не только от типа или подтипа рельефа. Система обработки определяется гранулометрическим составом почвы, предшественниками и культурой, под которую она будет применяться (Казаков, Чуданов, 1973, 2001; Га-реев, Гайнуллин, 2001).
По мнению многих авторов, отвальная система обработки почвы не отвечает биологическим требованиям большинства культур (Иванов, 1976; Мальцев, 1980, 1991; Кузьмин, 1990; Чуданов, 1994, 1995; Кузнецов, 1996; Хабиб-рахманов, 1997; Каргин, 1998). Многочисленные опыты подтверждают целесообразность замены вспашки в севообороте безотвальными и поверхностными обработками (Васильев, 1985; Костычев, 1985; Хабибрахманов, 1988, 1993, 2001; Гулидова, 1990). .
Ряд исследователей отмечают, что под воздействием природных условий и хозяйственного использования пашни в верхнем слое постоянно накапливаются растительные остатки, то есть идет естественный процесс почвообразования, которые не следует затормаживать вспашкой, а необходимо стимулировать соответствующей системой обработки (Картамышев, Герасимов, 1989).
При этом надо постоянно стремиться к снижению интенсивности обработки - одного из условий биологического земледелия. Например, в Нечерноземной зоне интенсивность обработки почвы можно снизить под культуры сплошного сева на зеленую массу, заменив вспашку поверхностным или мелким рыхлением (Титов, 1977; Усманов, 1985; Минин, 1987) под викоовсяную и горохоовсяные смеси и силосные ранних сроков уборки, промежуточные культуры (поукосные и пожнивные).
Разработка теоретических основ рациональных приемов обработки почвы должна основываться на раскрытии закономерностей изменения свойств, режимов и плодородия почвы под действием природных и антропогенных факторов (Шакиров, 1968; Макаров, 1984). Необходимым стало знание влияния каждого агротехнического мероприятия, каждой операции по обработке почвы на процессы структурообразования и стабилизации образующейся структуры (Карвовский, 1988; Ахмаев, Салихов, 1991; Картамышев, 2000).
Физическое состояние почвы определяется ее плотностью сложения, оказывающей непосредственное воздействие на рост и продуктивность растений, которая характеризуется величиной объемной массы (Долгов, Модина, 1969; Нарциссов, 1972; Трушин, 1974).
Оптимальная плотность для яровых зерновых (1,0-1,25 г/см ), которая обеспечивает наибольшую урожайность и получение лучшего качества зерна, во многом зависит от глубины, сроков и способов основной обработки (Ситников, 1976; Аверьянов, Матюшин, 1984; Епифанов и др., 1988).
Механическое воздействие на почву будет рациональной и при оптимальной твердости почвы, которая зависит от способов обработки (Бочков, 1962; Бахтин, 1971; Качинский, 1975; Ландина, 1984; Вольнов, 1984; Белов, 1985; Хабибрахманов, 1988; Шикула, 1990). Наибольшую агрономическую ценность имеют оптимальные показатели агрегатного состава почв (Бахтин, 1971; Нарциссов, 1972; Королев, 1975).
Применение традиционной обработки (вспашки), считает X. X. Хабиб-рахманов (1988, 2000), приводит к выпаханности почвы - разрушению ее макро- и микроструктуры. А применение безотвальной обработки почвы ведет к улучшению структуры, что подтверждается многолетними разносторонними исследованиями на различных типах почв (Трушин, 1974; Иванов, 1976; Моргун, 1984; Вольнов, 1984; Макаров, 1984; Шикула, 1990; Бондарев, 1994).
В условиях недостаточного и неустойчивого естественного увлажнения, куда относится и Республика Татарстан, в системе обработки почвы важное значение имеет фактор влаги, в накоплении, сохранении и в рациональном использовании которой большая роль отводится выбору способов основной обработки почв (Тюрин, 1965; Назаров, 1970; Зиганшин, Глухов, Зиганшина, 1970; Бараев, 1976; Иванов, 1976; Шарафеев, 1976; Рамазанов, 1982; Гимадиев, 1984; Иванчук 1986; Авершин, 1988; Шикула, 1990; Хабибрахманов, 1997).
Метеорологические условия в годы проведения исследований
Республика Татарстан расположена в Среднем Поволжье, в зоне умеренно-континентального климата. Территория республики занимает 6783,7 тыс. га. В пользовании сельскохозяйственных предприятий находится 4962,8 тыс. га земли, в том числе сельскохозяйственных угодий - 4458Д, из них пашня -3432,2, многолетних насаждений - 5,6, сенокосов - 122,4, пастбищ - 597,9 тыс. га. В структуре земель сельскохозяйственного назначения пашня занимает 75,2%, распаханность сельскохозяйственных угодий составляет 83,7% (Васильев, 1990).
Почвы республики достаточно разнообразны. На севере (Предкамье) преобладают дерново-подзолистые и серые лесные почвы, в Предволжье - серые лесные и черноземы, в Закамье распространены преимущественно выщелоченные черноземы. В общей площади сельскохозяйственных угодий на долю черноземов приходится 40,5%, серых лесных - 39, дерново-подзолистых почв -6,9%. Преобладающее большинство почв (95 Д%) характеризуется тяжелым механическим составом (Бутаков, Дедков, 1990).
Земельный фонд республики в различной степени подвержен эрозии. 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 территория Татарстана превосходит соседние республики и области, уступая лишь Ульяновской. Действием водной эрозии охвачено 1510 тыс. га сельскохозяйственных угодий, что составляет 33,8%. Дефляционные земли занимают 285 тыс. га (6,6%). Кроме того, сложность форм и элементов рельефа способствует выделению группы потенциально эрозионно-опасных земель (733 тыс. га). Наряду с этим на качество сельскохозяйственных угодий отрицательное влияние оказывают каменистость (4,7%), переувлажненность (5,2%) и засоленность (0,6%). Только за послевоенные годы 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 (Овражная эрозия..,, 1990).
Более сильной степени подвержено всем видам эрозии земли Предкамья, где по правым склонам долин Камы, Вятки, местами Казанки доля смытых земель достигает 70-75%. Наиболее подвержено овражной эрозии Предволжье, где густота оврагов в 1,5 раза выше средне республиканской (0,38 км/км ). Мало уступает Предволжью и Предкамье, где средняя густота оврагов 0,36 км/км . В результате этих процессов, в среднем за год, с территории республики размывается и перемещается около 2 млн. м3 грунта (Бутаков, Мозжерин, 1995).
Территорию Республики Татарстан реки Волга и Кама делят на три поч-венно-климатические зоны: Предволжье, Предкамье, Закамье. Они различны по ландшафтам и почвенно-климатическим условиям. Предволжье является северо-восточной частью Приволжской возвышенности и расположено на юго-западе республики. Климат умеренно теплый и увлажненный, по природным условиям относится к лесостепи, преобладают черноземные и серые лесные почвы. Закамье расположено к югу и юго-востоку от реки Кама и представляет собой волнистую равнину, повышающуюся к юго-зостоку. Климат умеренно теплый, засушливый. Занимая восточную возвышенность Закамье, по природным условиям, относится к лесостепи и здесь преобладают черноземы.
К северу от реки Камы расположено Предкамье, занимающее водоразделы Волги, Вятки и Камы. Климат умеренно прохладный, увлажненный. По природным условиям относится к лесной зоне. Занимает 21,74 тыс. км2 площади или 32,4% территории республики.
Предкамская зона характеризуется более пониженным температурным режимом по сравнению с Закамьем и Предволжьем. В Предкамье сумма температур воздуха за период со среднесуточной температурой выше +10С составляет 2150-2020С. Продолжительность безморозного периода 130-140 дней, средняя продолжительность вегетационного периода 170 дней. По многолетним данным среднегодовое количество осадков составляет 468 мм, причем распределение их по территории неравномерно. Наибольшее количество осадков выпадает в районах Лаишево и Елабуги (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). 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 (максимальная 62-70, минимальная 14-26 см). Гидротермический коэффициент 1,01-1,07. Среднемноголетние данные температурного режима и годовой ход осадков представлены на рисунках 1, 2,3.
В Предкамской зоне, как было отмечено, преобладают серые лесные почвы - 62,9% от всей площади сельскохозяйственных угодий. 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 высокую равновесную плотность ело-жения - 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 наименьшей влагоемкости, серые лесные почвы способны накапливать в метровом слое 312-327 мм воды.
Водно-физические свойства почвы
Территория Республики Татарстан относится к зоне неустойчивого и недостаточного увлажнения. Поэтому накопление продуктивных запасов ваги к весне и обеспечение оптимального водного режима почвы является актуальной задачей богарного земледелия. В своих работах В. В. Докучаев (1948) отмечает, что одна из главных проблем в земледелии - это максимальное использование влаги недостаточно и нерегулярно выпадающих осадков.
Вода - важнейший экологический фактор для всего живого на Земле. Для процессов обмена веществ со средой, составляющих основу жизни, необходимо участие воды в качестве растворителя и метаболита. Так, в растениях вода участвует в процессах фотосинтеза, минеральные соли поступают в растения из почвы только в виде водных растворов и т. д. Вода - главная составляющая часть растений (от 30-40 до 95%). Даже находясь в анабиозе (глубокий покой семян), растения содержат воду. Особая роль воды для сельскохозяйственных растений заключается в постоянном пополнении затрат ее на испарение в связи с развитием большей фотосинтезирующей поверхности листьев. Вода, обуславливая необходимое тургорное давление, определенным образом участвует и в поддержании формы растений, и организмов, не имеющих опорного скелета.
В условиях биологизации земледелия учет показателей, характеризующих напряженность водных режимов почвы и растений крайне необходим. Здесь могут использоваться различные количественные параметры. Учет количественных параметров целого ряда показателей и доведение их до оптимальных значений позволят более полно получать максимальную отдачу от средств агротехники и обеспечить достаточно высокий уровень урожайности сельскохозяйственных культур при ограниченном использовании средств химизации.
В создании благоприятных почвенных условий для роста и развития культурных растений немаловажное значение имеет водопроницаемость. Мощным фактором улучшения водного режима почв в земледельческих районах страны с неустойчивым естественным увлажнением служит увеличение коэффициента использования осадков путем значительного повышения водопроницаемости или инфильтрационной способности обрабатываемых почв.
Известно, что повышение водопроницаемости достигается при систематическом обогащении почвы органическим веществом - навозом, компостом, торфом, зеленой массой растений, соломой, пожнивными и корневыми остатками. Это важнейшие средства биологизации земледелия. Подсчитано, что 1 т пожнивных и корневых остатков или измельченной соломы, запаханной в почву с внесением компенсирующих доз азота 7-10 кг приравнивается к 4-5 т свежего навоза и обеспечивает накопление в пахотном слое почвы до 250 кг органического вещества. С увеличением содержания в почве гумуса растет ее теплоемкость. Это приводит к тому, что в летние месяцы значительно сокращается испарение воды из почвы, особенно в жаркие дневные часы. Следовательно, даже в засушливые годы растения будут меньше страдать от недостатка влаги.
Через почвы с большим содержанием мельчайших илистых или глинистых частиц вода плохо проникает вглубь, а при наличии на поверхности мульчирующего слоя из органических остатков водовпитывающая способность почвы увеличивается (Уваров, Йотов, 1985).
Одной из задач исследований было изучение водопроницаемости серой лесной почвы под посевами сельскохозяйственных культур в звене севооборота. Как видно из графика (рис. 8), по различным способам основной обработки и в зависимости от фонов поступления дополнительной органики, коэффициент инфильтрации пахотного слоя почвы существенно изменялся.
Водопроницаемость пахотного слоя почвы при обработке поля после гороха в условиях комбинированной и безотвальной обработок была в сравнении со вспашкой выше. Коэффициент инфильтрации на фоне безотвальной обработки удерживался на более высоком уровне, как на этапе впитывания, так и в момент фильтрации почвы с 15 до 120 мин. (приложение 10). Увеличение водопроницаемости по вариантам безотвальной и комбинированной обработок определяется качественными параметрами сложения почвы, в частности значительным разуплотнением ее в верхней части и наличием мульчирующего слоя. На минеральном фоне по безотвальной обработке коэффициент инфильтрации пахотного (0-20 см) слоя через 1 час составил 3,0 мм/мин., по комбинированной обработке - выше на 0,4, а по вспашке ниже - всего 2,6 мм/мин. Еще через 1 час по комбинированной и безотвальной обработкам фильтрация воды уменьшилась в 2,1-2,3 раза, а по вспашке в 2,9 раза.
Заделка в почву промежуточного ярового рапса в качестве сидерата повышала водопроницаемость пахотного слоя по всем вариантам основной обработки почвы. Так, через 120 мин. коэффициент фильтрации по вспашке составил 1,9 мм/мин., по безотвальному рыхлению - 2,4 и по комбинированной обработке - 2,6 мм/мин. В целом, по фону сидерата коэффициент инфильтрации увеличился до 2,3 мм/мин., тогда как по минеральному фону он был равен всего 1,3. Усиление биологизации навозом, соломой и сидератом так же положительно повлияло на водопроницаемость почвы: коэффициент по данному фону составил 2,7 мм/мин.
Применение факторов биологизации, как сидерата, так и совместное использование навоза, соломы и сидератов, существенно повысило фильтрационную способность пахотного слоя почвы. При биологизации коэффициент инфильтрации был выше во всех периодах инфильтрации. Если на минеральном фоне уже через 15 минут после начала впитывания коэффициент инфильтрации был всего 4,9 мм/мин., то на фоне биологизации он составил 7,9, а при усиленной биологизации - 9,3 мм/мин.
Применение комбинированной обработки и безотвального рыхления способствовало относительно высокой водопроницаемости почвы под всеми культурами звена севооборота (приложение 11). Так, под озимой рожью на минеральном фоне по вспашке водопроницаемость пахотного слоя после основной обработки была 114,0 мм/час, а по комбинированной обработке 138,5 мм/час. По безотвальному рыхлению данный показатель был близок к результатам комбинированной обработки - 130,1 мм/час. По фонам биологизации водопроницаемость почвы была выше, а тенденция разницы между обработками почвы сохранилась. К концу вегетации водопроницаемость снижается по всем вариантам опыта: на минеральном фоне она составила 29,5 мм/час, на фоне сидерата -31,6 и 42,8 мм/час на фоне усиленной биологизации.
Энергетическая оценка способов обработки почвы на фоне биологических факторов
Ряд авторов отмечает, что при безотвальных обработках, вследствие развития процессов иммобилизации азота, происходит восстановление в верхней части профиля утерянного органического вещества почвы (Бовыкин, Крамарев, 1997; Сираев, 1997).
В исследованиях М. X. Хамидуллина и Р. Г. Хамидуллиной (1992) интенсивная обработка серых лесных почв с традиционной вспашкой в экстенсивном земледелии в значительной степени усилила минерализацию органического вещества и мобилизацию таким путем минерального азота. Вследствие этого произошла значительная дегумификация пахотных почв, поскольку содержание валового азота тесно коррелирует с запасами органического углерода в почве.
Обширные исследования по влиянию на содержание элементов питания и урожайность сельскохозяйственных культур способов основной обработки почвы выполнены в НИИСХ ЦРНЗ К. И. Сараниным иМ. А, Старовойтовым (1987). Они установили, что на хорошо и среднеокультуренных дерново-подзолистых почвах разного механического состава, серых лесных почвах и выщелоченных черноземах рациональна в севообороте разноглубинная система основной обработки почвы путем сочетания вспашки с поверхностной обработкой лемешными и дисковыми орудиями с учетом реакции на них возделываемых культур. Систематическое применение поверхностных обработок создает условия для некоторого снижения урожайности, хотя это уменьшение сборов продукции недостоверно, тем не менее, тенденция имеется. Однако при поверхностной обработке резко падают затраты ресурсов и энергии.
Оценка эффективного плодородия частей пахотного слоя дерново-подзолистой среднесуглинистои почвы по продуктивности ячменя и овса также выполнена в опытах Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева. Было установлено, что минимальная обработка приводит к дифференциации пахотного слоя почвы по плодородию вследствие неодинаковой глубины заделки удобрений, извести и пожнивных остатков. Верхняя часть пахотного слоя 0-10 см приобретает более высокую окультуренность по сравнению с нижними и тем более с подпахотным слоем. Выращивание ячменя и овса на почве из слоев 0-10 и 10-20 см свидетельствует, что более высоким эффективным плодородием на третий-седьмой год после закладки опытов обладает почва из слоя 0-10 см тех делянок, где не применялись оборачивание и перемешивание пахотного слоя (Мальцев, Каюмов, 2002).
В своей монографии «Зеленое удобрение» Г. Кант (1982) пишет: «При растениеводстве на промышленной основе биологические принципы во взаимодействии с физическими и химическими играют существенную роль в восстановлении почвенного плодородия и поэтому их необходимо исследовать, учитывать и использовать..., в век техники и химии... экономически выгодно работать не вопреки природе, а в согласии с нею».
Согласно почвенным обследованиям и расчетам по балансу гумуса, выполненным Всероссийским НИИ органических удобрений и торфа в Нечерноземной зоне России, в последние два-три десятилетия содержание гумуса в почвах ежегодно снижается и дефицит его в целом по стране составляет 0,19 т/га. Только при возделывании сидеральних культур на 5 млн. га можно запахивать в почву 100-125 млн. т биомассы, что эквивалентно 50 млн. т подстилочного навоза, или 7% необходимого количества удобрений. Дефицит гумуса при этом уменьшится до 0,02 т/га.
Использование органических удобрений - это прием многоплановый, многостороннего воздействия на почву, растения и окружающую среду. В связи с этим в зависимости от назначения органического удобрения его следует использовать в разных формах, что в целом определяет его воздействие на структуру почвы, повышение в ней содержания гумуса и питательных веществ, фи-тосанитарное воздействие (Довбан, Довбан, Бардинов, 1992).
Органические удобрения, являясь наряду с пожнивно-корневыми остатками источником гумуса, не только оказывают непосредственное влияние на биологические, агрофизические, водные, воздушные и тепловые свойства почвы, но и являются основным источником энергии в почве. В 1 г гумуса аккумулируется в среднем около 5000 калорий. В гумусе сосредоточено также до 90% почвенных запасов азота и серы, 30-40% фосфора, которые постепенно по мере дегумификации переходят в доступные для растений минеральные формы.
За счет минеральных удобрений происходит прямая компенсация потерь почвой питательных веществ в случае, если другие факторы (биологические, агротехнические) не обеспечивают надлежащий уровень их содержания. На физико-химические и биологические свойства почвы минеральные удобрения оказывают косвенное влияние (Кормилицын, 1988).
Научно обоснованная система удобрений является неотъемлемой составной частью адаптивно-ландшафтного земледелия, предусматривающего наиболее полное использование природных факторов на продуктивность агроланд-шафтов, экономически и экологически обоснованное интегрированное применение минеральных удобрений и других средств химизации с биологическими факторами, агротехническими приемами и другими средствами воспроизводства плодородия почв. Она разрабатывается для каждого агроландшафтного контура с однородным уровнем плодородия на всю ротацию севооборота и ежегодно корректируется, исходя из реальных сложившихся погодных и экономических условий хозяйства.
Наука и передовой опыт убедительно свидетельствуют, что применение сидератов и соломы (с учетом их использования на корм) позволяет без больших дополнительных затрат удобрять поля на любом удалении от источников навоза. Прибавка урожая от сидерального удобрения, по данным В. И. Ми-хайлиной (1983), составляет: овес, ячмень и озимая рожь - от 5 до 10 ц/га зерна, кукуруза - от 60 до 100 ц/га зеленой массы, картофель - 50-60 ц/га клубней
При ограниченных ресурсах минеральных удобрений важное значение имеют исследования динамики питательных элементов в почве и разработка наиболее приемлемых на сегодняшний день приемов улучшения пищевого режима пахотных земель.
Как показали наши исследования, динамика нитратного азота под посевами яровой пшеницы в среднем за 2 года (рис.10, 11 и приложение 13) существенно изменяется в зависимости от способов основной обработки почвы и фонов биологизации. Так, в слое 0-10 см перед посевом содержание нитратного азота было больше при усилении биологизации по безотвальному рыхлению -64,6 мг/кг и комбинированной системе - 66,4, при 58,3 по вспашке. На минеральном фоне наблюдалось снижение нитратного азота, по вспашке - 43,0 мг/кг, по безотвальному рыхлению и комбинированной системе соответственно 48,3 и 49,7 мг/кг. В нижнем 10-20 см слое различий в содержании нитратного азота по вариантам не было, за исключением общей тенденции их уменьшения (рис. 11). Например, если на фоне сидерата в верхнем слое по вспашке нитратного азота содержалось 55,2 мг/кг, то в нижнем слое - всего 33,8; по комбинированной обработке - 63,6 и 37,9 мг/кг, соответственно в верхнем и нижнем слоях почвы.
