Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Развитие научных основ механической обработки почвы. 8
1.2 Влияние сельскохозяйственных культур на некоторые показатели плодородия почвы 36
Глава 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Почвенно-климагические условия в период проведения опьпов. . 48
2.2. Методика исследований 64
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ПОКРОВНЫХ КУЛЬТУР И ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОД НИХ НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ
3.1. Влажность почвы и запас продуктивной влаги 68
3.2. Плотность сложения пахотного слоя почвы 80
3.3. Агрегатный состав и водопрочность структуры почвы 83
3.4. Биологическая активность почвы 87
3.5. Пораженность корневыми гнилями 89
3.6. Засоренность посевов зерновых культур 92
3.7. Освещенность посевов многолетних трав 98
Глава 4. ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ НА НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ ПОД МНОГОЛЕТНИМИ ТРАВАМИ
4.1. Влажность почвы и запас продуктивной влаги 101
4.2. Плотность сложения пахотного слоя почвы 105
Глава 5. ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВЫХ КУЛЬТУР 107
Глава 6. ВЛИЯНИЕ ПОКРОВНЫХ КУЛЬТУР НА УРОЖАЙНОСТЬ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ 111
Глава 7. ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПОД ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ НА УРОЖАЙНОСТЬМНОГОЛЕТНИХ ТРАВ 114
Глава 8. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОВЕДЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 117
ВЫВОДЫ 127
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ 130
ЛИТЕРАТУРА 131
ПРИЛОЖЕНИЯ 156
- Развитие научных основ механической обработки почвы.
- Почвенно-климагические условия в период проведения опьпов.
- Влажность почвы и запас продуктивной влаги
Введение к работе
В агротехнике возделывания зерновых культур, особенно при подсеве многолетних трав под них, наряду с основной обработкой почвы, играет роль и качество предпосевной обработки почвы.
Обработка почвы является важнейшим звеном системы земледелия. С изменениями в земледелии возрастает или уменьшается ее влияние по регулированию факторов жизни растений и, следовательно, она может оказывать различное воздействие на урожайность сельскохозяйственных культур.
В условиях, когда идет реформа агропромышленного комплекса, направленная на изменение существовавших земельных отношений и форм землепользования, наблюдается резкое сокращение объемов применение удобрений и химических средств защиты растений, роль правильной обработки почвы в создании урожая возрастает. Значение обработки почвы меняется при переходе к ландшафтному и более биологизированному земледелию. Первостепенную роль она выполняет в защите от водной эрозии, так широко распространенной на светло-серых лесных почвах.
Обработка почвы должна оказывать положительное влияние на воспроизводство плодородия почвы и создать благоприятные условия для снижения засоренности полей, урона от вредителей и болезней сельскохозяйственных культур.
Нарушение в системе обработки почвы вызывают нежелательные изменения в других ее звеньях. Результатом этого является резкое снижение продуктивности пашни в отдельные неблагоприятные годы. В то же время при соблюдении системы земледелия в целом можно получить высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур.
В современных системах земледелия необходимо, по нашему мнению, получать не максимальную урожайность культур, а оптимальную, позволяющую рационально использовать ресурсы, в том числе и плодородие почвы, но при этом соблюдать все условия, направленные на сохранение благоприятной экологической обстановки. Эту задачу должна решать система обработки почвы.
В настоящее время наметилось новое направление, альтернативное, биологическое земледелия, которое ставит своей целью снижение применения минеральных удобрений, пестицидов и других средств химизации, замену их использованием растительных остатков, расширения посева бобовых культур и многолетних трав, совершенствование системы обработки почвы. Все это обеспечит получение экологически чистой, качественной продукции и защиту от загрязнения окружающей среды.
Повышается роль севооборота как фактора воспроизводства органического вещества почвы, актуальным в этой связи является реализация возможности увеличения посевов бобовых культур, увеличивая долю многолетних трав.
Актуальность темы. Система предпосевной обработки почвы, ее глубина, качество, во многом определяют состояние почвы под сельскохозяйственными культурами. Этот момент должен в первую очередь учитываться. Поле, вспаханное на зябь, к весне всегда успевает в той или иной мере осесть и уплотниться. Чем менее структурна почва, тем быстрее и значительнее происходит ее уплотнение за осенне-зимний период. На степень уплотнения почвы после вспашки большое влияние оказывают погодные условия. Чем больше выпало осадков с осени, и чем чаще повторялись оттепели в зимний период, тем более значительной бывает усадка почвы.
Вследствие различного состояния почвы к началу весенних работ проведение предпосевной обработки не может быть одинаковой, даже на однородных по механическому составу и структурности почвах. Большинство современных исследователей единодушны в том, что любое излишество в обработке почвы наносит вред земледелию и недопустимо. Уменьшение интенсивности обработки почвы всегда имело большое значение в экономии средств при выращивании культур, а в настоящее время особое значение приобретает сокращение затрат на производство растениеводческой продукции. Минимальная обработка почвы, обеспечивающая снижение энергетических затрат путем уменьшения числа и глубины обработок, совмещения операций при использовании одного агрегата и применения гербицидов для уничтожения сорняков, создает также оптимальные почвенные условия для произрастания сельскохозяйственных культур.
Поэтому совершенствование приемов предпосевной обработки почвы, являясь одним из путей уменьшения затрат на ее проведения, остается актуальнейшей проблемой земледелия.
Цель и задачи исследования. В Нижегородской области за последние годы появилась проблема консервации заброшенных земель. По подсчетам департамента сельского хозяйства, таких земель насчитывается около 400 тысяч гектар. Естественное восстановление плодородия почвы идет очень медленно. На полное естественное восстановление плодородия почвы уходит 15-20 лет.
Культурная консервация пашни решает вопросы восстановления плодородия почвы в более короткие сроки. Залужение пашни многолетними травами позволит не только сохранить плодородие почвы пашни, но и более рационально использовать ее в создании кормовых угодий.
Какие многолетние травы лучше использовать для этих целей, под какие покровные культуры их подсевать и как вести предпосевную обработку почвы под покровные культуры, этим вопросам посвящена настоящая работа.
В задачу исследований входило: - изучить влияние различных предпосевных обработок под яровые зерновые культуры и многолетние травы, на плодородие светло-серых лесных почв; - выяснить какая из покровных культур наиболее приемлемая для многолетних трав; — установить влияние многолетних трав на некоторые показатели плодородия почв; — определить энергетическую и экономическую эффективность использования различных приемов предпосевной обработки почвы.
Научная новизна. Впервые в Волго-Вятском регионе на светло-серых лесных почвах изучены варианты предпосевной обработки почвы под покровные культуры многолетних трав.
Практическая ценность. Состоит в оценке различных приемов предпосевной обработки почвы с целью выявления наиболее рациональной и энергосберегающей под покровные культуры многолетних трав.
Апробация работы. Основные результаты доложены на научно-практической конференции молодых ученых в Нижегородской Государственной сельскохозяйственной академии в 1999 г.
Публикация. По материалам диссертации опубликованы три научные статьи.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 155 страницах компьютерного текста, включает 31 таблицу, 9 рисунков. Состоит из введения, 8 глав, выводов и рекомендаций производству, списка использованной литературы (290 наименования, из них 28 на иностранном языке), приложения из 11 таблиц.
Работа выполнена под руководством доктора сельскохозяйственных наук, профессора В. В. Ивенина.
Автор выражает отдельную благодарность своей маме Н. Е. Нозиной за моральную и финансовую помощь; за техническую помощь в обслуживании и ремонте вычислительной и копировальной техники заведующему отделом ТСО А. Л. Ковтуну; за выполнение ряда агрохимических анализов инженеру ИСЦ М. П. Усовой, а также всем работникам АО «Горбатовское», кто помогал в закладке опыта.
Развитие научных основ механической обработки почвы
Среди всех приемов земледелия обработка почвы занимает совершенно особое место. Это наиболее древний прием. Он так же стар, как и само земледелие. Без обработки почвы нет и земледелия.
Обрабатывая почву теми или иными орудиями, мы ничего дополнительного не вносим в нее и не отчуждаем, но, тем не менее, свойства почвы, и в первую очередь, наиболее важное из них — плодородие, резко меняются.
Почва - живая, динамическая среда. Ход химических, физических и биологических процессов в ней в значительной мере определяется ее состоянием и, прежде всего, строением. Очень часто только этот фактор -характер строения - определяет такие важнейшие показатели плодородия, как наличие воды доступных растениям питательных веществ.
В результате правильной обработки серых лесных почв можно постоянно поддерживать в структурном состоянии их верхние слои, что имеет большое агропроизводственное значение.
Незаменимая роль обработки почвы на сегодня и в решении таких вопросов, как борьба с сорняками, многими вредителями растений и болезнями.
Не преувеличивая можно сказать, что правильным сочетанием различных приемов обработки удается не только повысить эффективное плодородие почвы, но и создать необходимые условия для наиболее полного использования его посевами. Чем выше естественное плодородие почв, тем большее значение приобретает обработка почвы (В. П. Нарциссов 1960).
Обработка почвы преследуют цели повышения эффективного плодородия почвы и создания наиболее благоприятных условий для роста и развития культурных растений. В системе обработки, прежде всего, лежит анализ природных условий зоны земледелия и таких важных показателей как продолжительность вегетационного периода, размер и распределение во времени осадков, колебание и уровень температуры, влажность воздуха и почвы (В. К. Сальников, 1978; С. И. Смуров. 1999).
Все начинается с пахоты, хоть и с предварительным лущением, но с пахоты. Как писал И. В. Комов (1789), пахота есть главное в земледелии дело.
В 30-40 годы В. Р. Вильяме (1949) признавал только культурную вспашку плугом с предплужником. Обосновывая это тем, что верхний слой почвы (до 10 см) распыляется, т.е. ухудшается за теплый период, а нижний улучшается, а поэтому необходимо их менять местами, т. е. пахать. Однако в то же время уже имелись данные А. Н. Лебедянцева (1921), которые свидетельствовали, что плодородие почвы улучшается от верхних слоев к нижним, а не наоборот. Это предположение было подтверждено опытами Л. Н. Барсукова (1953) с сотрудниками в 1952-56 гг., а позднее опытами Г. И. Казакова (1990), X. X. Хабибрахманова и Р. В. Лофтуллина (1990).
По мнению Т. С. Мальцева (1971) решающее значение в питании растений принадлежит верхнему слою почвы, в котором сосредоточена большая масса корней растений и поэтому не считал необходимым выравнивать по плодородию обрабатываемый слой почвы, а обрабатывать ее безотвально.
По данным Н. Н. Лебедевой (1986), Н. К. Шикулы, А. Ф. Гнатенко (1991) поверхностная и мелкая обработки дисковыми орудиями обеспечивают перемешивание и заделку органики, что улучшает условия для гумусообразования в верхних слоях. Е. И. Рябов (1990), В. Д. Хопренинов и др. (1989), Н. И. Картамышев, М. Н. Герасимов (1989), считают, что вспашка нарушает ход естественных биохимических процессов в верхнем слое почвы, а минимализация обработки исключает оборачивание пласта и сокращает механическое воздействие на почву, формирует условия, близкие к естественному режиму гумусообразования.
Почвенно-климагические условия в период проведения опьпов
Климат Нижегородской области умеренно континентальный, часто с холодной малоснежной зимой и умеренно жарким летом. Колебания температур между зимой и летом доходят до 80-86 (до - 48 зимой и до + 38 летом).
Среднегодовая температура воздуха Левобережья и центральных районов равна 3,1-3,4, в остальных - 3,5-3,8 тепла. В зимний период средняя температура января - 11,3 - 11,9, июля + 19.
Среднегодовые минимальные температуры имеют значения -31, - 34, абсолютный минимум температуры достигал — 41,— 45, абсолютный максимум + 35-38. Осенью переход к отрицательным температурам происходит между 29/X-2/XI.
Условия зимовки влияют на жизнеобеспеченность и урожай озимых культур.
Зимний период начинается чаще всего в сроки с 26 октября по 1 ноября. Наиболее холодным периодом зимы бывает, как правило, вторая половина января, первая половина февраля.
Средняя глубина промерзания почвы 80-100 см. Разрушение устойчивого снежного покрова происходит 12-14 апреля, а окончательный сход снега спустя 5 дней. Обычно от разрушения снежного покрова до поспевания почвы проходит 15-20 дней.
Образование устойчивого снежного покрова наблюдается 18-24/XI. Снег лежит 150-160 дней, достигая максимальной высоты ко второй декаде марта (30-40 см на полях), на востоке района снег обычно залегает менее равномерным слоем, с сугробами и оголенными местами. Средняя высота покрова здесь 25-30 см. В результате зимних оттепелей на полях нередко образуется ледяная корка. Почва промерзает до 70-90 см (под снегом). Запасы воды в снеге к началу снеготаяния составляют 100-120 мм, а на востоке района всего 70-80 мм. Полный сход снега происходит 12-16/IV.
Весенний переход температуры через 0 наступает в среднем 2-5/IV. Растения начинают вегетировать обычно 18-20/IV, а через 15 дней после этого (3-6/V) устанавливается температура 10 , начинается интенсивный рост растений, который продолжается до 17-19/IX. Оканчивается вегетация обычно 8-11/Х, продолжаясь 135-140 дней (на 7-9 дней больше, чем в Заволжье).
Лето (температура 15) наступает 30/V-5/VI и продолжается до 24-28 /VIII. Продолжительность летнего сезона в правобережье в среднем на 20 дней больше, чем на севере Заволжья. За теплый период года накапливается 2450-2550 положительных температур, а активных (выше 10) 2000-2150.
Продолжительность периода со среднесуточной температурой выше 0 увеличивается в направлении с севера на юг от 202-203 дней в левобережных, до 207-212 дней в правобережных районах.
Основным источником накопления почвенной влаги являются осадки.
Количество осадков выпавших в среднем за год, уменьшается в направлении с северо-запада (610-560 мм) на юго-восток (500-430 мм), 70-75% их выпадает в теплый период года. Сумма осадков за вегетационный период составляет 51-60% годового количества, причем в северо-западных районах 330-300 мм, в юго-восточных 270-230 мм. В наиболее сухое лето выпадает около 35-40% среднего многолетнего количества осадков, в более влажное -150-200%. Засухи и суховеи бывают, но не часто, за май и июнь в среднем бывает 4-8 дней с относительной влажностью воздуха 30% и менее. В летний период преобладают осадки ливневого характера.
Влажность почвы и запас продуктивной влаги
Наличие влаги нередко определяет уровень урожаев возделываемых культур. В Нижегородской области несмотря на хорошую обеспеченность осадками в осенний и зимний периоды, довольно часто наблюдаются продолжительные весенне-летние и осенние засухи. Одним из факторов регулирования увлажнения является предпосевная обработка почвы.
Полевые культуры требуют для создания урожая разного количества влаги и обладают разной способностью использовать ее из почвы.
Как показали наши исследования, влажность почвы в пахотном слое колебалась незначительно (табл. 4).
Наибольшее различие по влажности почвы под обработками было в 1998 году. Разница во влажности в начале вегетации яровых зерновых, слоя 0-20 см, наблюдалась между дискованием, боронованием на 4-5 см и культивацией на 4-6 см. В среднем за годы исследований влажность исследуемого слоя по всем видам обработок была примерно на одном уровне и составляла 10,2-10,6%.
Влажность слоя 0-50 см в годы исследования и в среднем за года от приемов обработки не зависела.
Различия во влажности между культурами по вариантам обработки не наблюдались, как в полуметровом, так и в слое 0-20 см.
К уборке яровых зерновых (табл. 5), как по годам, так и в среднем за три года зависимость влажности почвы от обработок по-прежнему не прослеживалась. Возделываемые культуры также не оказали воздействия на влажность почвы. В среднем за три года влажность почвы под ячменем в обрабатываемом слое составляла от 14,8 до 17,2%. Увеличение влажности в почве на делянках с дискованием вызвано более значительным разрыхлением почвы дисковой бороной в отличие от культивации и боронования. Так на ячмене эта разница составила 1,4%, под вико-овсяной смесью - 2%, под посевами овса - 2,1% на яровой пшенице -прослеживалась.
Разница во влагозапасе в начале вегетации яровых зерновых, слоя 0-20 см, наблюдалась в 1998 году межу всеми обработками, составив по культивации на 4-6 см 36,1 мм, по культивации на 8-10 см 38,5 мм, по боронованию на 4-5 см 37,3 мм, по дискованию на 10-12 см 40,7 мм (табл. 6). В 1999 году наибольший влагозапас в слое 0-20 см был под культивацией на 4-6 см — 18,6 мм, а наименьший под дискованием на 10-12 см - 13,8 мм, под культивацией на 8-10 см и боронованием результат был на одном уровне, составив 16,0 мм и 19,9 мм соответственно. В 2000 году влагозапас в слое 0-20 см составил под дискованием на 10-12 см 28,8 мм, а под культивацией на 4-6 мм 32,7 мм, разница составила около 4 мм. В среднем за годы исследований влагозапас исследуемого слоя по всем видам обработок был примерно на одном уровне и составлял 27,8-29,1 мм.
Количество воды, содержащееся, в слое 0-50 см под культивацией на 4-6 см было несколько выше, чем на других вариантах обработки почвы, составляя 91,6 мм, а на делянках с оставшимися обработками составляло 83,8-87,9 мм.
Различия во влагозапасе между культурами по вариантам обработки были следующими. В слое 0-20 см под вико-овсяной смесью количество влаги было меньше в 1998 году на 1,4 мм, в 1999 - на 2,7 мм, в 2000 году - на 3,4 мм, чем под всеми остальными культурами. В полуметровом слое также на вико-овсяной смеси количество влаги было меньше, чем на остальных культурах.
К окончанию вегетации, (табл. 7), количество содержащейся влаги в слое 0-20 см было меньше всего на делянках обработанных культиватором на глубину 4-6 см, составляя 39,5 мм, а наибольшим на участках, обработанных дисковыми боронами - 44,6 мм, которые из-за значительной глубины обработки позволяли осадкам в течение вегетационного периода проникать в почву более интенсивно.
