Содержание к диссертации
Введение
1 Научно-обоснованные системы обработки почвы 10
2 Условия проведения, объекты и методы исследований 50
2.1 Природно-климатические условия северной лесостепи Кузнецкой котловины 50
2.2 Погодные и почвенные условия в период проведения исследований 54
2.3 Объекты и методы исследований 65
3. Агрофизические и агрохимические свойства почвы, продуктивная влага 73
3.1 Агрофизические свойства почвы 73
3.2 Запасы продуктивной влаги в почве 77
3.3 Пищевой режим зерновых культур 84
4 Влияние способов основной обработки почвы на развитие корневой гнили яровой пшеницы и ячменя 102
5 Засорнность посевов 107
6 Урожайность зерновых культур . 117
7 Экономическая и биоэнергетическая эффективность технологических примов при возделывании зерновых культур в севообороте 133
Заключение 144
Предложения производству . 147
Библиографический список 148
Приложения 166
- Научно-обоснованные системы обработки почвы
- Погодные и почвенные условия в период проведения исследований
- Запасы продуктивной влаги в почве
- Влияние способов основной обработки почвы на развитие корневой гнили яровой пшеницы и ячменя
Введение к работе
Актуальность работы. В условиях Сибири на протяжении длительного времени рассматриваются пути совершенствования систем обработки почвы. При этом остаются до конца нерешёнными вопросы адаптивности минимальных и нулевых обработок почвы к конкретным почвенно-климатическим условиям.
Необходимость перехода в Кемеровской области на минимальные и нулевые обработки при возделывании сельскохозяйственных культур определяется значительными (663 тыс.га) площадями, подверженными водной и ветровой эрозии, снижением плодородия почвы. Обоснованием применения ресурсосберегающих технологий является установленная закономерность — почвы с высоким содержанием гумуса не нуждаются в интенсивных обработках для регулирования агрофизических процессов. К таким почвам относятся выщелоченные чернозёмы.
Для современного сельскохозяйственного производства необходима научно обоснованная система ресурсосберегающих способов обработок почвы (нулевые, безотвальные, минимальные) с использованием современных почвообрабатывающих машин и посевных комплексов.
Цель исследований. Установить влияние способов основной обработки и технологических приёмов подготовки выщелоченного чернозема на потенциальное и эффективное плодородие в условиях северной лесостепи Кузнецкой котловины.
Задачи исследований: 1. Провести сравнительную оценку влияния различных технологий обработки почвы в зернопаровом севообороте с чистым и сидеральным паром на:
агрофизические свойства почвы (плотность, пористость, агрегатный состав);
питательный режим (нитратный азот, подвижный фосфор, калий);
микробиологическую активность;
развитие корневых гнилей;
урожайность зерновых культур;
экономическую и биоэнергетическую оценку.
Научная новизна. В условиях северной лесостепи Кузнецкой котловины впервые в зернопаровом севообороте установлено положительное влияние мелкой (на 10-12 см) плоскорезной основной обработки почвы при посеве СЗП - 3,6, а также минимальной и нулевой технологий подготовки почвы с использованием посевных комплексов «Кузбасс-4,8» и «Томь-5,1» на агрофизические, агрохимические свойства выщелоченного чернозёма, урожайность зерновых культур.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
В четырёхпольном зернопаровом севообороте:
- плоскорезная основная обработка выщелоченного чернозёма на глубину 10-12 см по предшественнику горох под ячмень, по чистому и сидеральному пару под пшеницу способствует увеличению содержания в почве в период ве-
гетации нитратного азота, уменьшению развития корневых гнилей, повышению урожайности на 0,35-0,49 т/га, в сравнение с отвальной;
- поверхностные, минимальные и нулевые технологии с использованием посевных комплексов «Кузбасс-4,8», «Томь-5,1» обеспечивают улучшение агрофизических свойств, оптимизацию питательного, водного, воздушного режимов выщелоченного чернозёма, и получение урожайности зерновых культур 3,79-4,58 т/га при рентабельности 108-155%.
Практическая значимость и реализация результатов исследования. Предложена комбинированная система обработки выщелоченного чернозёма в зернопаровом севообороте с чистым и сидеральным паром, основанная на замене традиционной вспашки на минимальную и нулевую технологии возделывания зерновых культур при комплексной защите растений, обеспечивающая сохранение и улучшение плодородия почвы, формирование урожайности зерна 4,4 т/га при себестоимости -1,9 тыс. руб./т. Экономическая и биоэнергетическая оценка обосновывает целесообразность перехода на минимальные и нулевые технологии, предусматривающие отсутствие или мелкие плоскорезные основные обработки почвы на глубину 10-12 см при посеве посевными комплексами «Кузбасс-4,8» и «Томь-5,1».
Результаты исследований нашли отражение в рекомендациях: «Современные гербициды и протравители семян при защите яровой пшеницы в условиях Кемеровской области» (2006), «Потенциальные возможности яровой пшеницы при возделывании по интенсивной технологии в лесостепи Кемеровской области» (2008), «Почвозащитное земледелие в Кузбассе» (2009), «Защита посевов зерновых культур от болезней: результаты исследований» (2009), «Пестициды для защиты яровой пшеницы» (2009), «Прямой посев при нулевой обработке почвы» (2009).
Проведена производственная проверка и внедрение элементов технологии возделывания пшеницы и ячменя в хозяйствах Кемеровской области: ООО «Златозара» Крапивинского района, СПК «Береговой», КФХ «Евдокимов» Кемеровского района. В результате внедрения ресурсосберегающей технологии обработки почвы получена чистая прибыль с одного гектара 2870-3650 руб.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на международных (Кемерово, 2006, 2009; Новосибирск, 2010; Екатеринбург, 2011), областных, районных агрономических конференциях Кемеровской области (2005-2012 гг.), заседаниях Технического совета при Департаменте сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности по Кемеровской области (2005-2012 гг.), заседаниях Учёного совета ГНУ Кемеровский НИИСХ Россельхоза-кадемии (2005-2013 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в т.ч. четыре в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном Высшей аттестационной комиссией, одна в Международном научно- исследовательском журнале.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, библиографического списка из 183
источников отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 193 страницах компьютерного текста, содержит 42 таблицы, 23 рисунка и 19 приложений.
Личный вклад соискателя. Диссертационная работа является результатом обобщения и многолетних исследований автора, которые проводились с 2005 по 2012 гг. на полях отдела почвозащитного земледелия Кемеровского научно-исследовательского института сельского хозяйства.
Автор выражает глубокую признательность директору Кемеровский НИ-ИСХ, кандидату сельскохозяйственных наук Лапшинову Н.А.; научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук, Пакуль В.Н. за консультации при проведении исследований и работе над диссертацией; кандидату сельскохозяйственных наук Буренку В.П.; сотрудникам отдела почвозащитного земледелия: Язевой Л.А., Божановой Г.В., Гуськовой О.А. и Молодых Г.И. за помощь, оказанную при проведении экспериментов.
Научно-обоснованные системы обработки почвы
Отечественное и зарубежное земледелие всегда было тесно связано с развитием систем земледелия или, как говорил А. В. Советов, разных форм, «в которых выражается тот или другой способ землевозделывания. Эти формы, - указывал он еще в 1867 г., - неподвижны: они изменяются сообразно с развитием страны. Только время, в которое совершаются подобные изменения, для разных стран бывает различно. Земледелец бережет производительные силы земли, изыскивает разные способы к ее улучшению, удобряет, осушает е - словом, прибегает к таким средствам, о которых при прежней форме земледелия он никогда и не думал (Советов, 1950). Тысячелетиями земледелие базировалось только на практической основе, на накоплении и передаче производственного опыта от одного поколения к другому без каких-либо теоретических обобщений. Так, за 150-200 лет до новой эры разные писатели в своих произведениях по сельскому хозяйству давали советы. Марк Поций Катон (234-149 гг. до н. э., Римская империя) в своем трактате (практическое руководство по сельскому хозяйству) писал: «Яровую пшеницу следует сеять в том месте, которое ты не смог засеять во время и которое может по тучности своей, не отдыхая, ходить под посевом. Какие злаки удобряют ниву: люпин, бобы, вика. Что такое хороший уход за полем? Хорошая пахота. А во-вторых? Пахота. А в – третьих? Унаваживание. Когда пашешь хлебную ниву, паши хорошо и своевременно; разными бороздами не паши» (Катон Марк Поций.,1950). Колумелла (латинский писатель) поддерживает Катона: «Пахать надо, проводя борозды столь густо и часто, чтобы с трудом можно было разобрать, в какую сторону шел плуг. После нескольких перепашек земля на пару превращается в порошок, так что после посева приходится разбивать очень мало глыб, а то и вовсе не приходится» (Колумелла, 1970). У М.Т. Варрона (римский писатель и ученый) в произведении «Сельское хозяйство» так же чувствуется забота о земле. Он пишет, что некоторые растения следует сеять не столько ради нынешнего дохода, сколько ради будущего года, потому что срезанные и оставленные, они улучшают землю. Так, принято запахивать вместо навоза люпин, когда на нем еще нет стручочков, а иногда и бобовые стебли, если дело не дошло до того, что выгоднее собрать зерно (Катон Марк Поций, 1950. С.7).
Системы земледелия, применявшиеся в Западной Европе до конца 18 столетия, а в России и в 19 столетии, формировались эмпирически. В наиболее экстенсивных (примитивных) системах земледелия в обработке и под посевами находилась незначительная часть пригодных к пахоте земель и, как правило, исключительно под зерновые культуры. Оставляли пашню в залежь или перелог обычно после 3-4-летнего использования. Происходило это, как отмечал П. А. Костычев, не потому, что почва истощалась, а прежде всего вследствие сильного засорения посевов сорняками, с которыми земледелец не мог бороться, а также в результате распыления верхнего слоя почвы и ухудшения ее водных свойств (Костычев,1951).
При зарастании заброшенной пашни многолетними травами она очищалась от сорняков, в почве увеличивалось содержание гумуса и азота, она постепенно становилась структурной. В условиях примитивной агротехники, отсутствия удобрений и малого наличия тягловой силы использование природы, как главного средства повышения плодородия почвы, было единственно возможным, хотя и определяло чрезвычайно экстенсивный и малопроизводительный уровень сельского хозяйства. На смену примитивным системам пришли более интенсивные и прежде всего паро-переложная и паровая. Причины создания и перехода к новым системам были различны. Одна из причин – это рост населения и ограниченная земельная территория, что не позволяло расширять площадь под посевы. Другой существенной причиной была очень большая трудоемкость освоения земель из-под леса. Переход к паровой системе позволил резко расширить площади посевов и увеличить производство зерна. Но история земледелия показала, что пар без удобрений (да к тому, же поздний, так как на нем пасли скот) не стал средством восстановления плодородия почвы и очищения ее от засоренности. Навоз использовали редко и небольшими дозами.
У паровой системы земледелия были два крупных недостатка. Под паром находилось много пашни (обычно от 1/3 до 1/2) и в посевах отсутствовали кормовые культуры. Производство кормов базировалось исключительно на использовании сорных трав паровых полей и природных кормовых угодий, которые не улучшались и были малопродуктивны. Постоянный недостаток кормов при паровой системе практически означал невозможность повышения продуктивности животноводства.
Первый русский агроном А.Т. Болотов (1771) отмечал этот недостаток. Он обращал внимание на необходимость более тесной связи полевого хозяйства со скотоводством, для чего рекомендовал освоить 7-польные севообороты с тремя полями перелога. Основные положения плодопеременной системы земледелия были сформулированы лишь во второй половине 18-го столетия А. Юнгом (Англия), А. Тэером и другими агрономами того времени Из русских ученых много сделали в развитии учения о плодосмене А. Т. Болотов (1738-1833 гг.) и И.М. Комов (1750-1792 гг.). Сущность плодопеременной системы сводилась к соблюдению следующих правил: - все сельскохозяйственные угодья занимают посевами (отказ от черного пара); - возделывают не только зерновые культуры («истощающие» почву), но и пропашные и многолетние бобовые травы («обогащающие» почву, по мнению авторов плодопеременной системы) в равной пропорции; - недопустимо повторение в посеве на одном месте культур одной группы даже два года подряд, культуры «обогащающие» и «истощающие» необходимо ежегодно чередовать; - природные кормовые угодья используют под пашню, где может быть организовано производство кормов. Русский агроном-экономист конца 19 - начала 20 столетия А. С. Ермолов по поводу оценки различных систем земледелия высказывал оригинальные мысли. Сущность их сводилась к тому, что нет не безусловно хороших, не безусловно плохих систем земледелия, каждая система земледелия хороша, если она соответствует времени, местным условиям и обеспечивает чистый доход (Ермолов, 1901; Крохалев, 1960).
В Сибири в давние времена бытовала переложная система земледелия. Крестьянин распахивал целину, в течение трех-четырех лет использовал ее, а потом забрасывал, пахал другое поле, и к первому возвращался лишь через несколько лет. Использование земли, таким образом, было крайне неинтенсивным. Достаточно сказать, что в 1909 г. вся Томская губерния, куда входили Алтайский край, Новосибирская, Кемеровская и Томская области, сеяла всех культур немногим больше, чем 2,5 миллиона десятин (2645204), в том числе яровой пшеницы – один миллион с четвертью, точнее –1227795. Безусловно, на таких просторах можно было устраивать и перелоги. Но при таком использовании земли нельзя было получить большое количество продуктов растениеводства и животноводства. Во всей губернии насчитывалось 2100 тысяч голов крупного рогатого скота, включая и рабочих волов, которых в структуре стада было не менее половины от всего поголовья. Рабочих волов не забивали, следовательно, не так уж много производили мяса (Наливайко, 1962).
Погодные и почвенные условия в период проведения исследований
Для характеристики погодных условий в годы проведения исследований использовались два основных показателя: количество атмосферных осадков и сумму эффективных температур. Вегетационный период 2005 года характеризовался существенным недостатком влаги и повышенными среднесуточными температурами. В мае выпало 13 мм осадков при среднесуточной температуре 10,5 C. Гидротермический коэффициент в фазу всходы – кущение составил 0,8 (приложение 2). В июне среднесуточные температуры воздуха также превышали среднемноголетние показатели на 1,6 C, количество осадков ниже нормы на 12 мм. В целом период характеризовался недостатком влаги, ГТК=0,14 - 1,08. Особенностью 2006 года в зоне северной лесостепи являются низкие среднесуточные температуры в первой и третьей декадах мая, с выпадением осадков ниже нормы на 20,5 % (рисунок 1). В первой декаде июня выпало 5 мм осадков, что составляло 33,4 % от среднемноголетних показателей, среднесуточная температура за этот период 18,7C (+ 3,7C к норме). Сочетание высоких температур с недостатком влаги оказало отрицательное влияние на рост и развитие растений. Выпадение осадков во второй и третьей декадах июня (58 мм) улучшило состояние растений, но негативное влияние оказали высокие дневные температуры (до 30C. и выше). Среднесуточные температуры в третьей декаде июня на 4,6C выше среднемноголетних показателей. Существенное количество осадков выпало в первой и третьей декадах июля – 100 мм, что в 2,3 раза выше нормы, но во второй декаде июля осадков практически не было – 4 мм (фаза молочной спелости). Август характеризовался пониженными среднесуточными температурами (ниже нормы на 1,3-2,5C), с количеством осадков в пределах среднемноголетних показателей. Уборка проходила в сложных метеорологических условиях, так как частые затяжные дожди ее сдерживали. В 2007 году в третьей декаде мая и первых двух декадах июня, отмечены низкие температуры с повышенным количеством осадков, температура воздуха ниже среднемноголетней на 2,6C - 4,3C. Третья декада июня по количеству осадков и среднесуточной температуре воздуха на уровне среднемноголетней. Повышенное количество осадков способствовало переуплотнению почвы, что сказалось на росте и развитии растений. В первой и второй декадах июля погода была благоприятная (среднесуточная температура выше нормы на 2,7C -2,4C), с обилием осадков. В первой декаде августа было повышенное количество осадков (145 % нормы) и прохладная погода во второй декаде.
Особенностью 2008 года являлись высокие температуры во второй декаде мая (+5,9C к норме), с выпадением осадков ниже нормы на 8 мм. Сочетание высоких температур с недостатком влаги оказало отрицательное влияние на рост и развитие зерновых культур в период всходов . В первой и второй декадах июня выпало 57 мм осадков, что улучшило состояние растений. В третьей декаде июня среднесуточная температура повысилась до 19,1C. Вторая, третья декада июля и первая декада августа характеризовались также высокими среднесуточными температурами, превышение к среднемноголетним показателям составило 0,9-2,4C. Третья декада августа была по температуре и влаге близка к норме, что позволило убрать урожай в сухую погоду. Особенностью 2009 года являлась высокая влагообеспеченность в период вегетации, перенасыщенность почвы влагой. Третья декада мая холодная: отклонение от нормы составило на 1,3C ниже среднемноголетней, с повышенным количеством осадком (150%). На период всходов в начале июня температура воздуха была на уровне среднемноголетней с большим количеством осадков на 84 % выше нормы. Вторая и третья декады июня холодные, на 3,9-4,4 C ниже нормы. Третья декада с затяжными дождями (156 % нормы), что отразилось на развитии растений яровых зерновых культур и привело к удлинению вегетационного периода. В период фазы цветения, когда формируется будущий урожай (первая и вторая декады июля) температура на уровне среднемноголетней 18,6-20,7C, обеспеченность влагой высокая. Затяжные дожди первой декады августа (в два раза выше нормы) и температурный режим в пределах нормы способствовали развитию болезней. Уборка проводилась в первой декаде сентября при благоприятных погодных условиях. В 2010 году в период посев-кущение ГТК составил 0,9 , что говорит о существенном недостатке влаги. Низкая обеспеченность влагой отмечена в первой декаде июня (11 мм при средней многолетней 16 мм) и в третьей декаде – 8 мм (средняя многолетняя – 25 мм) в июле наблюдалось избыточное увлажнение (ГТК =2,6). Условия уборки зерновых культур в августе были сложными. Пониженные температуры воздуха (на 2,2-1,9C ниже нормы) сочетались с избыточным количеством осадков (ГТК =1,5). Поэтому уборка зерновых растянулась до октября. 2011 год характеризуется низкими среднесуточными температурами в первой декаде мая (-1,4C). Во второй и третьей декадах показатели выше среднемноголетних, соответственно на 21,2% и 16,6%. В июне среднесуточная температура воздуха была на 3C выше среднемноголетней, в июле на 2C, кроме второй декады, где среднесуточная температура была немного выше среднемноголетней. В августе и сентябре среднесуточная температура воздуха на уровне среднемноголетней температурой. В первой декаде июня осадков выпало очень малое количество: 11 и 3 мм – соответственно. Во второй декаде июля выпало только 2 мм, а в августе – немного выше нормы. В сентябре первая и третья декады были дождливыми. Число часов солнечного сияния превышало норму в мае на 83, в июне на 81, в июле на 22, что отрицательно сказалось на выживаемости растений, особенно в первые фазы развития. Условия 2012 года характеризовались как неблагоприятные для роста и развития зерновых культур. В целом весь вегетационный период присутствовала жсткая водная и воздушная засуха. Гидротермический коэффициент в мае – 1,04, июне – 0,26, июле – 0,22 . Среднесуточные температуры превышали в июне и в июле среднемноголетние показатели на 5 и 30С. Дневные температуры поднимались выше 300С. С фазы кущения началось подгорание растений яровой пшеницы и ячменя и постепенная гибель значительного их количества. До фазы колошения листья по ярусам, у сохранившихся растений, приобрели жлтый цвет. Продуктивные осадки, выпавшие 3 августа, способствовали наливу зерна у выживших растений. В сложившихся погодных условиях сохранность растений яровой пшеницы и ячменя в посевах составила от 20-40%. Отсутствие благоприятных условий в период вегетации зерновых культур негативно сказалось на формировании их урожайности.
Запасы продуктивной влаги в почве
Плотность почвы – важное физическое свойство, определяющее ее пористость, соотношение водной и воздушной фаз и условия снабжения растений почвенной влагой, растворенными в ней питательными веществами и воздухом. По И.В. Ревуту «…плотность, или сложение почвы оказывает влияние непосредственно на рост и продуктивность растений, поэтому ее можно рассматривать как элемент плодородия почвы». Плотность почвы (объемная масса) - это масса единицы ее объема в естественном сложении. При определении плотности рассчитывают массу почвы в определенном объеме со всеми порами, имеющимися в почве. Плот ность характеризует взаимное расположение почвенных частиц и агрегатов и выражается в граммах на 1 см 3. Она зависит от гранулометрического со става, содержания органического вещества и структурного состояния почвы. Самые рыхлые почвы – структурные, в которых содержится свыше 70 % комочков крупнее 0,25 миллиметров. В верхних горизонтах черноземных почв плотность составляет 1,0-1,2 г/см3; в нижних – 1,3-1,6 г/см3. У почв с небольшим содержанием гумуса плотность около 1,3-1,6 г/см3 . В нижних горизонтах почв, с плотным сложением, она составляет 1,6-1,8 г/ см3. В среднем плотность твердой фазы у большинства почв равна 2,50-2,65 г/см3 и изменяется в зависимости от указанных причин. Чем больше гумуса содержит почва, тем меньше плотность твердой фазы. Так, чернозем с 10 % гумуса имеет плотность твердой фазы около 2,4 г/см3, а дерново-подзолистая почва с 2,5 % гумуса – 2,6 г/см3 (Ревут, 1968). Наивысшие урожаи яровых зерновых на среднесуглинистых черноземах Западной Сибири по данным А. И. Шевлягина, обеспечивались при объемной массе пахотного слоя 1,1-1,2 г/см3 (Шевлягин, 1961). В опытах других исследователей показана целесообразность создания для яровых культур пахотного слоя с плотностью 1,0-1,1 г/см3 и даже 1,2-1,3 г/см3 (Кузнецов, Вилесов, 1968; Орлова, 1978; Агрофизическая характеристика…, 1976).
За годы исследований (2005-2009 гг.), за полную ротацию зернопаро-вого севооборота (пар – пшеница – горох – ячмень с подсевом донника и без подсева) способ основной обработки не оказал влияния на плотность почвы, при использовании сидеральной культуры (донник) имеется тенденция к е снижению – 1,06-1,09 г/см3, по чистому пару – 1,08-1,12 г/см3 (таблица 10).
Установлено, что при плоскорезной глубокой, плоскорезной мелкой и нулевой основных обработках почвы увеличивается количество агрономиче ски ценных частиц в сравнении с отвальной вспашкой: по сидеральному пару на 4,2-5,2%, по чистому пару на 3,8-5,3%. Независимо от способа основной обработки почвы в среднем по предшественнику количество агрономически ценных частиц выше по сидеральному пару на 5,9%, в сравнении с чистым паром. Наиболее значительное влияние на показатели агрофизических свойств оказали предшественники (чистый и сидеральный пар), доля влияния данного фактора на плотность почвы – 70,0%, агрегатный состав – 74,9%, общая пористость – 77,0%. Одним из факторов снижения урожайности зерновых культур является переуплотнение почв. При изучении различных технологий подготовки почвы (2007-2009 гг.) за период вегетации яровой пшеницы и ячменя отмечено, что при применении нулевой - плотность почвы не увеличилась, 1,1-1,14 г/см3, классическая 1,07-1,09 г/см3, поверхностная 1,09 г/см3, минимальная 1,09-1,12 г/см3 (таблица 11). Данные показатели не превышают оптимальных значений плотности почвы для возделывания зерновых культур и имеют низкую вариабельность при минимальной и нулевой технологиях подготовки почвы по чистому и сидеральному пару, V = 2,6 – 14,0%, по предшественнику горох, V = 2,45 – 4,0%. . Таблица 11 - Агрофизические свойства почвы при возделывании зерновых культур по технологиям подготовки почвы, ГНУ Кемеровский НИИСХ, 2007-2009 гг.
Агрегатный состав почвы при различных технологиях подготовки почвы, 2007-2009 гг. (средние показатели по двум предшественникам). В зависимости от условий года при минимальной и нулевой технологиях подготовки почвы количество агрономически ценных частиц варьирует незначительно по чистому пару, V = 2,56 - 3,21% и в средней степени по сидеральному, V = 12,9 - 14,0%.
Установлено влияние технологий подготовки почвы на е плотность -61,1%, степень влияния предшественника - 20,4%. Высока доля влияния фактора технологий подготовки почвы на агрегатный состав почвы - 77,5%, предшественника - 16,4%. Степень влияния факторов (технология подготовки почвы и предшественник) на пористость почвы соответственно 54,1% и 41,5%.
В процессе длительного сельскохозяйственного использования выщелоченных чернозмов наметилась устойчивая тенденция уменьшения их гумусового слоя, количества агрономически ценных частиц, снижается их водопрочность, возрастает содержание пылеватой и глыбистой фракций, снижается общая пористость почвы (Бурлакова, Пивоварова, 2005). Сегодня вс больше внимания уделяется ресурсосберегающим технологиям, основанным на минимальных и нулевых обработках почвы, где идт накопление влаги, органического вещества в корнеобитаемом слое почвы (Халиуллин, Киекбаев, Лукъянов, Гайнуллин, 2010). Земля, как основное средство сельскохозяйственного производства, в отличие от всех прочих, не обязательно изнашивается при повышении продуктивности, а, напротив, способна повышать свое плодородие, при условии применения технологий, обеспечивающих защиту почв от эрозии, предотвращающих миграцию питательных веществ за пределы корнеобитаемого слоя, препятствующих разрушению агроэкономической ценной структуры пахотного слоя, переуплотнению и снижению биологической активности почвы (Ситников, 1990). При минимальной технологии (поверхностная обработка на глубину 5 7 см) верхний рыхлый слой почвы легко пропускает воздух. Оказывается, на границе между прогретой солнцем поверхностно обработанной и более холодной необработанной частями почвы происходит конденсирование влаги воздуха, около 16 т на каждый гектар. Вместе с, так называемой "дневной росой", в почву доставляется около 60 кг/га азота воздуха - этого вполне достаточно, чтобы полностью покрыть потребности растений в азоте (Тараторкин, 2011). Важным условием накопления осеннее-зимних осадков является сохранение на поверхности почвы стерни и соломенной мульчи (Бакиров, 2008). Переход на минимальную технологию, а затем и нулевые обработки почвы начинается с уборочной кампании, в ходе которой, измельченные пожнивные остатки равномерно распределяются по полю. В результате формируется почвозащитное покрытие, которое противостоит ветровой и водной эрозии, обеспечивает сохранение влаги, препятствует произрастанию сорной растительности, способствует активизации почвенной микрофлоры, является базисом для возобновления плодородного слоя и повышения урожайности культур (Система Noill…, 2012). Оптимальные запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в период вегетации растений находятся в пределах 100-200 мм. Запас влаги в метровом слое более 250 мм характеризуется как избыточный, а менее 60 мм – недостаточный.
Влияние способов основной обработки почвы на развитие корневой гнили яровой пшеницы и ячменя
Известно, что даже при достаточно большом наличии в почве воды, необходимых элементов питания и других факторов жизни нельзя получить высокого урожая, если посевы не будут защищены от поражения болезнями, повреждения вредителями и различными токсинами, при сильной засоренности их сорняками. Дж.У. Кук по этому поводу писал: « Болезни могут столь же значительно снижать урожаи, как и недостаток питательных веществ, и они часто изменяют отзывчивость на удобрения» (Кук, 1970). В Кемеровской области посевам зерновых культур наиболее ощутимый вред наносят ржавчинные заболевания, головня, мучнистая роса, септориоз. Но, если эти болезни в сильной степени проявляются не каждый год и зависят от погодных условий, то сильное поражение корневыми гнилями, чаще всего, отмечается при низкой культуре земледелия. Несоблюдение чередования культур в севооборотах, посев по зерновым предшественникам, разрушение структуры почвы и ее истощение создают неблагоприятные условия для роста и развития растений, способствуют накоплению патогенных грибов в почве, что и приводит к ежегодному проявлению заболевания и резкому снижению урожая. Корневая гниль хлебных злаков – инфекционное заболевание, вызываемое полупаразитными грибами (одним или комплексным) из родов: Helminthosporium, Fusarium, Ophiobolus, Cercosporella и др., приводящее к загниванию растений или поражению сосудистой системы, в результате чего происходят угнетение растений, пожелтение и засыхание листьев, белостебельчатость, белоколосица, задержка колошения, щуплость зерна и пустоколосость, а также гибель продуктивных стеблей. Инфекционное начало корневых гнилей накапливается в почве (особенно при бессменном возделывании хлебных злаков) на растительных остатках; в ряде случаев возможна передача инфекции с семенами.
В борьбе с корневой гнилью большое значение имеет агротехнический способ, как наиболее доступный для широкой производственной практики, не требующий дополнительных затрат, эффективный и безопасный для окружающей среды. При учете поражения растений корневыми гнилями отмечено, что ячмень по всем вариантам имел более сильное поражение, чем пшеница (таблица 19, рисунок 14).
В среднем, развитие корневой гнили ячменя по плоскорезной мелкой обработке и варианту без обработки было более слабым 15,4-17,3% в сравнении с отвальной обработкой, 17,4-19,2%. При этом вариабельность показателя на плоскорезной мелкой и нулевой обработках 10,0-23,1%, при отвальной вспашке 27,8-29,9%. Пшеница меньше поражалась при плоскорезных обработках на глубину 10-12 см. По всем вариантам отмечено снижение поражения корневыми гнилями по сидеральному пару. Сохранение стерни и большого количества других растительных остатков на плоскорезном и минимальном фонах не привело к резкому накоплению инфекции гриба и развитию корневой гнили на зерновых культурах.
Хорошая влагообеспеченность, лучший пищевой режим, повышенное плодородие верхнего слоя почвы, а также более активная деятельность почвенной микрофлоры против возбудителей болезней способствует повышению сопротивляемости растений к заболеваниям (Чулкина, Коняева, Кузнецова, 1987). Поэтому, на пшенице по сидеральному пару и ячмене с подсевом донника развитие болезни уменьшилось по всем обработках, по сравнению с ячменем без донника и пшеницей по чистому пару. Установлена средняя обратная зависимость между биологической активностью почвы и развитием корневых гнилей на ячмене, r = – 0,4514 .
Главным источником инфекции корневых гнилей считаются культурные однолетние злаки и сорняки. Вторым, не менее важным фактором распространения корневых гнилей, являются передатчики инфекции. При отмирании пораженных растений возбудители остаются на растительных остатках, где сохраняются до появления проростков пшеницы и других культурных растений. В почве гриб сохраняется и представляет опасность, если в пахотном горизонте температура выше 10C и содержание влаги более 15 мм не более 50 дней после уборки. В Кемеровской области уборка зерновых культур зачастую проводится при наступлении устойчивого похолодания, поэтому даже запаханные растительные остатки минерализуются медленно и гриб сохраняется в них до весны. Конидии гриба сохраняются в почве, и первичное заражение растений могут вызвать эти перезимовавшие конидии. В 1 г почвы в лесостепной зоне области содержится от 30 до 300 конидий гриба гельминтоспориум. Считается, что заселенность выщелоченного чернозема в северной лесостепи, составляющая 20 конидий в 1 г сухой почвы, это допустимый уровень, при этом распространенность болезни не превышает 10 %.
Осенью, при определении наличия конидий гриба, установлено, что возбудители корневой гнили (Helminthosporium sativum) развиваются в меньшем количестве при наличии органического вещества в почве. Так, после уборки пшеницы по сидеральному пару количество конидий составило 18 шт., после пшеницы по чистому пару – 30 шт., после ячменя с подсевом донника – 37 шт. и после ячменя без подсева донника – 56 шт. в 1 г воздушно-сухой почвы.
