Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обработка почвы и ее воздействие на основные агробиологические свойства почвы и урожайность гороха
1.1 Хозяйственное и агроэкологическое значение гороха 8
1.2 Обработка почвы и урожайность гороха 11
1.3 Влияние обработки почвы на e основные агроэкологические характеристики
1.3.1 Структура почвы 19
1.3.2. Плотность почвы 21
1.3.3. Водопроницаемость почвы 24
1.3.4 Водный режим почвы 26
1.3.5 Азотный и фосфорный режимы почвы 28
Глава 2 Почвенно-климатические условия региона исследований 31
Глава 3 Объекты, методы и условия проведения экспериментов 36
3.1 Объекты и исследования 36
3.1.1 Объекты исследований 36
3.1.2 Схема размещения опытов и агротехника возделывания гороха
3.1.3 Методика проведения исследований 42
3.2 Агрометеорологическая характеристика периода проведения исследований
Глава 4 Влияние минимизации обработки почвы на показатели почвенного плодородия и урожайность гороха
4.1 Влияние приемов основной обработки почвы на агрегатный состав и водопрочность агрегатов
4.2 Плотность сложения пахотного слоя при различных обработках почвы
4.3 Изменение фильтрационной способности пахотного слоя под влиянием приемов основной обработки почвы
4.4 Динамика продуктивной влаги в зависимости от обработки почвы
4.5 Обработка почвы и азотно-фосфорный режим при возделывании гороха
4.6 Влияние приемов основной обработки почвы на урожайность гороха
Глава 5 Экономическая оценка приемов основной обработки почвы при возделывании гороха
Глава 6 Эффективность возделывания яровой пшеницы после гороха
Заключение 81
Предложения производству 84
Библиографический список
- Влияние обработки почвы на e основные агроэкологические характеристики
- Водный режим почвы
- Схема размещения опытов и агротехника возделывания гороха
- Плотность сложения пахотного слоя при различных обработках почвы
Введение к работе
Актуальность темы. Острой проблемой современного земледелия является неуклонное уменьшение плодородия почвы. Несмотря на внедрение почвозащитной системы земледелия, за 50 летний период ее использования содержание гумуса в плодородных черноземах Северного Казахстана уменьшилось на 30%, произошло изменение его фракционного и группового состава (Сапа-ров, Козыбаева, 2012). Причиной этого являются, прежде всего, эрозия и потеря органической массы при необоснованном применении механических обработок почвы, а также не всегда целесообразным высоким удельным весом пара в структуре использования пашни.
В современных экономических условиях, с появлением новых средств управления продукционным процессом и современной техники, ресурсосбережение выступает в качестве одного из важнейших направлений в структурной перестройке методов ведения сельскохозяйственного производства. В Акмолинской области, как и в целом по Северному Казахстану, в структуре использования пашни преобладают зерновые культуры. В Канаде в аналогичных с Казахстаном природных условиях за последние пятнадцать лет произошел переход на диверсифицированные системы растениеводства. В качестве основных культур для диверсификации выбраны зернобобовые и масличные культуры. В связи с особенностями почвенно-климатических условий Северного Казахстана, важным фактором высокорентабельного возделывания зернобобовых культур является разработка более эффективных ресурсосберегающих технологий возделывания с реализацией их потенциальной азотфиксирующей активности, урожайности и белковой продуктивности в соответствии с биологическими особенностями для конкретных экологических условий их возделывания.
Несмотря на высокие достоинства гороха, площади его возделывания все еще ничтожно малы в сравнении с зерновыми колосовыми культурами, отмечается относительно низкий и нестабильный по годам уровень урожайности данной культуры, что во многом объясняется недостаточной изученностью, и как следствие, отсутствием на практике оптимальных решений в вопросах выбора технологии возделывания, обработки почвы, интегрированной защиты растений и т.д.
Таким образом, необходимость более тщательного изучения культуры гороха, а также разработки современных сберегающих технологий его возделывания приобретает особую актуальность.
Цель исследований: изучить эффективность приемов основной обработки почвы под горох, их влияние на урожайность и основные агроэкологические параметры чернозема южного карбонатного Северного Казахстана.
Основные задачи:
установить закономерности изменения агрегатного состава, водопрочно-сти, плотности и фильтрационной способности почвы в зависимости от приема обработки почвы под горох;
изучить воздействие различных приемов обработки почвы на водный и питательный режим при возделывании гороха;
оценить роль изучаемых приемов основной обработки почвы в формировании урожая гороха;
дать экономическую оценку изучаемым приемам основной обработки почвы под горох;
- провести сравнительный анализ эффективности возделывания яровой
пшеницы по гороху и паровому предшественнику.
Научная новизна работы. Впервые на черноземе южном карбонатном в условиях засушливой степи Северного Казахстана проведено комплексное сравнительное изучение влияния разноглубинных приемов безотвальной обработки почвы вплоть до нулевой на основные агроэкологические показатели плодородия почвы и урожайность гороха. Установлено, что при переходе от глубокого рыхления к нулевой обработке водопрочность почвенных агрегатов увеличивается, коэффициент структурности поверхностного слоя почвы снижается, при этом плотность пахотного слоя перед посевом гороха возрастает, а фильтрационная способность уменьшается. Выявлено, что при щелевании и отказе от основной обработки почвы снижается непродуктивный расход влаги, как в допосевной период, так и в течение вегетации гороха. Определено, что с минимизацией обработки почвы содержание нитратного азота в слое почвы 0-40 см перед посевом гороха снижается.
Доказана возможность отказа от основной обработки почвы при возделывании гороха в зоне недостаточного увлажнения без потери урожайности культуры, при этом экономический эффект возрастает за счет снижения затрат. Показано, что при возделывании яровой пшеницы по предшественникам гороху и пару ее продуктивность находится практически на одном уровне.
Основные положения, выносимые на защиту:
при минимизации обработки почвы в условиях Северного Казахстана формируются агроэкологические условия, сберегающие плодородие чернозема южного карбонатного;
в условиях дефицита осадков экономически выгодно выращивать горох по необработанной с осени стерне по технологии прямого посева, что обеспечивает получение урожая не ниже, чем при обработках почвы;
урожайность звена севооборота горох - яровая пшеница не уступает звену пар - пшеница независимо от основной обработки почвы.
Практическая значимость работы. Показано, что при выращивании гороха в звене плодосменного севооборота горох - пшеница при дефиците атмосферных осадков на южном карбонатном черноземе возможно получение экономически оправданного урожая зерна на уровне 1,11-1,18 т/га. Установлено, что отказ от обработки почвы в звене горох - пшеница обеспечивает получение чистого дохода 8182 руб./га с рентабельностью производства, равной 58%, в сравнении с традиционным глубоким рыхлением. Выявлено, что повышение уровня плотности пахотного слоя почвы при минимизации её обработки положительно влияет на водный режим и не приводит к снижению урожайности гороха и последующей пшеницы.
Публикации результатов исследований. Материалы диссертации достаточно полно изложены в 7 печатных работах, 2 из которых опубликованы в журналах, рекомендованных списком ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству и библиографического списка. Работа изложена на 102 страницах машинописного текста, содержит 14 таблиц и 12 рисунков. Список литературы включает 177 наименований.
Влияние обработки почвы на e основные агроэкологические характеристики
Механическая обработка почвы – важнейший элемент системы агротехнических мероприятий для выращивания сельскохозяйственных растений. Воздействие рабочих органов машин и орудий на почву формирует в ней условия, наиболее благоприятные для произрастания культурных растений. Обработка почвы характеризуется разнообразием и универсальностью воздействия не только на почву, но и на растение, создавая гомогенный (однородный) по плодородию пахотный слой, что способствует быстрому формированию корневой системы. В процессе механической обработ 19 ки любой части пахотного слоя, прежде всего посевного (0-10 см), в почве формируется оптимальное строение (Мальцев, 1954; Бараев, 1975; 1978 и др.).
При механическом воздействии на почву уничтожаются вегетирую-щие сорняки и их проросшие семена, гибнут личинки вредных насекомых. Кроме того, приемы почвообработки способствует регулированию водного режима почвы, пополнению запасов почвенной влаги, сохраняя ее от бесполезного расходования в процессе физического испарения, а также успешно используется для удаления излишней влаги, одновременно улучшая воздушный и тепловой режимы почвы (Милащенко, 1978; Колмаков, Нестеренко, 1981; Власенко и др., 2003).
Основная обработка почвы – один из действенных факторов в улучшении и регулировании минерального питания растений. Заделывая органические и минеральные удобрения в различные по глубине части пахотного слоя или изменяя интенсивность микробиологических процессов варьированием способов обработки почвы, обеспечиваются наиболее оптимальные для культуры условия минерального питания (Вилесов, 1972; Ситников, 1979; Земледелие на равнинных ландшафтах …, 2003).
Одним из основных агроэкологических показателей плодородия почвы, согласно иерархии агрофизических характеристик, является е структура (Семенов, Петрова, 2004). Под структурой понимается совокупность агрегатов, различных по форме, размеру и водопрочности. Агрономически ценными являются агрегаты размером 0,25-10 мм. Размер и соотношение почвенных агрегатов имеет большое значение для создания оптимального строения пахотного слоя, плотности его сложения, а также водно-воздушного и питательного режимов почвы (Качинский, 1963; Ревут, 1972; Медведев, 1988).
В работах многих исследователей вопросам почвенной структуры уделяется особое внимание. Рассмотрим подробнее влияние приемов обработки почвы на качество почвенной структуры. Исследованиями А.А. Измаильского (1949), П.А. Костычева (1949) показано, что длительное применение вспашки под сельскохозяйственную культуру сопровождается разрушением структуры, образованием пыли и глыб, ухудшением вследствие этого водного режима и устойчивости почвы к эрозии. В сравнении с целиной, на пашне чернозема уменьшается содержание агрономически ценных агрегатов, снижается их водопрочность (Адерихин, 1964; Долгов, 1969), также снижается общая пористость, упрощается строение макроагрегатов. Замена вспашки на плоскорезные и поверхностные обработки в большинстве случаев оказывают положительное влияние на структурообразвание (Наумов, 1981; Пупонин, 1984; Ильин, Иваницкая, 1991). В зонах засушливого земледелия длительное применение глубоких безотвальных обработок способствует сохранению и улучшению почвенной структуры (Перфильев, Авдеенко, 1995). Имеется мнение, что многолетнее применение мелкой плоскорезной обработки способствует распылению верхнего слоя (Сдобников, 1988). К.И. Карпович, А.И. Якунин (2006), изучая примы обработки почвы, отметили, что наибольшее содержание водопрочных агрегатов формируется при поверхностной и нулевой обработках. В сравнении с вариантом вспашки на 25 см, на указанных вариантах снижалось содержание пылеватой фракции, и возрастал коэффициент структурности почвы. При изучении почвенной структуры в условиях отвальной, плоскорезной и поверхностной обработок на выщелоченном черноземе к посеву гороха отмечено увеличение агрономически ценных агрегатов и пылевидной фракции по вспашке, в связи с чем коэффициент структурности по этому варианту был несколько ниже (1,6), в сравнении с плоскорезной и поверхностной обработками (2,0-2,3) (Власова, 2011). В осенний период по всем вариантам обработок содержание ценных агрегатов уменьшалось на 5-6%. В опытах С.И. Смурова (2011) максимальное содержание агрегатов 0,25-10 мм перед посевом гороха было также по варианту вспашки (52,6%), при использовании культиватора и чизеля этот показатель снижался на 3,4%. К уборке содержание пылеватой и агрономически ценной фракции возрастало по всем вариантам. При этом варианты обработки зяби существенного влияния на фракционный состав не оказывали. Наблюдения за агрегатным составом в стационарных опытах ВНИИЗБК также показали, что при различных системах основной обработки почвы отрицательных изменений в е свойствах не происходит (Нечаев и др., 2009).
Применение минимальных и поверхностных обработок с измельчением и разбрасыванием пожнивных остатков в качестве мульчи является эффективным средством улучшения агрофизических свойств, повышению водо-прочности агрегатов и устойчивости е к проявлению эрозионных процессов (Малашенко, 1987; Медведев, 1988).
Из этого следует, что в оптимизации почвенной структуры и улучшения водопрочности агрегатов, как показывают многие исследования, минимальные и поверхностные обработки имеют существенное значение.
Наряду с изменением структурно-агрегатного состояния почвы, механическая обработка влияет на сложение пахотного слоя – плотность упаковки почвенных частиц. Плотность почвы является функцией структуры и микроструктуры и зависит от соотношения агрегатов разного размера, гранулометрического состава, содержания и состава гумуса и чутко реагирует на интенсивность механического воздействия (Казаков, 1997; Власенко и др., 2003). Для каждого типа почв существует своя характерная плотность, к которой она стремится. Каждой почве свойственна своя равновесная плотность (Ревут, 1969). Во второй половине ХХ века были проведены многочисленные точные опыты в контролируемых условиях, которые позволили установить, что большинство культурных растений отрицательно реагируют как на рыхлое, так и на избыточно плотное состояние почвы. Следовательно, наряду с равновесной существует оптимальная для каждого растения плотность, которая обуславливает выбор приема и интенсивность проведения механической обработки почвы (Долгов, Модина, 1969; Шапилов, 1982; Слесарев, 1984; Макаров и др.,1992).
Водный режим почвы
В засушливых регионах почвенная влага является основным лимитирующим фактором в получении высоких и стабильных урожаев сельскохозяйственных культур. Поэтому все агротехнические мероприятия должны быть направлены на максимальное накопление, сохранение и рациональное использование почвенной влаги. В этом ключе основная обработка почвы играет главную роль, создавая качественную структуру, оптимизируя плотность сложения и создавая условия для лучшей водопроницаемости.
Многие земледельческие районы характеризуются неравномерностью распределения атмосферных осадков в течение года, при этом осадки невегетационного периода составляют 30-50% годовой нормы, из которых почвой аккумулируются всего 25-40% (Бакаев, 1975; Холмов, Юшкевич 2006). Система обработки почвы и предшественник оказывают заметное влияние на накопление зимних осадков. В степной зоне с активной ветровой деятельностью варианты обработки почвы с оставлением стерни накапливают значительно больше снега в сравнении со вспашкой (Сдобников, 1964). Исследования А.А. Конева (1970), В.П. Панфилова (1976) также доказывают, что лучшие условия для усвоений осенне-зимних осадков и снижения эрозионных процессов создаются безотвальными обработками. Так, при применении плоскорезной обработки на выщелоченных черноземах увлажнение почвы к посеву составило 156,5 мм, что на 7,1 мм превышало запас влаги по вспашке (Интенсификация и ресурсосбережение …, 2006). Наименьшее увлажнение отмечалось при мелкой плоскорезной и нулевой обработке из-за повышения плотности и некапиллярной скважности, что оказывает отрицательное влияние на усвоение талых вод (Зинченко, Лысенко, 1980). Энергомкие обработки почвы на основе глубокого рыхления и вспашки способствуют как более полному усвоению невегетационных осадков, так и увеличению их потерь весной. В допосевной период потери влаги на обработанных вариантах в 1,5 раза превосходили варианты с минимальными и нулевыми обработками, при этом в течение вегетации увлажнение почвы на минимальной обработке и вспашке находятся на одном уровне (Земледелие на равнинных агроланд-шафтах …, 2003; Цветков, 2010). Подобные результаты были получены при сравнении плоскорезной обработки и необработанной с осени стерни, весенняя влагообеспеченность которых была на одном уровне (Зинченко, Лысенко, 1974). П.Т. Кибасов (1968), изучая влияние вспашки обыкновенных и карбонатных черноземов на влагонакопление, отметил, что с увеличением глубины обработки содержание продуктивной влаги увеличивалось, однако преимущество глубокой вспашки наблюдалось только весной, летом и осенью существенной разницы по вариантам не прослеживалось. В исследованиях Ф.Ш. Гарифуллина (1968), на карбонатных черноземах Башкирии глубокие обработки способствовали увеличению накопления влаги в слое 50-100 см, а их существенное преимущество прослеживалось в течение всего вегетационного периода. Если после применения отвальной, глубокой и мелкой плоскорезных обработок в почве аккумулировалось 75,8-41,5% влаги, то после щелевания этот показатель увеличился до 91,5%. Щели, нарезанные через 1,4 м на глубину 60 см, увеличивали впитывающую поверхность почти в 2 раза. В условиях Ставропольского края щелевание давало такой же эффект как и влагозарядковые поливы (Макаров и др., 1992; Холмов, Юшкевич, 2006). В условиях сухостепной зоны Саратовской области В.П. Волков (1963) установил, что запасы влаги за счет щелевания на глубину 40-45 см возрастали на 35-80 мм, что повышало урожай пшеницы на 80%.
По данным П.И. Аксенова (1969), щелевание карбонатных черноземов по зяби перед началом снеготаяния уменьшало поверхностный сток на 15-25% и обеспечивало прибавку урожая зерновых на 0,44 т/га. В исследованиях В.А. Чешко (1957 - 1967) щелевание способствовало проникновению влаги до 120-170 см, что на 50-70 см глубже, чем на контроле (цит. по Макаров и др., 1992).
Таким образом, несмотря на наличие большого экспериментального материала по изучению водного режима почвы в зависимости от систем е обработки, мнения исследователей не совпадают. Однако правильный выбор приема обработки почвы с учетом конкретных агроклиматических условий и почвенных характеристик способствует повышению влагозарядки.
Обработка почвы является одним из наиболее мощных факторов воздействия на питательный режим посредством трансформации поступающих в почву растительных остатков, их непосредственном размещении, регулирования процессов минерализации и гумификации (Сдобников, 1964; Кирюшин и др., 1991; Власенко, 1995; Куликова, 1997; Антонов, 2004).
Установлено, что при замене отвальной обработки плоскорезными наблюдается дифференциация пахотного слоя по плодородию и снижение запасов элементов питания, особенно азота (Зайцева, Охинько, 1976; Сдобников, 1964; Хамова и др., 1990). В нижней части пахотного слоя почвы при отсутствии отвальной обработки содержание нитратов в течение периода вегетации в 3-5 раз меньше, чем в том же слое при ежегодной вспашке (Барсуков, Забавская, Иванова, 1959; Сдобников,1964). При отвальной обработке содержание подвижных питательных элементов и микроорганизмов сосредоточено в слое 15-30, а при плоскорезной обработке – в слое 0-15 см (Моргун, Шикула, 1984; Власенко и др., 2003). Интенсивное рыхление почвы способствует усилению активности микроорганизмов и мобилизации основных элементов плодородия. В результате этого происходит минерализация органического вещества и дегумификация пахотного слоя (Чесняк, 1973; Шикула, Назаренко, 1990). В других источниках сообщается, что запашка верхнего слоя приводит к быстрой потере его биологической активности, поскольку анаэробные микроорганизмы оказываются в контакте с атмосферой, а аэробные перемещаются в нижний слой (Pontailler, 1978).
В отличие от вспашки, при безотвальной обработке происходит вос становление в верхней части профиля утерянного органического вещества, развиваются процессы иммобилизации азота. Сосредоточение растительных остатков в верхнем слое при минимальных и плоскорезных обработках обуславливает интенсивное размножение бактерий, усваивающих органичес кие и минеральные формы азота, особенно при благоприятных гидротер мических условиях, что приводит к временному ухудшению азотного режима (Татошин, 1980; Совершенствование зональных ..., 1982). По этой причине в первые годы внедрения минимальной обработки рекомендуется дополнительное внесение азотных удобрений в виде компенсирующего фона (Власенко и др., 1990). В дальнейшем, при длительном применении минимальных обработок прослеживается тенденция к повыше-нию содержания нитратов, в то время как длительное применение вспашки, наоборот, приводит к их снижению (Холмов, Юшкевич, 2006).
Под действием обработки почвы изменяются фосфатный и калийный режимы питания растений. По мнению С.С. Сдобникова (1968), Г.И. Казакова (1990), с применением плоскорежущих орудий и рыхлителей в верхнем слое почвы усиливается мобилизация и возрастает концентрация подвижных форм фосфора, что способствует повышению засухостойчивости и урожайности культур. В ряде исследований было выявлено отсутствие влияния приемов обработки почвы на фосфатный режим (Холмов, 1986; Чертков, Юшкевич, 2009).
Концентрация основных элементов питания в верхних слоях почвы способствует лучшей всхожести семян, большей стартовой скорости всходов, повышенной энергии роста в начальные стадии развития. Однако в дальнейшем, при пересыхании верхнаго слоя, растения начинают испытывать недостаток воды и пищи, в результате чего снижается урожайность (Сдобников, 1968), тем неменее, если к этому периоду корневая система достаточно развита, а подпахотные слои обеспечивают растение влагой, поглощение питательных веществ из пересохшего слоя не прекращается (Моргун, Шикула, 1984).
Схема размещения опытов и агротехника возделывания гороха
Исследования были проведены в 2009 - 2011 гг. на базе стационарного полевого опыта лаборатории точного земледелия Научно-производственного центра им. А.И. Бараева. Изучение влияния приемов обработки на основные агроэкологические параметры чернозема южного карбонатного и урожайность гороха осуществлялось в пятипольном плодосменном севообороте: горох – пшеница – пшеница – рапс – ячмень. Схема опыта включала 3 варианта зяблевой обработки почвы и один вариант без обработки почвы с соответствующими приемами предпосевной подготовки и посева гороха: - ежегодная глубокая плоскорезная обработка ПГ-3-5, на 25-27 см, снегозадержание СВУ-2,6, весной обработка БИГ-3а для выравнивания почвы и закрытия влаги; предпосевная обработка СКП-2,1, посев сеялкой СКП-2,1; - ежегодная мелкая плоскорезная обработка КПШ-9, на 12-14 см, снегозадержание СВУ-2,6, весной обработка БИГ-3а; предпосевная обработка на глубину заделки семян СКП-2,1, посев сеялкой СКП-2,1; - щелевание (ЩР – 4,5, расстояние между стойками 0,5 м), на 25-27 см, под горох, под остальные культуры севооборота оставление стерни без обработки; снегозадержание СВУ-2,6, обработка БИГ-3а, предпосевная обработка на глубину заделки семян СКП-2,1, посев сеялкой СКП-2,1; - без осенней обработки под все культуры севооборота; опрыскивание гербицидом Раундап макс, ВР с нормой расхода 2,5 л/га за три дня до посева по оставленной с осени стерне для борьбы с сорняками; посев комбинированной сеялкой СПП-4,2 (рабочий орган - чизель-диск).
Горох сорта Омский неосыпающийся высевали 20-26 мая, норма высева 1,0-1,2 млн. всхожих семян на 1 га, глубина заделки 5-6 см. В фазе ветвления культуры согласно технологии возделывания проводили обработку посевов гороха для подавления однодольных и двудольных сорняков баковой смесью гербицидов Фюзилад форте, КЭ с нормой расхода 1,0 л/га и Пульсар, ВР (0,5 л/га), расход рабочей жидкости - 300 л/га. Схема расположения опыта по изучению примов основной обработки почвы под горох в 2009-2011 гг. Полевой опыт заложен в трхкратной повторности, расположение делянок систематическое. Размер делянок 24,3 70 м, учетная площадь делянки - 148 м2. Варианты основной обработки почвы под горох закладывали с осени обработкой четвертой культуры под пятую. Варианты обработки почвы под пшеницу закладывали после уборки гороха, с сохранением расположения и размера вариантов.
Набор технологических операций по вариантам с механическими обработками пара (табл. 2), как предшественника под яровую пшеницу был также идентичен и включал в себя основную обработку (глубокое рыхление; щеле-вание; мелкую плоскорезную обработку), ранневесеннее боронование, механическую предпосевную обработку, посев, химическую обработку посевов против сорняков, уборку урожая.
При изучении влияния приемов обработки почвы под горох на агробиологические параметры чернозема южного карбонатного, урожайность гороха и последействие гороха на урожайность пшеницы был использован ряд лабораторных, лабораторно-полевых и полевых методов исследований. В полевых опытах велись наблюдения за динамикой продуктивной почвенной влаги, питательного режима, изменением объмной массы, фильтрационной способности пахотного слоя, а также агрегатного состава и водопрочности почвенных агрегатов.
Запас продуктивной влаги до глубины 1 м, по 10 см слоям почвы определяли по методике Н.М. Бакаева, И.А. Васько (1975) перед уходом в зиму, после схода снега, перед посевом и перед уборкой в 3-х кратной повторности по всем вариантам опыта. Объмную массу почвы (плотность сложения) по 10 см слоям до глубины 0,3 метра в 3-х кратной повторности перед посевом и после уборки по всем вариантам опыта определяли по методу Н.А. Качинского (Методы исследований..., 1986). Фильтрационную способность почвы (водопроницаемость) в период посев – уборка послойно, по 10 см слоям до глубины 0,3 метра в 3-х кратной повторности определяли по методу Н.А. Качинского (Методы исследований…, 1986 г). Агрегатный (гранулометрический) состав в период посев – уборка, определяли в слое 0-10 см в 3-х кратной повторности фракционированием в воздушно сухом состоянии по методу Н.И. Саввинова (Методическое руководство…, 1969). Водопрочность почвенных агрегатов определяли по методике М.И. Бакшеева в 3-х кратной повторности в слое почвы 0-10 см (Методическое руководство…, 1969). Химический анализ почвенных образцов проводили согласно общепринятым методам (Агрохимические методы..., 1975) Содержание нитратного азота перед посевом и после уборки в 10 см слоях почвы до глубины 0,4 м в 3-х кратной повторности с составлением смешанного образца определяли по Грандваль-Ляжу дисульфофеноловым методом, содержание подвижного фосфора из тех же образцов – колориметрическим методом. Учет урожайности гороха и пшеницы проводили парцеллярно, прямым комбайнированием, с приведением семян гороха к 100%-ной чистоте (ГОСТ 13586.2) и 14%-ной влажности (ГОСТ 13586.5). Экономическую оценку технологий возделывания гороха и пшеницы по гороху на фоне изучаемых приемов основной обработки почвы проводили в системе натуральных и стоимостных показателей с использованием нормативов и расценок, принятых для производственных условий соответствующего года. Данные результатов исследований обрабатывались методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа с помощью пакета программ AGROS (Мартынов, 1993).
Плотность сложения пахотного слоя при различных обработках почвы
Плотность сложения почвы оказывает существенное влияние на е водно-физические свойства, а также на рост, развитие и продуктивность возделываемых культур. В свою очередь она напрямую зависит от влажности почвы, соотношения агрегатов, гранулометрического состава, содержания и состава гумуса (Долгов, Модина, 1969; Бакаев, 1975; Слесарев, 1984; Макаров и др., 1992). Основная масса сельскохозяйственных растений отрицательно реагирует как на рыхлое, так и на избыточно плотное сложение почвы. Каждой культуре для реализации продуктивного потенциала необходима своя оптимальная плотность почвы (Власенко и др., 2003). Некоторые авторы свидетельствуют о несоответствии равновесной плотности пахотного слоя почвы требованиям сельскохозяйственных культур, такие почвы требуют рыхления для формирования благоприятного соотношения твердой фазы почвы, капиллярной и некапиллярной пористости. При соответствии равновесной плотности почвы требованиям культур регулирующее механическое воздействие на почву можно минимизировать вплоть до полного отказа от обработки (Макаров и др., 1992; Власенко и др., 2003).
Основная обработка почвы под горох должна обеспечивать благоприятный режим влажности и сохранение максимально возможного количества влаги к моменту цветения культуры. Известно, что процесс фиксации атмосферного азота может осуществляться лишь в аэробных условиях и при достаточном обеспечении влагой. Поэтому кроме создания оптимальной структуры почвы необходимо обеспечить ее влажность в пределах 60-70 % от полной влагоемкости (Алабушев и др., 2001).
Как уже упоминалось ранее (стр. 21), оптимальная плотность пахотного слоя почвы для южных карбонатных черноземов находится в пределах 1,05-1,2 г/см3. Зная оптимальные границы плотности данного типа почвы, а также е изменение под действием разных приемов основной обработки, можно регулировать взаимосвязанные с нею факторы плодородия и в первую очередь водный режим.
Наблюдения за динамикой плотности почвы в период исследований показали, что в цикле осень-весна, под воздействием гидротермических факторов (набухание, замораживание, оттаивание, высыхание) происходит разуплотнение пахотного слоя, однако в условиях изучаемых приемов обработки этот процесс протекает с различной степенью интенсивности .
Наиболее интенсивным, с точки зрения деформации и разрушения почвенного пласта, является вариант глубокой плоскорезной обработки, который оказывает равномерное разуплотняющее действие на 0-30 см пахотный слой, плотность которого перед посевом гороха составляла 1,10-1,20 г/см3. Применение мелкой плоскорезной обработки способствовало разрыхлению только 12-14 см слоя, при этом почва находящийся ниже режущей части рабочих органов, под действием массы орудия и инерционных сил подвергалась дополнительному уплотнению.
Плотность пахотного слоя почвы перед посевом по варианту без осенней обработки превышала оптимальные значения, установленные для зоны, на 0,05-0,12 г/см3 и составляла 1,25-1,32 г/см3, причем максимальное значение плотности, независимо от условий года, отмечено в слое 10-20 см (1,33-1,40 г/см3). Однако ввиду большого количества трещин на поверхности почвы, достигающих в глубину 50-70 см, этот факт отрицательного влияния на процессы влагонакопления не имел. Сток талых вод в период снеготаяния по данному варианту не наблюдался даже в годы со снежными зимами.
При обработке щелевателем почвенный профиль разрезается только в вертикальном направлении, а межщелевые пространства практически не подвергаются деформации, поэтому плотность почвы по данному варианту приближена к необработанной стерне и также превышает верхний порог оптимальных значений на 0,03-0,09 г/см3.
Обобщая полученные данные, можно заключить, что при снижении интенсивности обработки южного чернозема увеличивается е плотность (рис. 5). Так, в среднем за три года, наиболее рыхлое сложение почвы перед посевом (1,15 г/см3) было отмечено на варианте глубокого рыхления, более уплотненной оказалась необработанная с осени почва – 1,29 г/см3, мелкая плоскорезная обработка и щелевание занимали промежуточное положение.
Наблюдения за ростом и развитием растений гороха на вариантах с ще-леванием и необработанной стернй не выявили отрицательного воздействия повышенной плотности почвы, превышающей оптимальные значения для южных черноземов. При засушливой весне и практическим отсутствием осадков в июне и июле (2010 г.) на варианте без обработки почвы отмечалось отставание в развитии растений гороха на начальных стадиях роста, однако к фазе ветвления-бутонизации состояние посевов выравнивалось и не отличалось от остальных вариантов.
Глубокое промачивание подпахотных горизонтов черноземов южных карбонатных происходит за счет осенних осадков и преимущественно весенних талых вод. Решающее значение в этом играет фильтрационная способность почвы, которая может регулироваться приемами основной обработки. Известно, что изменение плотности сложения почвы в значительной степени влияет на фильтрационную способность, а, следовательно, и на эффективность использования атмосферных осадков (табл. 7).
Результаты наших исследований подтвердили прямую зависимость водопроницаемости почвы от е плотности, как перед посевом, так и перед уборкой. В весенний период четко прослеживалось снижение фильтрационной способности пахотного слоя почвы с нарастанием плотности ее сложения. Максимальной фильтрационной способностью обладала более рыхлая почва (вариант глубокого рыхления) – 0,81мм/мин. при плотности почвы, равной 1,15 г/см3. На варианте без обработки почвы скорость фильтрации снижалась почти в 7 раз и составила 0,12 мм/мин при плотности почвы 1,29 г/см3 (рис. 6).
Как упоминалось ранее, на варианте с прямым посевом увеличение данного показателя к уборке можно объяснить наличием большого количества трещин, которые в зависимости от погодных условий осени за годы наблюдений достигали глубины 50-70 см. На варианте мелкого рыхления увеличение фильтрации происходило в основном за счет разрыхленного и иссушенного слоя 0-10 см, и составило 2,9 мм/мин, в слоях 10-20 и 20-30 см фильтрация снижалась в 10 и 16 раз соответственно (Заболотских, Власенко, 2012). Таким образом, при отсутствии обработки почвы скорость фильтрации к уборке увеличилась в 4,5 раза, при мелком рыхлении – в 1,8 раз. При глу 60 боком рыхлении и щелевании значительных изменений в фильтрационной способности почвы от посева к уборке гороха не отмечено.
На основании приведенных данных следует подчеркнуть, что в засушливую осень изучаемые приемы обработки почвы обеспечивают высокую фильтрационную способность. В годы с большим количеством позднелетних и осенних осадков наиболее эффективно применение глубокой плоскорезной обработки и щелевания. Мелкая плоскорезная обработка существенно снижает скорость фильтрации в подпахотных слоях в сравнении с глубокими обработками. 4.4 Динамика продуктивной влаги в зависимости от обработки почвы
В засушливых условиях Акмолинской области высокие урожаи сельскохозяйственных культур, в том числе и гороха, обеспечиваются при условии достаточной влагообеспеченности растений в период вегетации. Транс-пирационный коэффициент гороха в среднем составляет 400-450, с колебаниями от 300 до 600, в зависимости от погодных условий (Минимальная и нулевая технологии …, 2010). Наибольший прирост растений гороха в высоту, а также накопление сухой массы отмечается в фазы бутонизации и до полного цветения. В большинстве лет в это время выпадают непродуктивные осадки до 5 мм, которые увлажняют только поверхностный слой почвы и быстро испаряются. В этот критический период растения в основном используют влагу из нижних слоев почвы, накопленную преимущественно за счет осенне-зимних осадков.
Наблюдения за снегоотложением в зависимости от приема обработки почвы под горох за годы проведения исследований показали, что оставление стерни с высоким срезом (25-30 см) на варианте без осенней обработки имеет практически одинаковую снегонакопительную способность, как и при проведении дополнительного агротехнического приема – снегозадержания – на вариантах с механической обработкой почвы (табл. 8). Кроме этого, характер накопления зимних осадков зависит от густоты стеблестоя и от качества проведения уборки.
