Upload
-
View
159
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
д~ззз~зз На правах рукописи
ЩУКИН Сергей Владимирович
ВЛИЯНИЕ РАЗНЫХ ПО ИНТЕНСИВНОСТИ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ, УДОБРЕНИЙ И ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ГЕРБИЦИДОВ НА ОСНОВНЫЕ
ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ИЗБЫТОЧНОГО УВЛАЖНЕНИЯ ПОЧВЫ И
ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ
Специальность 06.01.01. — общее земледелие
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Ярославль 2004
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа выполнена на кафедре земледелия ФГОУ ВПО «Ярославская государственная сельскохозяйственная академия»
Научный руководитель: Заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Б.А. Смирнов.
Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки Российской Федерации, академик РАСХН, доктор биологических наук, профессор В.Ф. Ладонин; кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского института фитопатологии (ВНИИФ) М.С. Раскин.
Ведущее учреждение: Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина
Защита диссертации состоится « Д6>> tM^*J( 2004 года в « п тгчасов на заседании диссертационного совета К 220.043.01. в Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева.
Адрес: 12755< Москва И-550, Тимирязевская ул., д. 49. Ученый совет МСХА.
С диссертацией мс; :нб о.ячОТ№ • 7 ' '
Приглашаем В-:н. ••,">• !-.;•• «i • отзыв в двух эзг;ам';-':ь;тл указанному выые.
, :*G. •- совета или прислать свой -.•ерД-гБай печатью, по адресу,
Авто tv,'J~ par разослан «^/ » ОШ-^Л-^-Р : 2004 года
Ученый секретарь диссертационного совета • Ъ Н.Г. Тазияа
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Системы земледелия, существующие в настоящее время, далеко не полностью учитывают специфику земельных угодий и биологические особенности выращиваемых культур, их естественный потенциал, что зачастую приводит к негативным последствиям. Так, свойственные недалекому прошлому неудержимые земледельческие экспансии со сплошными массовыми распашками земель, экстенсивные системы хозяйствования способствовали резкому падению почвенного плодородия.
Адаптивно-ландшафтный подход в системе земледелия определяет эффективный путь в решении такой важной задачи, как сохранение и приумножение ресурсного потенциала агрофитоценоза. Он обеспечивает получение высоких урожаев и возможность уменьшения затрат энергии, что в конечном счете позволяет вести более эффективную производственную деятельность.
Для дерново-подзолистых почв была разработана система обработки почвы, условно названная поверхностно-отвальной, включающая отвальную обработку на глубину 20-22 см один раз в 4 года и поверхностную дисковую одно-, двукратную обработку на глубину до 8-10 см в остальные 3 года (Б.А. Смирнов, 1988,2002). Однако данная технология обработки была изучена и апробирована только на почвах с нормальным увлажнением, в то время как пахотные угодья с избыточным увлажнением в Ярославской области занимают 131,6 тыс. га, что составляет 16,3% от всей площади пашни.
Кроме этого, существует недостаточная изученность вопроса по использованию соломы в качестве наиболее дешевого органического удобрения, а также ее взаимодействия с другими видами удобрений при ресурсосберегающих обработках почвы. Причем на землях с избыточным увлажнением научная информация по данному вопросу практически отсутствует.
Цель и задачи исследований. Целью наших исследований являлось определение влияния разных систем ресурсосберегающей обработки, удобрений и последействия гербицидов на основные показатели плодородия дерново-подзолистой среднесуглинистой кратковременного избыточного увлажнения почвы и сорный компонент полевого фитоценоза в условиях Центрального района Нечерноземной зоны. Особое внимание при этом было уделено изучению агрофизических и агрохимических свойств почвы.
В связи с этим предусматривалось решение следующих задач: 1. Определить действие и взаимодействие систем обработки и
удобрений на основные показатели плодородия: 1.1 содержание гумуса в почве пахотного слоя; 1.2 агрохимические свойства почвы;
ЦНБ МСХА »ш ндучной,литооатур
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.3 агрофизические свойства почвы. 2. Изучить изменения в обилии сорного компонента под влиянием раз
личных систем обработки почвы, удобрений и последействия гербицидов. 3. Дать хозяйственную и экономическую оценку перспективных техноло
гий производства продукции полевых культур и энергетическую оценку различных систем основной обработки почвы.
Научная новизна. Впервые в условиях Центрального района Нечерноземной зоны России изучено влияние поверхностно-отвальной обработки, базирующейся на сочетании отвальной 1 раз в 4 года и поверхностной обработки в остальные 3 года как по фону без удобрений, так и с их применением, на агрофизические и агрохимические показатели плодородия дерново-подзолистой среднесуглинистой кратковременного избыточного увлажнения почвы.
Практическая ценность работы. Полученные экспериментальные данные позволили обосновать эффективность проведения поверхностно-отвальной системы обработки как по фону без удобрений, так и, особенно, с внесением соломы совместно с минеральными удобрениями. Установлено, что данная система обработки способствует улучшению ряда агрофизических и агрохимических показателей и тем самым предотвращает деградацию почвы, не ведет к усилению вредоносности сорного компонента агрофитоценоза и снижению урожайности полевых культур, уменьшает в 2,5 раза энергетические затраты на основную обработку и повышает экономическую эффективность производства продукции полеводства по сравнению с классической системой отвальной обработки.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на научных конференциях ЯГСХА в 2001,2002, 2003 и 2004 годах.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Структура н объем работы. Диссертация изложена на 142 страницах машинописного текста, включает 40 таблиц, 2 рисунка и состоит из введения, трех глав, выводов, предложений производству и 1 приложения. Список используемой литературы включает 268 источников, в том числе 27 — иностранных авторов.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Условия и методика исследований
Экспериментальная работа проводилась в 2000-2003 гг. в полевом стационарном трехфакторном опыте, заложенном на опытном поле ЯГСХА мето-
т
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дом расщепленных делянок с рендомизированным размещением вариантов в повторениях. Повторность опыта четырехкратная.
Почва опытного участка дерново-среднеподзолистая слабоглееватая среднесуглинистая кратковременного избыточного увлажнения на карбонатной морене. Перед закладкой опыта почва пахотного горизонта содержала: гумуса -3,29%, легкодоступного фосфора - 356,5; обменного калия — 71,5мг/кг почвы, сумма обменных оснований составляла 22,15, гидролитическая кислотность -1,38 мг.экв. на 100 г. почвы, рН солевой вытяжки- 6,13.
Опыт был заложен в севообороте во времени: многолетние травы (1995) -озимая пшеница (1996) - однолетние травы (1997) - ячмень (1998) - овес (1999) - однолеттше травы (2000) - озимая рожь (2001) - однолетние травы (2002) - озимая рожь (2003). Сорта: Мироновская-808 (озимая пшеница), Яро-славская-136 (вика полевая) + Скакун (овес) - однолетние травы; Московский-121 (ячмень), Скакун (овес), Волхова (озимая рожь).
Все элементы технологий выращиваемых культур (кроме изучаемых) использовались в опыте рекомендованные для региона.
Схема трехфакторного (4x6x2) опыта включхта 48 вариантов. На делянках первого порядка площадью 756 м2 (54 м х 14 м) изучались системы обработки почвы, на делянках второго порядка площадью 126 м2 (14 м х 9 м) -удобрения и на делянках третьего порядка площадью 63 м2 (9м х 7м) - гербициды.
Схема полевого стационарного трехфакторного ( 4 x 6 x 2 ) опыта
Фактор А. Система основной обработки почвы, «О». 1. Отвальная: вспашка на 20-22 см с предварительным дискованием или
лущением на 8-Ю см, ежегодно, «Oi». 2. Сочетание 1: вспашка на 20-22 см с предварительным дискованием или
лущением на 8-10 см 1 раз в 4 года + однократная поверхностная обработка на глубину 6-8 см во 2-й год после вспашки + безотвальное рыхление на 20-22 см в 3-й год после вспашки + поверхностная обработка до начала депрессии в урожайности полевых культур (поверхностно-отвальная с рыхлением), «Ог».
3. Сочетание 2: вспашка на 20-22 см с предварительным дискованием или лущением на 8-10 см 1 раз в 4 года + однократная поверхностная обработка на 6-8 см в остальные 3 года (поверхностно-отвальная), «Оз».
4. Поверхностная обработка: однократное дисковое лущение на 6-8 см ежегодно, без вспашки (вспашка была проведена при закладке опыта — в 1995 г.), «04».
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Система обработки Сочетание 1 - «О;» на время проведения исследований соответствовала Сочетанию 2 - «Оз», в этой связи сравнительная оценка изучаемых показателей велась по системам обработок Oi, O3 и Од.
Фактор В. Система удобрений, «У». 1. Без удобрений, «У |». 2. Njo (азотное удобрение в расчете 10 кг.д.в. на 1 т соломы), «У;». 3. Солома 3 т/га, «Уз». 4. Солома 3 т/га + N30 (азотное удобрение в расчете 10 кг.д.в. на 1 т соло
мы), «У.»». 5. Солома 3 т/га + NPK (доза минеральных удобрений, рассчитанная на
планируемую прибавку урожая), «У5». 6. NPK (доза минеральных удобрений, рассчитанная на планируемую
прибавку урожая), «У*». Фактор С. Система защиты растений от сорняков, «Г»:
1. Биотехнологическая (без гербицидов), «1*1». 2. Интегрированная (с гербицидом), «Гг».
Гербициды применялись в первые 3 года исследований: 2,4-ДА в норме 2,0 кг/га весной в фазу кущения озимой пшеницы (1996); раундап 5 кг/га (1997) за две недели до посева вико-овсяной смеси по всходам пырея ползучего (10-15см), гранстар- 15 г/га в фазу кущения ячменя.
Численность и накопление сухой массы определяли по методике Б.А. Смирнова и В.И. Смирновой (1976).
Для определения агрохимических и агрофизических исследований отби-рались образцы с глубины 0-10 и 10-20 см. Лабораторные и полевые исследования проводили по общепринятым методикам:
- содержание гумуса определяли по методу Тюрина (в модификации ЦИНАО)
- подвижные формы фосфора и калия - по методу Кирсанова (в модификации ЦИНАО)
- определение реакции почвы - иотенциометрическим методом (в модификации ЦИНАО)
- плотность почвы - объемно-весовым методом - структуру почвы — методом Н.И. Савинова при сухом просеивании че
рез комплект сит разного диаметра с последующим отбором средней навески для просеивания в воде на приборе И.М. Бакшеева для определения ее водо-прочности.
- влажность почвы - термостатно-весовым методом - твердость почвы (кг/см2) - твердомером Ревякина
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- урожайность полевых культур определялась сплошным поделяночным методом с пересчетом на абсолютно чистую продукцию и стандартную влажность зерна 14% и сена- 16%.
Экономическая эффективность технологий выращивания полевых культур рассчитывалась по фактическим затратам.
Энергетические затраты на основную обработку почвы рассчитывали по меюдике ВАСХНИЛ (1983) с использованием учебного пособия (Г.С. Посыиа-нов, В.Е. Долгодворов, 1995).
Полученные экспериментальные данные обрабатывали методом дисперсионного анхтиза с использованием пакета прикладных программ "STRAZ".
За период исследований 2000 и 2001 гг. характеризовались метеорологическими условиями, близкими к средним многолетним, в то время как 2002 год был резко засушливым, а 2003 год характеризовался избыточным количеством атмосферных осадков.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Влияние различных по интенсивности систем обработки и удобрений на динамику гумуса и агрохимические показатели плодородия почвы
На начальном этапе проведения опыта (1996) в пахотном слое почвы содержалось в среднем 3,29% гумуса. До закладки опыта эти земли использовались под сенокос и не обрабатывались в течение 12 лет. Четыре года механической обработки (1996-1999) привели к резкому уменьшению содержания гумуса. Относительная стабилизация его содержания произошла лишь в 2000 году.
Некоторому снижению темпов минерализации гумуса за первые четыре года опыта способствовала система поверхностно-отвальной обработки почвы (Oj), особенно на фоне применения минерхчьных удобрений совместно с соломой (У5).
В среднем за период исследований (2000-2002) система поверхностно-отвальной обработки характеризовалась лучшими показателями по содержанию гумуса в почве пахотного слоя (табл. 1).
Проведение ежегодной поверхностной обработки способствовало перераспределению гумуса в пределах пахотного горизонта, заметно увеличивая его количество в верхнем слое и снижая - в нижнем. Системы отвальной и поверхностно-отвальной обработки в среднем за 3 года имели практически одинаковое по слоям содержание гумуса, с некоторым превышением его в пахотном горизонте по системе «03».
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Применение одних азотных удобрений в среднем за 2000-2002 гг. вело к уменьшению содержания гумуса в пахотном горизонте за счет существенного его снижения в верхнем слое (0-10) по сравнению с вариантом без удобрений. Внесение соломы как отдельно, так и совместно с азотом сопровождалось увеличением его запасов относительно контрольного фона (У)). Наилучшие характеристики по этому показателю при достоверных различиях были свойственны системам с полным минеральным удобрением, особенно по фону совместного внесения с соломой (У5).
Таблица 1 Содержание гумуса в почве и реакция почвенной среды
(в среднем по факторам за период 2000-2002 гг.)
Вариант
А. Отвальная, «Oi» Поверхностно-огвадьная, «Оэ» Поверхностная, «О*» НСР<«
Без удобрений, «Yi» N)o«yj» Солома 3 т/га, «У3» Солома 3 т/га -*- NJO. «У*» Солома 3 т/га + NPK, «У$» NPK. «У6» НСРо,
Гумус, % слон почвы, см
0-10 | 10-20 | 0-20 Обработка почвы, «О»
2,37 2,42 2,40
2.36 2,46 2,27
Fi}><Fe< I F<t><Fr<
2^7 2,44 2 3 4
F<{><F(« В. Удобрение. «У»
2,26 2,02 2.35 2,38 2,65 2,48 0,17
2,20 231 2,37 2,36 2,62 2,48 0,15
2,23 2,17 2.36 2,37 2,64 2,48 0,14
0-10
5,85 5,87 5,87
F(j><Fo<
5,85 5,77 5,75 5,84 5,93 5,97 0,10
PHlcl
10-20
5,88 5,87 5,92
FIJKFM
5,87 5,78 5,86 5,85 5,95 5,99 0,09
0-20
5,87 5,87 5,90
F<j><F<„
5,86 5,78 5,81 5.85 5.94 5,98 0,08
Реакция почвенной среды с момента закладки опыта несколько изменилась в кислую CTopoiry, что объясняется снижением буферности почвы, за счет потери органического вещества при механических обработках.
Кислотность почвы за время проведения исследований в зависимости ог изучаемых систем обработки изменялась незначительно (табл. 1).
Применение полных минеральных удобрений в среднем за три года исследований (2000-2002) способствовало формированию более нейтральной реакции среды (5,94-5,98), в то время как одни азотные удобрения вели к подкис-лению почвы, относительно фона без удобрений.
Уменьшение содержания в почве подвижного фосфора и увеличение обменного калия в течение всего периода исследований главным образом было связано с несбалансированностью исходных показателей. Вынос элементов
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
культурными растениями, а также используемые удобрения несколько нивелировали эту разницу.
Динамика подвижного фосфора по обработкам почвы за три года исследований носила волнообразный характер, что отражалось в незначительном снижении его содержания на ресурсосберегающих обработках (8,7-9,2%) при выращивании озимой ржи и стабилизации на уровне отвальной - при выращивании однолетних трав. Дифференциация пахотного горизонта на слои была свойственна лишь системе с ежегодной поверхностной обработкой, где наблюдалось увеличение этого элемента в верхнем слое и снижение - в нижнем (табл. 2). При этом все различия были несущественны.
Таблица 2 Содержание элементов питания в почве
(мг/кг, в среднем по факторам за период 2000-2002 гг.)
Вариант
А Отвальная, «Oi» Поверхностно-отвальная, «Оз» Поверхностная, «О*» НСР<*
Без удобрений, «Yt» N'!O.«VJ» Солома 3 т/га, «Уз» Солома 3 т/га + NJO, «Уд» Солома 3 т/га *• NPK, «У$» NPK, «У6» НСР«
Р;0, слой почвы, см
0-10 [ 10-20 0-20 . Обработка почвы, «О»
271,6 263,6 274,1 FcfxFos
269,1 1 270,4 265.8 253,8 F<t><Fo5
264,7 264,0 F<l><Fo5
В. Удобрение, «У» 244,0 269,3 248,8 259,3 307,6 288,9 22,1
235,9 265,4 240,1 255,0 300,8 280,7
22 4
240,0 267,4 244,5 257,2 304.2 284,8 21,4
0-10
84,9 96,3 98,9
Fifc<F<4
79,7 81,5 86,8 78.8 116,0 117,1 10,6
к:о 10-20
83,4 87.0 83,7
F<}><F(K
74,2 74,7 77,3 76.2 108,7 97,1 10.5
0-20
84,2 91.2 91,3
F(J)<FC<
77,0 78,1 82.1 77,5 112,4 107,1
93.
Применение удобрений в среднем за 2000-2002 гг. способствовало накопление подвижного фосфора в почве пахотного слоя. Достоверное же увеличение этого элемента было при внесении одного азота (У2), полного минерального удобрения (У6) и, особенно, при совместном использовании соломы и NPK. (Vs).
Проведение систем ресурсосберегающей обработки способствовало проявлению несущественной тенденции накопления обменного калия в верхнем слое пахотного горизонта, при этом содержание его в нижнем слое оставалось на уровне отвальной обработки (табл. 2). Особенно это было заметно по фону с поверхностным внесением полных минеральных удобрений, а также соломы -на следующий год после ее применения.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Использование удобрений определяло достоверное увеличение обменного калия лишь при системах с полным минеральным удобрением.
Влияние различных по интенсивности систем обработки и удобрений на агрофизические показатели плодородия почвы
Коэффициент структурности и водопрочность почвенных агрегатов зависели главным образом от возделываемой культуры и сопутствующих ей метеорологических условий.
Применение систем ресурсосберегающей обработки сопровождалось тенденцией к увеличению коэффициента структурности и водопрочности структуры почвы, особенно по фону внесения соломы совместно с NPK (табл. 3).
Таблица 3 Структурное состояние почвы
(в среднем по факторам за период 2001-2002 гг.)
Вариант
А Ствольная. »0|» Поверхностно-отвальная. «СЬ» Поверхностная. вО«» НСР<«
Без удобрений, «У|» NjoeYj» Солома 3 т/га, «Уз» Солома 3 т/га + N}». «У4». Солома 3 т/га + NPK. «У5» NPK. «У6» НСРо<
Коэффициент структурности
% водопрочных агрегатов
слой почвы, см 0-10 | 10-20 | 0-20
. Обработка почвы, «О» 4,18 4,54 4,33
F4><Fo<
4,10 4,41 4,35
F<J><F(«
4,14 4,48 4,34
F4><F(« В. Удобрение, «У» 4,18 4,05 4,13 4,44 4,93 4,50 0,53
3,63 4,00 4,28 4,53 4,69 4,59 0,55
3,91 4,03 4,21 4,49 4.81 4,55 0,47
0-10
60,4 63,6 603
F4><Fc,
58,0 60,5 62,0 61,5 62,8 63,6 4,1
10-20 0-20
60,8 I 60,6 63,2 I 63,4 63,0 1 61,7
F<S><Fp, j F.}«Fo<
59,3 62,8 63.0 62,6 61,9 63,4 4.8
58.7 61,7 62,5 62,1 62,4 63,5 3,4
Использование удобрений в среднем за 2001-2002 гг. способствовало увеличению на 0,12-0,90 коэффициента структурности и на 3,0-4,8% массы водопрочных агрегатов в почве пахотного слоя. При этом лучшие показатели были свойственны системам, где удобрения вносились на планируемую прибавку урожая (У3 и У6).
Плотность почвы в течение трех лет и в среднем за три года исследований (2001-2003) под посевами культур по всем изучаемым системам обработки
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и удобрений (У| и У») находилась в пределах оптимальных значений (1,15-1,35 г/см3) табл. 4.
Таблица 4 Плотность почвы (г/см3, в среднем за вегетацию культур)
Вариант обработка
почвы
Отвальная, «О,»
Поверхностно-отваль
ная, «Оз»
удобрение
Без удобрений, «У,» Солома 3 т/га + N30, «Уд» Без удобрений, «У1» Солома 3 т/га + Njo, «У4»
Слой почвы,
см 0-10 10-20 0-20 0-10 10-20 0-20 0-10 10-20 0-20 0-10 10-20 0-20
Озимая рожь, 2001
1,25 1,27 1,26 1,24 1,26 1,25 1,26 1.33 1.30 1,23 1,33 1,28
Однолетние травы,2002
1.19 1,23 U 1 1,20 1,23 2,22 1 22 1,28 1,25 1 22 1,26 1,24
Озимая рожь, 2003
1,30 1.22 1,26 1,26 1.25 1.26 1,29 1.18 1.24 1,27 1,19 1,24
Примечательным остается тот факт, что в 2003 году проведение трехлетней поверхностной обработки в системе поверхностно-отвальной определяло более рыхлое сложение по всем слоям и вариантам удобрений, по сравнению с ежегодной отвальной обработкой. При этом по всем системам обработки и удобрений уплотнение шло в основном за счет верхнего слоя. Это обусловлено тем, что проведенная в условиях резкой засухи 2002 года основная обработка почвы способствовала распылению структуры, особенно верхнего слоя. А обильные осадки в 2003 году как за счет своей ударной силы, так и за счет более интенсивного увлажнения верхнего слоя вели к еше большему его уплотнению.
Твердость почвы за время исследований (2002-2003) значительно варьировала в зависимости от количества выпавших осадков в течение вегетационного периода.
Увеличение твердости почвы в среднем за вегетацию на 15,2% в 2002 г. и на 28,6% в 2003 г. по системам с ресурсосберегающими обработками обусловлено отсутствием механического воздействия на глубине более 6-8 см. При эюм твердость на глубине 5 см оставалась одинаковой по всем системам обработки. Следует также отметить, что в 2002 году твердость почвы на глубине 25 см по поверхностно-отвальной обработке оставалась на уровне ежегодной отвальной (рис. 1).
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кг/см кв.
б 10 16 20 2S глубина, см
Рис 1. Твердость почгы в зависимости от системы обработки (в среднем по системам удобрений), 2002 г.
В Отвальная •Поеерхностно-отвальнзя
Применение удобрений вело к увеличению влажности почвы пахотного слоя на 0,4-2,5%. Данное обстоятельство в условиях засушливого 2002 года способствовало незначительному снижению (6,4%) твердости при внесении соломы с полным минеральным удобрением (У$). А во влажное лето 2003 года твердость почвы при внесении удобрений имела тенденцию к увеличению, что объясняется более быстрым ее уплотнением.
Изменение сорного компонента полевого фитоценоза пол действием разных по интенсивности систем обработки
почвы, удобрений и гербицидов
В среднем за четырехлетнюю ротацию обработок почвы (2000-2003) наибольшее обилие сорных растений обеих биогрупп наблюдалось при проведении ежегодной поверхностной обработки. Чередование вспашки 1 раз в 4 года и поверхностных обработок в остальные 3 года способствовало некоторому уменьшению количества побегов малолетних сорных растений и формированию ими сухой массы на уровне ежегодной отвальной обработки. Это и обуславливало уменьшение количественных и весовых показателей обилия сорняков по данной системе обработки. Численность и биомасса многолетних сорных растений на системах с ресурсосберегающими обработками была практически одинаковой и достоверно превосходна показатели ежегодной отвальной на 6,0-6,6
ю
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
шт/м2 и на 7,8-7,9 г/м2, соответственно (табл. 5). При этом различия в накоплении обшей сухой массы сорных растений по отвальной и поверхностно-отвальной системам обработки были недостоверны.
Таблицз 5 Влияние систем обработки почвы,
удобрений и гербицидов на обилие сорных растений (к среднем за вегетацию и но факторам, 2000-2003 гг.)
Вариант
А Отвальная. «Oi» Поверхностно-отвальная, «0>» Поверхностная, «О4» НСР(*
Бел удобрений, «У]» Nn«yj» Солома 3 т/га. «У?» Солома 3 т/га + N jn. «У4» Солома 3 т/га + NPK, «У?» NPK. «У*» НСР«
Ьел гербицидов, «Г|» С гербицидом «IV> НСР0<
Численность, шт/м2
всего многолетние
. Обработка почвы, «О» 147,3 134.2 1S0.6
Гф<ЬЪ
4.3 103 10,9 3,6
В. Удобрение, «У» 123.6 133.8 153.0 147.3 171.6 165.5 10,7
10.3 8.6 9.5 8,5 6.9 8.4 1.6
С. Гербицид, «Г» 150,8 147.8
F4><F^
10,3 7,2 1.3
малолетние
143,0 124.2 169,7
Кф<Ь>,
113 J 125 2 143.5 138.8 164,7 157,1 11,0
140.5 140.5
Кф<Рс<
Сухая масса, г/м2
всего
25.5 32.6 38,7 7,7
27,1 26,4 28,7 31.5 42,5 39,3 7,5
34,8 30,1 4.1
Применение удобрений в среднем за четыре года (2000-2003) способствовало увеличению общей численности (33,9%) и массы (45,3%) сорных растений. Причем увеличение шло за счет малолетних видов. Многолетние сорные растения при внесении удобрений снижали свои количественные и весовые значения. Наиболее контрастно в этом плане проявила себя система удобрений «солома + NPK», которая сопровождалась максимумом значений по малолетникам и минимумом - по многолетним видам сорняков. Это обусловлено высокой обсеменяемостью мхчолетних сорных растений и стимулирующим действием удобрений на прорастание семян. Уменьшение же числа и массы многолетних сорняков объясняется повышением напряженности конкурентных взаимоотношений корневых систем культурных и сорных растений за лимитирующие факторы жизни. В этом случае корнепые системы культурных растений занимали доминирующее положение, а многолетники уступхтн им в конкуренции.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изучение последействия гербицидов в среднем по системам обработки и удобрений свидетельствует о постепенном ослаблении их влияния на показатели обилия сорных растений. Однако в среднем за четыре года (2000-2003) сохранялась частично положительная роль ранее применявшихся гербицидов в снижении обилия наиболее злостных многолетних видов сорных растений, а также общей биомассы сорняков.
Хозяйственная, экономическая и энергетическая эффективность разных по интенсивности технологий
Применение в течение 4 лет подряд поверхностной обработки привело в 2000 году к достоверному снижению урожайности (16,9%) сена однолетних трав по сравнению с урожайностью по системе ежегодной отвальной обработки (табл. 6). Проведенная в 1999 году вспашка через три года поверхностной обработки на делянках с поверхностно-отвальной обработкой обусловливала формирование урожая однолетних трав на уровне ежегодной отвальной обработки по всем фонам удобрений и гербицидов.
Таблица 6 Роль изучаемых факторов в изменении урожайности полевых культур
(ц/га, основная продукция)
Вариант Однолетние травы,
2000
Озимая рожь, 2001
Однолетние травы,
2002
Озимая рожь, 2003
А. Обработка почвы «О» Отвальная, «Oi» Поверхностно-огвальная, «Oj» Поверхностная, «О»» НСР05
51,4 50,4 42,7 2,8
27,0 27,6 26,1
Рф<Р05
17,6 17.3 16,3
21,3 21,0 19,7
Рф<Р05 1 РФ<Р<К В. Удобрение «У»
Без удобрений, «У|» 1М}0.«У2» Солома 3 т/га, «Уз» Солома 3 т/га + Njo. «Уд» Солома 3 т/га + NPK, «У$» NPK, «У6» НСР<*
41,6 47,4 45,2 50,7 56,0 53,1 2,6
16,9 22.7 23,1 24,5 40,4 34.8 1.5
14,4 16,0 16.3 16.8 21,1 20,6 1,3
13,6 14,6 16,3 20,2 30,0 28,3 2.9
С. Гербицид «Г» Без гербицидов, «П» С гербицидами, «Г;» НСРо<
47,0 51,1 1,4
27,2 | 17,6 I 20,5 27,0
Рф<Р05
17,7 1 20,6 Рф<Рс | Рф<Рс*
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Дальнейшее проведение ежегодной поверхностной (О») обработки (2001-2003) хоть и способствовало сохранению тенденции к уменьшению урожайности в сравнении с ежегодной отвальной, однако данные изменения были несущественны. Это связано с прогрессирующим снижением вредоносности сорного компонента по всем изучаемым системам обработки с момента закладки опыта, что и определило меньигее варьирование урожайности в период второй ротации систем обработки.
Использование удобрений в течение всего периода исследований способствовало существенному увеличению урожайности культурных растений. При этом внесение соломы с минеральными удобрениями в расчете на планируемую прибавку урожая (У5) обеспечивало увеличение урожайности сена однолетних трав на 36,6-68,2%, а зерна озимой ржи - в 2,2-2,4 раза. Причем урожайность озимой ржи в 2001 году была наибольшей (40,9 ц/га) при применении этих удобрений по системе поверхностно-отвальной обработки.
Положительное влияние гербицидов, применявшихся в 1996-1998 гг., продолжалось до 2000 года. Однако, начиная с 2001 года, их действие на урожайность культур не отмечалось.
Расчет экономической эффективности технологий производства зерна озимой ржи (2001) обозначил преимущество поверхностно-отвальной обработки почвы над ежегодной отвальной (табл. 7). Это было обусловлено увеличением выхода продукции и снижением затрат, что обеспечило более высокие чистый доход и уровень рентабельности.
Применение удобрений как в системе отвальной, так и в системе поверхностно-отвальной обработок способствовало увеличению чистого дохода и уровня рентабельности. Это было особенно характерно для вариантов с совместным использованием соломы и полных минеральных удобрений. Наибольший уровень рентабельности (153%) был получен при проведении поверхностно-отвальной обработки по фону «солома + NPK».
Аналогичная картина была свойственна и при производстве однолетних трав (2000), где система поверхностно-огвальной обработки по фону совместного внесения соломы и полных минеральных удобрений характеризовалась наибольшим уровнем рентабельности - 116%.
Неблагоприятный по метеорологическим условиям 2003 год из-за большого количества атмосферных осадков сопровождался частичным снижением уровня рентабельности на фонах без удобрений (У|) и «солома + NPK» (У3) по поверхностно-отвальной обработке в сравнении с технологией по ежегодной отвальной, что связано с более ранним и сильным полеганием озимой ржи из-за более плотного стеблестоя культуры. При этом средний по интенсивности фон
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
«солома + N30» на поверхностно-отвальной обработке по экономическим показателям превосходил аналогачиый вариант с ежегодной отвальной обработкой.
Таблица 7 Экономическая эффективность технологий производства зерна озимой ржи по разным системам обработки почвы
(фон без гербицидов. 2001)
Показатель
Выход продукции: ц/га
руб/га
Производственные затраты: руб/га Затраты труда,
чел-час/га
чел-час/ц
Себестоимость зерна, руб/ц
Чистый доход, руб/га
Уровень рентабельности, %
Отвальная, «Oi»
без удобрений, «У1»
16,0
5328,0
4521,8
11,74
0,73
282,6
806,2
17,8
солома + N30
«У4»
23,2
7725,6
4248,9
8,39
0,36
183,1
3476,7
81,8
солома + NPK, «У«»
40,5
13486,5
5752,2
10,26
0,25
142,0
7734,3
134,5
Поверхностно-отвальная, «Оч»
без удобрений, «У,»
19,7
6560,1
4477,9
9,64
0,49
227,3
2082,1
46,5
солома •+• N,o
«У*»
24,9
8291,7
3929,7
6,88
0,28
157,8
4362,0
111,0
солома + NPK, «У?»
40,9
13620,0
5383,7
8,22
0,20
131,6
8236^
153,0
Более точным отражением энергоемкости различных технологий обработки почвы является объем затрат совокупной энергии (табл. 8).
Таблица 8 Затраты совокупной энергии на 1 га при разных по интенсивности
системах основной обработки почвы (сумма за 2000-2003 гг.) Система обработки
почвы Отвальная. «Oi» Поверхностно-отвальная, «Oi»
МДж 451232,4 178456,8
Всего % к контролю
100 39,6
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отказ от ежегодной вспашки в системе основной обработки и проведение ее 1 раз в 4 года, способствовал сокращению затрат совокупной энергаи в 2,5 раза, что при существующих приоритетах делает более перспективным внедрение энергосберегающей поверхностно-отвальной обработки.
ВЫВОДЫ
1. Система поверхностно-отвальной (Oj) обработки предотвращала снижение запасов гумуса в почве пахотного слоя в сравнении с отвальной, что наиболее четко проявлялось по фону совместного применения соломы и полных минерхтьных удобрений (У$).
2. Ежегодная поверхностная обработка (ОО способствовала перераспределению гумуса в пределах пахотного горизонта, заметно увеличивая его содержание в верхнем слое (0-10 см) и снижая - в нижнем (10-20 см). Системы отвальной (Oi) и поверхностно-отвальной (03) обработок в среднем обеспечивали однородность пахотного горизонта но слоям.
3. Динамика подвижного фосфора по обработкам почвы за три года исследований носила волнообразный характер, что отражалось в незначительном снижении его содержания на ресурсосберегающих обработках (8,7-9,2%) при выращивании озимой ржи и стабилизации на уровне отвальной при выращивании однолетних трав.
4. Проведение ресурсосберегающих "обработок стимулировало накопление обменного калия в почве верхнего слоя (0-10 см) пахотного горизонта, при этом содержание его в нижнем слое (10-20 см) оставалось на уровне содержания по отвальной обработке. Особенно это проявилось по фону с поверхностным внесением полных минеральных удобрений и соломы.
Применение соломы совместно с NPK способствовало увеличению в почве подвижного фосфора на 21,9-31,1%, а обменного калия -на 32,5-53,4%.
5. Реакция почвенной среды не зависела от системы обработки почвы. Использование одних азотных удобрений обусловливало некоторое под-
кисление почвы (0,5-2,3%). Применение полных минеральных удобрений в среднем за 2000-2002 гт. снижало кислотность, что объясняется лучшей гуму-сированностью почвы.
6. Коэффициент структурности и водопрочность почвенных агрегатов зависели главным образом от возделываемой культуры и сопутствующих ей метеорологических условий.
Применение системы поверхностно-отвальной обработки почвы (Oj) сопровождалось тенденцией к улучшению структурного состояния почв, особенно по фону внесения соломы совместно с NPK (У;)-
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7. Изменение плотности почвы пахотного горизонта в 2001 и 2002 гг. при проведении поверхностно-отвальной обработки (Oj) находилось в пределах оптимальных значений (1,15-1,35 г/см3) и не влияло на рост и развитие полевых культур. А в 2003 году данная система обработки вела к разуплотнению почвы пахотного слоя, по сравнению с ежегодной отвальной обработкой.
8. Твердость почвы на глубине 5 см была одинаковой по всем системам обработок. Увеличение твердости почвы в среднем за вегетацию на 15,2% в 2002 г. и на 28,6% в 2003 г. по ресурсосберегающим обработкам обусловлено отсутствием механического воздействия на глубине более 6-8 см.
9. Влажность почвы пахотного слоя при применении удобрений увеличивалась на 0,4-2,5%. В условиях засушливого 2002 года это способствовало снижению твердости почвы на 6,4% при внесении соломы с полным минеральным удобрением (Уг). При обильных атмосферных осадках в 2003 году твердость почвы при внесении удобрений имела тенденцию к увеличению.
10. Общая численность и биомасса как многолетних, так и малолетних сорных растений но системе ежегодной поверхностной обработки (04) в среднем за 4 года исследований была больше на 22,6 и 51,6%, соответственно, по сравнению с этими показателями по системе отвальной обработки. Применение вспашки в 1999 году в системе поверхностно-отвальной обработки способствовало снижению численности и массы сорняков обеих биогрупп, а также сближению уровня вредоносности сорных растений с уровнем вредоносности их по системе отвальной обработки.
11. Общая численность и сухая масса сорных растений при применении удобрений в течение периода исследований (2000-2003 тт.) увеличивались на 33,9 и 45,3%, соответственно. Увеличение в основном наблюдалось за счет малолетних видов. Многолетние сорные растения при внесении удобрений снижали свои количественные и весовые значения. При этом наиболее контрастно проявила себя система удобрений с совместным использованием соломы и полного минерального удобрения (У5).
12. Последействие ранее применявшихся гербицидов (1996-1998) способствовало достоверному уменьшению количества побегов многолетних и общей сухой массы сорных растений. Однако положительное действие гербицидов к концу периода исследований уже не наблюдалось.
13. Выращивание озимой ржи способствовало снижению численности и вредоносности сорного компонента.
14. Ежегодное четырехлетнее проведение поверхностной обработки почвы характеризовалось достоверным снижением (16,9%) урожайности сена однолетних трав в 2000 году. Однако в дальнейшем депрессия в урожайности полевых культур носила характер несущественной тенденции.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Урожайность полевых культур по системе поверхностно-отвальной обработки была на уровне урожайности системы ежегодной отвальной обработки.
Применение удобрений в течение всего периода исследований способствовало существенному увеличению урожайности полевых культур. Внесение соломы с минеральными удобрениями в расчете на планируемую прибавку урожая (У}) обеспечивало увеличение урожайности сена однолетних трав на 36,6-68,2%, а зерна озимой ржи в - 2,2-2,4 раза.
15. Система основной поверхностно-отвальной обработки почвы способствовала снижению затрат совокупной энергии за 4 года в 2,5 раза в сравнении с энергоемкостью системы отвальной обработки.
16. Экономическая эффективность технологий, базирующихся на системе поверхностно-отвальной обработки, включающей классическую отвальную 1 раз в 4 года и поверхностную в течение 3 лет, была наибольшей, особенно по фону применения соломы с азотными или полными минеральными удобрениями. Здесь был получен наиболее высокий уровень рентабельности - 116% по однолетним трзвам и 153% по озимой ржи.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
На дерново-подзолистой среднесуглинистой временного избыточного увлажнения в сильной степени засоренной многолетними сорняками почве Центрального района Нечерноземной зоны России в качестве основной предлагается система поверхностно-отвальной обработки, базирующаяся на сочетании вспашки на глубину 20-22 см с предварительным дискованием пласта многолетних трав или лущением стерни на 8-10 см 1 раз в 4 года и поверхностной дисковой обработки на 6-8 см в последующие 3 года.
Для повышения плодородия почвы и получения более высоких хозяйственного и экономического эффектов рекомендуется в качестве органического удобрения использовать солому совместно с минеральными удобрениями.
Система поверхностно-отвальной обработки почвы и внесение соломы совместно с минеральными удобрениями сдерживает дегумификацию почвы, не ухудшает ее агрофизические и агрохимические свойствз, не вызывает усиления вредоносности сорного компонента полевого фитоценоза и снижения урожайности полевых культур, повышая при этом энергетическую и экономическую эффективность технологий производства продукции.
В связи с особенностями почв с временным избыточным увлажнением предлагается выращивать в чередовании однолетние травы (вико-овсяная смесь) и озимую рожь. Это позволяет за счет биологических особенностей
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
культур проводить агротехнические приемы при оптимальных условиях увлажнения.
Высокий уровень грунтовых вод на этих землях не позволяет выдерживать сроки эффективного применения гербицидов. Поэтому в данных условиях для борьбы с сорными растениями особое внимание должно быть уделено механическому методу — проведению технологических приемов обработки в срок с соблюдением всех других качественных показателей.
В целях дальнейшего совершенствования технологий выращивания полевых культур в направлениях энергосбережения, уменьшения деформирующего действия движителями тяжелых технических средств на почву и вредоносности сорных растений представляет интерес создание специальной системы машин и орудий в технологическом звене: уборка зерновых культур — основная обработка почвы.
По материалам диссертации опубликованы следующие работы:
1. Кощеев М А , Шмелёва С.Г., Смирнов Б.Л. Щукин СВ. Влияние ресурсосберегающих систем обработки на основные агрохимические показатели плодородия почвы по разным фонам питания. // Сборник научных трудов. ЯГСХЛ. - 2002. - с. 113-120.
2. Чебыкина Е.В., Смирнова В.И., Щукин СВ. Изменение сорного компонента полевого фитоценоза под влиянием разных систем обрзботки почвы, удобрения соломой и гербицидов в условиях временного избыточного увлажнения. // Сборник научных трудов. ЯГСХА. - 2002. - с. 93-98.
3; Чебыкина Е.В., Щукин СВ. Труфанов A.M. Действие систем минимальной обработки и удобрения соломой на биологические показатели плодородия в условиях временного избыточного увлажнения почвы. // Сборник научных трудов. ЯГСХА. - 2002. - с. 98-105.
4. Щукин СВ. Изменение агрохимических показателей плодородия почвы под действием разных по интенсивности систем обработки и удобрений. // Сборник научных трудов. ЯГСХА. - 2003. - с. 116-122.
5. Щукин СВ., Кочевых М.Ю., Чебыкина Е.В. Влияние разных по интенсивности систем обработки и удобрений на динамику плотности и твердости дерново-подзолистой почвы. // Сборник научных трудов. ЯГСХА. -2004.-е. 115-124.
6. Щукин СВ., Чебыкина Е.В., Кочевых М.Ю. Изменение структурного состояния дерново-подзолистой почвы под действием различных но интенсивности систем обработки и удобрений. // Сборник научных трудов. ЯГСХЛ. - 2004. - с. 125-132.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лицензия ИД № 04135 от 27.02.01. Подписано в печать14.04.04. Формат 60x90 1/16.
Бумага белая. Условных печ. листов 1.1 Тираж 100 экз. Заказ № 29.
Типография Ярославской государственной сельскохозяйственной академии.
150042, г. Ярославль, Тутаевское шоссе, 58.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»