Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 18
1.1 Эффективность возделывания сидеральных культур 18
1.2 Влияние возделывания сидеральных культур на фитосанитарное состояние посевов и биологические свойства почвы 20
1.3 Влияние сидеральных культур на урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность звеньев севооборотов, качество продукции 24
ГЛАВА 2. Методика исследований 26
2.1 Почвенно-климатические условия Кировской области 26
2.2 Агрометеорологические условия в годы проведения исследований 28
2.3 Методика исследований и схема опыта 33
2.4 Технология возделывания культур в опыте 37
ГЛАВА 3. Результаты исследований.
3.1 Влагообеспеченность почвы 38
3.2 Объемная масса почвы 44
3.3 Структура почвы 46
3.4 Микробиологическая активность почвы 50
ГЛАВА 4. Фитосанитарное состояние посевов в звеньях севооборота
4.1 Засоренность посевов 57
4.2 Поражение растений корневыми гнилями, бурой ржавчиной 61
ГЛАВА 5 Влияние предшественников и удобрений на содержание органического вещества в почве 69
ГЛАВА 6. Влияние предшественников и удобрений на урожайность культур и качество урожая
6.1 Влияние предшественников и удобрений на урожайность культур и продуктивность звеньев севооборотов 79
6.2 Влияние предшественников на качество урожая сельскохозяйственных культур 86
Глава 7. Результаты возделывания промежуточных культур 92
Глава 8 Оценка экономической и энергетической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур в звеньях
Севооборотов 99
Выводы 104
Рекомендации производству 107
Библиографический список 108
- Влияние возделывания сидеральных культур на фитосанитарное состояние посевов и биологические свойства почвы
- Агрометеорологические условия в годы проведения исследований
- Объемная масса почвы
- Влияние предшественников на качество урожая сельскохозяйственных культур
Введение к работе
Актуальность. Ключевой проблемой в современном биологическом земледелии является воспроизводство плодородия почвы, основа которого – пополнение ресурсов органического вещества. Актуально использование в качестве таких ресурсов не только навоза, но и сидератов, растительных остатков возделываемых культур, промежуточных посевов. При этом большое значение приобретает способность этих культур образовывать максимальное количество фитомассы поступающей в почву. В современных севооборотах основным местом возделывания сидеральных культур являются паровые поля, а также промежуточные посевы. Влияние зеленого удобрения значительно улучшает водно-физические, биологические и химические свойства почвы. Сидераты также выполняют фитосанитарную роль – снижают засоренность и повреждаемость болезнями и вредителями возделываемых культур.
Важным резервом оптимизации структуры посевных площадей в севооборотах, в повышении их агроэкологической функции являются посевы промежуточных культур. Большинство основных культур севооборота занимают поля в течение времени, которое составляет лишь 50-70% продолжительности общего периода возможной вегетации растений. Во многих регионах нашей страны после раноубираемых культур севооборота имеется период теплого времени года, хорошо обеспеченный агроклиматическими ресурсами для получения достаточно высокого урожая кормов с помощью посевов пожнивных, подсевных, поукосных промежуточных культур. Промежуточные культуры, как и занятые пары, являются элементом интенсивного земледелия.
Поэтому разработка адаптивных полевых севооборотов с различными видами сидеральных и промежуточных культур с целью улучшения почвенного плодородия и повышения продуктивности пашни является актуальной проблемой для хозяйств Кировской области.
Степень разработанности темы. Вопросами возделывания сидеральных
культур и их влияния на плодородие почвы занимались ученые разных регио
нов В.Г. Лошаков (2012), В.М. Дудкин (1993), В.П. Заикин (1984, 2004), В.В.
Ивенин (1999, 2004), А.М. Ленточкин (2008), И.Д. Соснина (2009), А.И. Косо-
лапова (2012, 2013), П.А. Постников (2010), Л.М. Козлова (2004, 2014), В.Д.
Абашев (2004, 2003) и другие. Результаты свидетельствуют о перспективности
сидерации при внесении зеленых удобрений в паровом поле севооборота. Из
промежуточных культур изучались в основном поукосные. Но эффективность
данного агроприема определяется в значительной мере почвенно-
климатическими условиями, видом сидеральных культур, технологией возделывания последующих культур севооборота.
В условиях Кировской области не изучалось влияние люпина узколистного, зерносмесей с крестоцветными культурами и промежуточных пожнивных культур на показатели плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы на разных фонах минерального питания. Важное значение так же имеет определение степени влияния звеньев севооборота с различными видами паров на урожайность и продуктивность сельскохозяйственных культур.
Исследования проводились по заданию: 02.01.02 «Усовершенствовать севообороты и структуру посевных площадей в хозяйствах различной специализации с целью обеспечения устойчивой продуктивности земель и сохранения биоразнообразия в агроландшафтах». № государственной регистрации – 15070. 4629002472. 06. 8. 002. 5.
Цель исследований. Изучить влияние сидеральных и промежуточных культур, улучшающих почвенное плодородие и обеспечивающих получение не менее 15 тыс. к.ед./га в звене «пар – озимая рожь +промежуточная культура – ячмень» в условиях Кировской области.
Для достижения цели решались следующие задачи:
1. Изучить влияние различных сидеральных паров и промежуточных культур на агрофизические (влажность, продуктивная влага, плотность, структура почвы), агрохимические (гумус), биологические (биологическая активность) показатели плодородия почвы.
2.Оценить фитосанитарное состояние посевов (засоренность, поражен-ность болезнями – корневыми гнилями и бурой ржавчиной).
-
Определить размеры поступления в почву органического вещества и элементов питания с сидеральными культурами в паровых полях и промежуточных посевах.
-
Выявить наиболее продуктивные звенья с промежуточными культурами.
-
Дать экономическую и энергетическую оценку эффективности возделывания сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах.
Новизна. Впервые на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве Кировской области установлена степень влияния звеньев севооборотов с занятыми и сидеральными парами (люпин узколистный, смесь редька масличная + вика + овес, клевер луговой) при внесении минеральных удобрений (N30P30K30 и N60P60K60) на агрофизические, биологические показатели почвенного плодородия, фитосанитарное состояние посевов, урожайность и качество полученной продукции. Выявлена возможность возделывания после уборки озимой ржи промежуточных пожнивных культур – редьки масличной, горчицы белой, рапса ярового. Установлено, что для обеспечения положительного баланса гумуса необходимо вводить сидеральные пары и промежуточные посевы. Показана экономическая эффективность возделывания сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах.
Теоретическая и практическая значимость. Установлена возможность использования сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах в условиях центральной зоны Кировской области.
Экономически и энергетически оптимальные звенья полевых севооборотов с различными парами и посевом промежуточных культур, повышающие продуктивность пашни до 19 тыс. к.ед. с урожайностью зерновых культур свыше 4 т/га рекомендованы для внедрения в хозяйствах Кировской области и других районах Северо-Восточного региона с аналогичными почвенно-климатическими условиями. Результаты исследований использовались при раз-
работке адаптивно-ландшафтных систем земледелия Кировской области в трех хозяйствах на площади 21,7 тыс.га.
Методология и методы исследования. Методология исследований основана на анализе научной литературы; оценке природно-климатических и почвенных условий; формулировке цели и задач научного исследования; постановке полевого эксперимента, проведению исследований, наблюдениям, лабораторным анализам; статистической обработке полученных данных и их анализе. При проведении исследований использованы общепринятые методики и ГОСТы.
Положения выносимые на защиту:
-
Агрофизические показатели плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы в звеньях полевых севооборотов формируются на уровне оптимальных параметров.
-
Введение в звенья сидеральных и промежуточных культур дает возможность получать положительный баланс гумуса 0,50 – 0,62т/га
-
При посеве промежуточных культур увеличивается продуктивность звеньев на 22,8 – 44,9%.
-
Использование сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах позволяет увеличить продуктивность в звеньях с занятыми парами на фоне N30P30K30 на 44,9 и 39,4%, в звеньях с сидеральными парами на 22,8-39,9%. Прибавка продуктивности на фоне N60P60K60 увеличивается на 20,5-40,2%.
-
Возделывание сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах энергетически и экономически выгодно.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается использованием общепринятых методов отбора и анализа проб и использованием методов статистической обработки данных (дисперсионного и корреляционного анализов).
Основные положения и выводы диссертации ежегодно докладывались на заседаниях методической комиссии ГНУ НИИСХ Северо-Востока, Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 65-летию агрономического факультета Вятской ГСХА «Инновационные технологии – в практику сельского хозяйства» (Киров, 2009 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Технологии земледелия и защиты растений: интеллектуальные и инновационные ресурсы», посвященной 85-летию кафедры общего земледелия и защиты растений и 85-летию заслуженного деятеля науки РФ, д.-ра. с.-х. наук, проф. М.Н. Гуренева (Пермь, 2010 г.), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию агрономического факультета Вятской ГСХА (Киров, 2014 г.). По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 5 – в изданиях рекомендованных ВАК РФ для кандидатских диссертаций.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 191 листе, состоит из введения, 8 глав, выводов. Работа проиллюстрирована 22 таблицами и 10 рисунками. Список использованной литературы включает 123 наименования, в том числе 9 иностранных авторов.
Личный вклад автора. Выполнение данной работы на каждом этапе: закладка опыта, отбор почвенных и растительных образцов, подготовка проб к исследованиям, математическая обработка полученных данных проводилась как лично автором, так и при его непосредственном участии.
Благодарности. Выражаю искреннюю признательность за оказанную помощь сотрудникам отдела земледелия, агрохимии и мелиорации, руководству института, сотрудникам аналитической лаборатории и лаборатории агрохимии и качества зерна Фаленской селекционной станции.
Выражаю искреннюю благодарность и особую признательность научному руководителю, заведующей отделом земледелия, агрохимии и мелиорации, доктору сельскохозяйственных наук Л.М. Козловой.
Влияние возделывания сидеральных культур на фитосанитарное состояние посевов и биологические свойства почвы
Наиболее перспективной является адаптивная система земледелия, которая выдвигает строгие, экологически обоснованные требования к нормам, срокам и способам применения средств химизации. При этом максимально должны использоваться элементы биологического земледелия (использование сиде-ральных паров; пожнивных, поукосных посевов; обогащение пахотного слоя растительной массой корневых и стерневых остатков возделываемых культур. В качестве зеленого удобрения используют главным образом бобовые культуры, которые способны посредством клубеньковых бактерий связывать атмосферный азот для своего питания. Эти растения в виде зеленой массы запахивают в целях обогащения почвы азотом и органическим веществом. Бобовые растения, кроме атмосферного азота, усваивают и доступный азот почвенных соединений. В среднем считают, что бобовые берут 2/3 своего азота из воздуха и 1/3 из почвы. При хорошем развитии бобовых растений в их наземных органах содержится от 80 до 160 кг азота на гектар (что соответствует внесению 18 или 36 тонн навоза). Доступность азота в зеленом удобрении выше, чем в навозе. Из бобовых культур на зеленое удобрение чаще используются люпины, донник. Среди многих видов люпина наибольшее значение имеют однолетние формы, из которых преобладает синий или узколистный люпин (Чижевский М.Г., 1948).
Во многих районах Евро-Северо-Восточного региона после уборки озимых и яровых зерновых культур поля пустуют более двух месяцев летне-осеннего теплого периода. За это время выпадает значительное количество осадков, безвозвратно теряется ФАР и тепловые ресурсы, которые могли быть использованы для решения многих задач – улучшение обеспеченности кормами, повышение плодородия почвы и ее оздоровление, снижение засоренности почвы и посевов. Поэтому выращивание промежуточных культур – признак ин 9
тенсификации земледелия. В регионе особенно эффективны посевы озимых промежуточных культур – ржи, тритикале, вики, рапса, сурепицы, а также по-укосных и пожнивных промежуточных культур – белой горчицы, масличной редьки, рапса ярового и озимого, фацелии, турнепса, люпина желтого, смеси однолетних трав (Лошаков В.Г., 1986).
В опытах Заикина В. П. (2004) пожнивные посевы рапса ярового, горчицы и редьки масличной дают значительно меньший урожай, чем в сидеральном пару. Общая продуктивность органического вещества пожнивных посевов составила – 1,6 т/га абсолютно сухого вещества горчицы белой и редьки масличной или 40% от их продуктивности при весенних сроках сева в сидеральных парах, а рапса ярового 1,1 т/га или 27,5% от урожайности весенних сроков сева. Запашка сидеральной массы в определенной степени влияет на влагообеспечен-ность почвы – один из основных элементов ее плодородия.
Изучение люпина узколистного в качестве сидеральной культуры проводили в условиях Сыктывкарского лесхоза. На супесчаной почве, бедной по содержанию питательными веществами, сорт Сидерат-38 превосходил по урожайности сырой биомассы в 2,2 раза сорта Кристалл и Снежень, биомасса которых составила, соответственно, 48,0, 21,6, 21,8 т/га (Потапов А.А.,2007).
Результаты научных исследований ряда институтов Северо-Восточного региона и соседнего Татарстана показывают, что одной из перспективных высокобелковых кормовых культур является люпин узколистный. В зерне люпина содержится от 30 до 40% белка, что в 1,3…1,8 раза больше, чем у кормовых бобов, вики, гороха. Урожайность зерна достигает 3-4 т/га, зеленой массы 40-50 т/га. Урожайность зерна люпина узколистного Кристалл на Оричевском сортоучастке в 2000 году составляла 2,1 т/га (Фигурин В.А., 2006).
Исследования по влиянию сидеральных культур на урожай и обогащение почвы органическим веществом проводились в 2001-2007 гг. в пятипольных севооборотах, включающих в себя однолетние травы, озимые, яровые зерновые и пропашные. Почва участка дерново-подзолистая легкосуглинистая. В среднем за 5 лет (на одной закладке) в почву запахано растительной массы в абсолютно сухом веществе от 9,0 т/га, а на контроле до 38,6 т/га в севообороте с бобовыми сидеральными культурами, что равноценно внесению за этот период азота 26-103 т/га, фосфора-116,4 кг/га, что в 3,3…4,4 раза превышало контрольный вариант. Как показали исследования, наибольшая прибавка урожая зерна яровой пшеницы (1,59 т/га) получена в севообороте с запашкой зеленой массы люпина, горчицы в фазе бутонизации – начало цветения. Это подтверждается и урожаем овса, где последействие сидерации проявилось на третий год (Федорова А.В., Пуздря Ф.Ф., Ершова Т.С.,2008).
Академик Н.В. Рудницкий (1946 г.) писал: «Помимо навоза и торфа, обогащение почвы органическим веществом достигается путем сидерации. Но я, пожалуй, не знаю ни одно другое агрономическое мероприятие, которому в Кировской области оказывалось бы столь недостаточное внимание, как сидерации». Эта проблема сохраняется и на сегодняшний день. Однолетние сидераль-ные культуры почти не высевают в области. В лучшем случае запахивается клевер или его отава. Промежуточные сидераты в области не получили своего применения.
Включение в севооборот промежуточных культур повышает коэффициент использования пашни и сбор сельскохозяйственной продукции. Промежуточные культуры служат важным дополнительным источником кормов и способствуют повышению плодородия почвы и урожайности последующих культур севооборота. Улучшают баланс органического вещества и физические свойства почвы, увеличивают ее биологическую активность и снабжение растений доступными питательными веществами (Воробьёв С.А.,1991).
Как показывает опыт научных учреждений и практика благодаря промежуточным посевам можно увеличить производство кормов в Нечерноземной зоне на 25-30%. Возможность выращивания промежуточных культур определяется в основном агроклиматическими ресурсами зоны, биологическими особенностями промежуточных культур. Главный фактор – вегетационный период, точнее его длина, солнечная энергия и атмосферные осадки. Температура 100С-оптимальная. Но даже при 50С более холодостойкие культуры устойчивы и фотосинтез протекает активно, ими являются озимая рожь, мохнатая вика, озимый рапс, озимая сурепица, редька масличная, горох (Асланов И.Е.,1981).
В полевых опытах, проведенных в 1978-1993 гг. в Курской области, изучали использование агроклиматических ресурсов промежуточными посевами различных культур. Наиболее продуктивными для пожнивных посевов являются холодостойкие культуры, способные давать прирост урожая при ограниченном количестве тепла и не погибать от первых заморозков. К ним относятся яровой рапс, горчица, горох, подсолнечник. Преимущество ярового рапса состоит еще и в том, что его вегетационный период (до укосной спелости) короткий (45-56 дней). К тому же он холодостоек, меньше повреждается вредителями во второй половине лета, хорошо переносит заморозки. Урожайность зеленой массы ярового рапса, посеянного поукосно после озимых на зеленый корм, была на 14,0-21,1 ц/га больше, чем при посеве после яровых зерновых и гороха (Ступаков И.А., Герасименко Л.А., Меркулова Т.Н., 2001).
Исследования, проведенные в условиях Удмуртии, Нижегородской, Костромской областей показали, что имеется возможность использования промежуточных культур (пожнивных, поукосных, подсевных и промежуточных озимых) как для сидерации, так и для кормовых целей. После уборки озимой ржи на зеленый корм можно с успехом выращивать капустные культуры (рапс яровой, сурепица яровая, горчица белая, редька масличная), смеси гороха и вики с овсом, просо обыкновенное и даже смеси яровых зерновых культур на зеленую массу (Венчиков А.И., 2006; Заикин В.П., Ивенин В.В., Румянцев Ф.П. и др.,1996).
С помощью промежуточных культур решается проблема повышения количества и качества кормов (Халезов Н.А., 1991), увеличивается продуктивность 1 га пашни в условиях Нечерноземной зоны на 8-10 тыс. к.ед. в год (Лошаков В.Г., 1986). Кроме того, введение промежуточных посевов, повышает общий выход кормов и продуктивность пашни, обеспечивает не только снижение обилия сорных растений в посевах полевых культур на 27-46%, но и значительно снижает потенциальную засоренность почвы семенами сорных растений (Лошаков В.Г.,1986; Арнт В.А., 2000), существенно пополняет запасы органического вещества в почве, снижает развитие эрозионных процессов (Холзаков В.М., 2003).
Одной из наиболее важных проблем ХХI века, обсуждаемой в научных кругах и общественных организациях является изменение климата. В связи с данной проблемой специального исследования заслуживает вопрос о более полном использовании возрастающих тепловых ресурсов путем расширения площадей пожнивных и поукосных культур. Важным показателем, характеризующим возможность использования культур в промежуточных посевах, является их потребность в тепле (сумма активных температур), влаге и освещения в формировании урожая. В условиях Кировской области сумма средних температур воздуха выше 10ОС равна 1600-22000(в центральной зоне 1700-19400). После уборки озимой ржи и ячменя на зерно остается 35-40 дней вегетации с положительными температурами и суммой тепла 700-8000С. Этих агроклиматических ресурсов достаточно для возделывания промежуточных культур. А для промежуточных культур, которые более холодостойки, активными температурами следует считать выше 50С. При такой температуре у озимой ржи, мохнатой вики, озимого рапса, озимой сурепицы, редьки масличной, гороха и других культур фотосинтез в растениях протекает активно. Сумма температур выше 50С по Кировской области составляет 2000-25000 (Мухамадьяров Ф.Ф., 2008).
Ранее в 80е годы в НИИСХ Северо-Востока исследования с промежуточными культурами проводились в специализированных зерновых звеньях с рапсом и горохом, райграсом однолетним. Исследования, проведенные Абашевым В.Д.(2006-2009гг.) могут быть использованы при проектировании кормовых севооборотов.
Агрометеорологические условия в годы проведения исследований
Обработка почвы общепринятая для региона и Кировской области. Под озимую рожь после занятого пара проводили дискование на 10-12 см и вспашку на 20-22 см. В чистом пару проводили две культивации на 10-12 см для борьбы с сорными растениями, перед посевом проводили культивацию на 8-10 см. В сидеральном пару надземную массу скашивали косилкой-измельчителем КИР-1,5, а затем запахивали в почву на 20-22 см. Перед посевом проводили предпосевную культивацию на глубину 8-10 см.
Предпосевная обработка почвы под ячмень и промежуточные культуры, проводилась комбинированным агрегатом АППН-2,1, который обрабатывает почву, высевает семена, вносит удобрения и прикатывает. Комбинированный агрегат, разработанный в Зональном НИИСХ производит рыхление полосами нижнего и фрезерование верхнего слоев почвы на глубину, превышающую на 2–4 см глубину посева семян зерновых культур, с созданием между ними уплотненной прослойки и одновременным с культивацией локальным внесением минеральных удобрений, посев семян зерновых культур с последующим укрытием их почвой и послепосевным прикатыванием.
Посев зерновых и подсев клеверов в пары проводили сеялкой СН-16. Нормы высева рекомендуемые для условий Кировской области.
Уход за клеверами и озимой рожью включал весеннее боронование средними боронами. Озимую рожь подкармливали после схода снега аммиачной селитрой (N20). Минеральные удобрения (нитроаммофоска) в соотношении 1:1:1 вносили под предпосевную весеннюю культивацию двумя фонами N30P30K30 и N60P60K60. Промежуточные культуры заделывали в почву дискатором в третьей декаде сентября.
Уборку зерновых культур проводили прямым комбайнированием при полной спелости зерна комбайном «Сампо-500».
Влагообеспеченность посевов в период всходы – кущение является главным фактором, определяющим уровень урожайности культур.
По мнению В. П. Заикина, (1984) любую культуру в значительной мере, как предшественник, характеризует количество влаги, которое остается в почве после ее уборки. После предшественника непосредственное воздействие влажности почвы сильнее проявляется на озимых, размещаемых по занятым парам и непаровым предшественникам.
Весьма важным остается вопрос о целесообразности введения в севообороты чистых паров, особенно в последние годы, когда наблюдаются, как почвенные, так и атмосферные засухи. На основе многих опытов (Костров и др., 1987; Горшков, 2000) сделали вывод о том, что чистый пар проявляет себя как средство сохранения весенних запасов влаги.
Установлено также, что в период парования наряду с изменением общего количества продуктивной влаги происходит некоторое перераспределение ее по глубине, увеличиваются запасы в нижней части корнеобитаемого слоя по сравнению с весенним периодом, что дает возможность использовать ее последующей культурой (Дудкин и др., 1993).
Возможным недостатком возделывания сидеральных культур может быть иссушение почвы во время вегетации. Г. Кант (1982) отмечал, что почва, иссушенная осенью промежуточными посевами, весной лучше поглощает осадки, запасы продуктивной влаги увеличиваются, поверхностный сток снижается, что положительно сказывается на урожае последующих культур.
В наших исследованиях обеспеченность культур влагой имела непосредственное значение. Так как, для роста и развития промежуточных сидеральных культур необходимо достаточное количество влаги, а именно, для тех, которые высевались после уборки основной культуры - озимой ржи. Оценку запасов продуктивной влаги (мм) проводили по шкале (А.Ф. Ва-дюниной, З.А. Корчагиной): -в слое 0-20 запасы хорошие - 40; 20-40 – удовлетворительные; 20 – неудовлетворительные;
В 2010 году при выпадении осадков в мае 76% нормы, почва еще сохраняла осенне-зимнюю влагу, поэтому влажность почвы была достаточной для появления дружных всходов. После посева яровых культур влажность почвы в чистом пару составила 23,9%, в парах с клевером на корм и сидерат существенных различий не было – 23,5 - 23,6% (табл. 1). В сидеральном люпиновом пару достоверное снижение влажности до 20,9%. На 0,8-1,2%, уступал чистому пару занятый и сидеральный пары с однолетними травами (НСР05=2,57).
В паровых полях запасы продуктивной влаги были на уровне 25,8-33,7мм и оценивались, как «удовлетворительные» (табл. 2).
В посевах озимой ржи влажность почвы имела различия по предшественникам, наибольшая влажность наблюдается после занятого клеверного пара – 23,7%. Существенно ниже влажность была после сидерального и занятого редька-вико-овсяного паров – 12,7 и 17,5% соответственно. После же чистого пара влажность почвы была на уровне 20,2% (НСР05=1,98). Запасы продуктивной влаги были в основном удовлетворительными от 26,5 до 29,6мм.
В посевах ячменя различия во влажности почвы по видам предшественника были недостоверны. Некоторое увеличение влажности (22,2%) было по озимой ржи с промежуточной культурой (редька масличная), по другим предшественникам влажность почвы под ячменем была на уровне контроля.
К середине вегетации (июль) при аномально засушливых условиях чистый пар сохранял до 19,8%, что на 49% больше чем в сидеральном люпиновом пару (10,0%), на 73% больше чем в сидеральном клеверном пару (5,2%), на 52-53% больше, чем в парах с однолетними травами и клевером на корм. Влажность в посевах озимой ржи достоверных различий не имела и составила 9,5-11,6% (предшественник клевер на сидерат и люпин, после занятых паров - 9,8 40 10,7% (предшественник клевер и однолетние травы на корм). Запасы продуктивной влаги опускались до 5,2-7,2мм и были «неудовлетворительными».
Объемная масса почвы
Наиболее благоприятные условия для разложения полотна складывались в звене с люпином узколистным на сидерат. Здесь процент разложения по слоям составил 53,3 и 57,5%, что по шкале Звягинцевой Д.Г. оценивается как «сильная» степень биологической активности. Худшие условия для развития микроорганизмов сложились в звене с клевером на сидерат (24,2 и 24,4% разложение ткани по слоям), степень активности «слабая». В контрольном звене с чистым паром активность микроорганизмов была на уровне звеньев с занятыми парами. Значительных различий по слоям не было, весь пахотный слой был иссушен. Продуктивной влаги в пахотном слое в середине вегетации содержалось 7,9-8,8мм.
Достоверные различия по разложению полотна отмечены в посевах озимой ржи, где сказалось в большей степени влияние предшественника. Если после люпина на сидерат под озимой рожью активность микроорганизмов составила 41,7 и 51,7% по слоям, то после клевера на сидерат этот показатель опустился до 10,0 и 10,8% (НСР05=24,8 для слоя 0-10см и НСР05=6,3 для слоя 1020см), что объясняется большим иссушением почвы и повышением плотности. Из занятых паров, пар с посевом однолетних трав улучшал условия для повышения активности микроорганизмов, разложение льняной ткани составило 35,8% в слое 0-10см и 70,0% - в слое 10-20см.
Разложение льняного полотна шло более интенсивно под последней культурой звена – ячменем. Здесь сказалось, вероятно, влияние как парового поля, так и посев промежуточных крестоцветных культур.
В условиях теплого и достаточно влажного вегетационного периода 2011 года активность целлюлозоразлогающих микроорганизмов в среднем по звеньям была в слое 0-10см 37,7 – 60,8%, в слое 0-20см 34,7 – 61,6% и оценивалась в верхнем слое как «средняя», в нижнем слое как «сильная» степень биологической активности.
В звене с чистым паром в слое 0-10 см разложение полотен было на 21,6-61,3% выше при «очень сильной степени» биологической активности, чем в других звеньях, ввиду более высокой активности микроорганизмов в чистом пару, где своевременные обработки пара создавали лучшие условия аэрации и соответственно для жизнедеятельности микроорганизмов.
В звеньях с сидеральными парами (клевер и люпин) с посевом промежуточных культур после озимой ржи разложение полотен увеличивалось в слое 10-20 см до 52,2 и 61,6% соответственно, что объясняется, по-видимому, заделкой сидеральной бобовой культуры в нижний слой, которая также способствует развитию микроорганизмов. В посевах ячменя этих звеньев биологическая активность возрастает также до 59,2 и 65,0% (0-10 см) и 56,7 и 68,3% (10-20 см). В звене занятый пар (клевер) – озимая рожь + рапс яровой (пожнивно) – ячмень отмечается снижение активности целлюлозоразлагающих микроорганизмов до 37,7 и 34,7% по слоям. Здесь значительно меньшее, только с корнестерневыми остатками, поступление органического вещества в почву, что сказывается на интенсивности разложения полотна последующими культурами звена.
В посевах озимой ржи существенных различий по разложению полотна не было, степень биологической активности от «средней» до «сильной».
Условия 2012 года, хорошо увлажненного и теплого, благоприятствовали развитию целлюлозоразлогающих микроорганизмов в звеньях с сидеральными культурами (клевер, люпин). При запасах продуктивной влаги в почве 22,938,9мм разлагалось 58,3 и 75,0% в верхнем слое, 69,5-76,7% в нижнем слое, что оценивается «сильной» степенью активности. Различия по слоям можно было видеть только в контрольном звене. Чистый пар без вегетирующих растений накапливал больше влаги в нижнем слое, и как следствие, здесь шло более интенсивно развитие микроорганизмов.
Под озимой рожью лучшие условия складывались при размещении ее после сидерального люпинового и занятого однолетними травами паров при «сильной» степени (до 80%) разложения ткани.
В посевах ячменя более интенсивное разложение льняной ткани отмечали в слое 10-20см, что объясняется заделкой предшествующей сидеральной и промежуточной культурами в нижний слой почвы.
Еще Н.А. Сапожников (1963) отметил, что повышенная плотность почвы снижает биологическую активность почвы в связи с ухудшением водно-воздушного режима. Было выявлено, что по мере уменьшения плотности с 1,29 до 1,1 г/см3 количество микроорганизмов в почве увеличивалось более чем в 3 раза.
В наших исследованиях в среднем за три года выделилось звено с люпином, при плотности почвы 1,20 г/см3 биологическая активность возрастала до 59,4% в слое 0-10 см и до 65,3% в слое 10-20см. По шкале Д.Г. Звягинцевой оценивается как «сильная». В то время, как при повышении плотности почвы в других исследуемых звеньях наблюдали снижение биологической активности. Так, например, в звене с занятым паром (клевер) при повышении плотности почвы до 1,24 г/см3 биологическая активность снижалась до 36,3% в слое (0-10 см) и до 37,6% в слое (10-20 см) и по шкале Д.Г. Звягинцевой уже оценивалась, как «средняя».
Наиболее четкая зависимость наблюдается в чистом пару при плотности 1,18г/см3 разложение полотна составило 71,1 и 64,7% по слоям – «сильная». А при плотности 1,26 г/см3 в занятом клеверном пару разлагается только 34,4 и 50,3% - «средняя».
В наших исследованиях в среднем за три года наблюдалось и более интенсивное разложение льняного полотна под ячменем в звеньях севооборота относительно контроля. Если в звене с чистым паром разложение составило 39,2% и 48,6% по слоям, то в звеньях с сидеральными парами микробиологическая активность возрастала: до 57,8 (0-10 см), 69,2% (10-20 см) в звене с люпином; и до 50,0% и 54,7% соответственно, в звене с клевером на сидерат, что оценивается, как «сильная» степень. Активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов под ячменем возрастала очевидно за счет применения в этих звеньях промежуточных культур (редьки масличной, горчицы белой, рапса ярового) и зеленой массы сидеральных культур, которые оказывают особенно большое влияние на повышение биологической активности. Как показали исследования, лучшим разложение льняного полотна было в звене с люпиновым паром и составило по слоям 59,4 и 65,3%. (рис.
Влияние предшественников на качество урожая сельскохозяйственных культур
Большой ущерб зерновым культурам наносят корневые гнили, которые поражают корни и прикорневую часть стебля растения. Часто потери урожая зерновых от корневых гнилей значительно выше, чем от других болезней, поэтому защита сельскохозяйственных культур от этого заболевания имеет большое значение в получении высоких и устойчивых урожаев. Одна из причин резкого снижения урожая – развитие болезней. Степень поражения зерновых культур корневыми гнилями по хорошим предшественникам составляет 5-6%, а по неудовлетворительному – 54%. Именно по фитосанитарным причинам при размещении по плохим предшественникам урожайность пшеницы снижается до 40%, ячменя – до 30%, озимой ржи – до 15% (Никончик П.И., 2005).
Предшественник влияет на распространенность корневых гнилей, как за счет корневых выделений в почву (овес выделяет скоплетин, горох – апизтин и тд.), но, главным образом, за счет создания благоприятных условий для быстрого размножения в почве конкурентной микрофлоры. Среди последней выделен гриб из рода триходерма. Размещение полевых культур по более благоприятному в фитосанитарном отношении предшественнику без использования химических средств защиты растений снижает распространение вредоносных забо 62 леваний и вредителей, поэтому севооборот остается одним из главных мероприятий по борьбе с вредителями и болезнями (ДудкинВ.М., 1997). В исследованиях Л.М. Козловой, проводившихся в 1997-2000 гг. наименьший процент поражения корневыми гнилями растений озимой ржи наблюдался по сидеральному пару (смесь пелюшки и овса) – 31,6%, по чистому пару – 36,1%, по занятому – 34,9% (Kozlova, 2000; 2002; Козлова, Пожалова, 2001).
По мнению ряда современных ученых вредоносность корневых гнилей зерновых культур резко возросла за последние годы (Исмаилова А.И., 2005; Марьина-Чермных О.Г., 2008). Эпифитотии в различных регионах стали повторяться с частотой 3-6 из 10 лет, а потери от них в размере 15% стали обычными (Кошелева А.Б. и др, 2008).
Недобор урожая от корневых гнилей, согласно расчетов в лесостепной и переходной к степной зоне Самарской области составляет в валовом сборе около 50 тыс. тонн зерна озимой и яровой пшеницы ежегодно (Сидоров А.А., 2001) потери урожая зерновых культур в Среднем Поволжье от корневых гнилей составляют от 10 до 24% (Зиганшин А.А. и др., 2007).
По данным ученых в условиях Республики Марий Эл (Богачук и др., 2008) ущерб урожая ячменя от корневых гнилей достигает 23,5%.
В агрофитоценозах патогенная микрофлора представляет собой смешанную инфекцию, которая в литературе чаще всего рассматривается как обыкновенная корневая гниль, локализуемая главным образом в ризосфере корней растений (Пересыпкин В.Ф. и др, 1991; Conner R.L., 1996).
Большой ущерб зерновым культурам наносят корневые гнили, которые поражают корни и прикорневую часть стебля растений. Потери урожая выше, чем от других болезней, следовательно, и защита сельскохозяйственных культур от этого заболевания имеет большое значение. Было установлено, что в условиях Нижегородской области потери урожая из-за корневых гнилей пшеницы по пшенице составили 14,4 – 18,2% (Алимбекова 1968; Соснина, 2009). В 1982 году Г.С. Марьин и Т.Г. Щепелева получили аналогичные результаты, но при других почвенно-климатических условиях. Как считают П.Ф. Попов и В.Г. Безуглов (2000) использование различных приемов направленных на повышение урожайности культур, способствуют снижению корневых гнилей.
В опытах В.П. Заикина (1984, 1985, 1991) и В.В. Ивенина (1995, 1996) в Нижегородской области была обнаружена, вследствие действия культур как предшественника и их некоторому последействию, обратная корреляция между пораженностью корневыми гнилями и урожайностью зерновых культур. Таким образом, включение в севооборот ботанически неродственных культур можно считать способом борьбы с корневыми гнилями.
Рядом иностранных авторов отмечается, что при бессменных посевах или при размещении культур одного семейства друг за другом болезни и вредители накапливаются в почве очень быстро (Bartels, M, 2006; Kundler, P. , 1989; Lutke Entrup, N., 2000).
В Северо-Восточном регионе фитопатологическая ситуация достаточно сложная и напряженная. Среди комплекса болезней наибольшее распространение и эпитофитотийную опасность представляют для озимой ржи снежная плесень и корневые гнили, которые проявляются практически ежегодно в той или иной степени, возможно проявление склеротинии с небольшой частотой, далее виды ржавчины и микозы колоса (спорынья). Ячмень ежегодно поражается пятнистостями (полосатая, сетчатая, окаймленная, темно-бурая, бактериозы листьев) и корневыми гнилями.
По наблюдениям НИИСХ Северо-Востока и данным Россельхознадзора за последние 15-20 лет больших изменений в видовой структуре и динамике патогенных комплексов на посевах сельскохозяйственных культур в Кировской области не наблюдается (ШешеговаТ.К., 2008)
Процент вредоносности снежной плесени составляет 15-20, склеротинии 50-70, бурой ржавчины 10-15, стеблевой ржавчины 20-50, корневых гнилей 15-20 (Система ведения агропромышленного производства Кировской области, 2000). Наши исследования показали, что в среднем за три года гибель растений озимой ржи в зимне-весенний период составляла 10-23%. Лучше растения сохранялись по чистому пару. Развитие снежной плесени не превышало 5-25% и в меньшей степени растения поражались по чистому пару и клеверу первого года.
Одна из основных причин ухудшения фитосанитарной обстановки является нарушение технологии возделывания сельскохозяйственных культур, в частности введение короткоротационных севооборотов с большим насыщением зерновыми культурами.
Наиболее распространенными заболеваниями озимой ржи и ячменя были корневые гнили.
Корневые гнили учитывали на озимой ржи и ячмене по четырехбальной шкале, пораженные растения относились в большей их массе к первому и второму баллу поражения, а это значит, что имелось слабое побурение основания стебля или подземного междоузлия, что на урожайность культур не повлияло.
Наши исследования показали, что пораженность озимой ржи корневыми гнилями не зависела от предшественника, в большей степени влияли погодные условия.
Исследования, проведенные в шестипольных севооборотах (Козлова, 1996) показали, что в отдельные благоприятные по метеоусловиям годы озимая рожь менее поражалась по унавоженному чистому пару (33,0-55,9%), в неблагоприятные годы сидеральный пар оказывал положительное влияние на снижение заболеваемости корневыми гнилями (26,6-32,5%). В среднем за ротацию влияние предшественника нивелируется погодными условиями.
В сухой 2010 год пораженность корневыми гнилями была выше, что объясняется недостаточной влагообеспеченностью посевов, которая ослабляет растения и повышает их восприимчивость к патогену. Этот факт подтверждают исследования Н.И. Михайлиной (1978).