Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В РЕГУЛИРОВАНИИ АЗОТФИКСИРУЮЩЕЙ АКТИВНОСТИ И ПРОДУКТИВНОСТИ ГОРОХА В ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В РЕГУЛИРОВАНИИ АЗОТФИКСИРУЮЩЕЙ АКТИВНОСТИ И ПРОДУКТИВНОСТИ ГОРОХА В ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ"



На правах рукописи

АНТОНОВ ИГОРЬ ВЛАДИМИРОВИЧ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В РЕГУЛИРОВАНИИ АЗОТФИКСИРУЮЩЕЙ АКТИВНОСТИ И ПРОДУКТИВНОСТИ ГОРОХА В ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ

Специальности: 06.01.01 - общее земледелие 06.01.04 —агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саранск - 2004

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновская государствен пая сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты;

доктор сельскохозяйственных наук профессор Куликова Алешина Хриетофоровн»

доктор сельскохозяйственных наук профессор Смолин Николай Васильевич,

кандидат сельскохозяйственных наук Артемьев Андрей Александрович

Ведущая организация:

Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства (п.Тимирязеве кий)

Защита состоится « 29 » июня 2004 года в часов на заседании диссертационного совета К 212.117.03 при Мордовском государственном университете имени Н.П. Огарева по адресу: 430904, г. Саранск, п. Ялга. ул. Российская, 31. ауд. 223.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарева.

Автореферат разослан «2Д» мая 2004 .

Ученый секрстар- .,

диссертаци-нног^-__.;1:) ..'' „ V* Г.М.Кононова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Ак-гупльность проблемы. Развитие земледелия в перспективе немыслимо без учета в произволе! ве экологических принципов, которые предусматривают более широкое использование возможностей природы при сохранении ее ресурсного потенциала за счет сокращения техногенных нагрузок и энергетических затрат, С этой точки зрения особую актуальность приобретет проблема вовлечения в а гро ценозы биологически фиксированного азота атмосферы посредством сим биотической азогфиксации бобовых культур и, в частости, гороха. В современных условиях нарастающего дефицита белка и продовольствия я целом, энергокризиса, деградации плодородия почв и загрязнения окружающей среды биологический азот выступает в качестве одного из наиболее значимых факторов биологизашш и экологизации земледелия. Однако, реализация азот-фиксируюшего и продукционного потенциалов бобовых растений зачастую ограничивается комплексом неблагоприятных поч вен но-климатических факторов. В их оптимизации веду щее значение имеет агротехника возделывания культур, включая основную обработку почвы, которая позволяет направленно регулировать многие почвенные свойства и режимы.

В лесостепи Поволжья комплексное влияние основной обработки почвы _ на культуру гороха изучено недостаточно, чго определяет важность опенки ее эффективности в данных экологических условиях.

Исследования являются составной частью плана научной работы Федеральною государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Ульяновская государственная сел ьскохозяйс! венная академия".

Цель и задачи исследовании. Целью исследований являлось изучение эффективности основной обработки почвы в регулировании азотфиксируюгпей активности и продуктивности гороха в условиях лесостепи Поволжья.

Основные задачи исследований:

— установить эффективность систем обработки в регулировании основных агрофизических и агрохимических свойств пахотного слоя почвы, ее биологической активности и фитосаннтарного состояния в посевах гороха;

— изучить динамику формирования и функционирования симбиогическо-го аппарата, определить размер азотфиксации гороха и долевое участие биологического азота в формировании величины н качества урожая культуры в зависимости от систем основной обработки почвы;

— оценить роль обработки почвы в формировании урожайности, основных элементов ее структуры, качества зерна и белковой продуктивности гороха;

— провести агрономическое и экологическое обоснование, экономическую и энергетическую опенку систем основной обработки почвы под горох.

Научная новизна. Впервые применительно к агроклиматическим условиям лесостепи Поволжья проведено комплексное изучение влияния систем основной обработки почвы на симбиотическую активность и продуктивность гороха, выявлено значение ряда абиотических и биотических факторов в реализации азот фиксирующего и продукционного потенииалор ру^тур^ Установлены связи между продо. ' иксации и про-

дуктивностмо pación и ií; дано атрозкологическос обоснование, проведена оценка энергетической и экономической '¡ффскггивностн применения различных систем основной обработки почвы под юрох.

Практическая ч на ч и мое гь. Результаты исследований являются теоретической и практической основой для совершенствования агротехники возделывания гороха па черноземе выщелоченном лесостепи Поволжья. Практическое внедрение в технологию возделывания гороха перспективных вариантов основной обработки почвы будет способствовать повышению его урожайности на 0,20,4 т/га, увеличению валовых сборов зерна и белка соответственно ш 6-23 и 3I-13 % к сохранению почвенной? плодородия за счет вовлечения в агроценозы биологического азота еж« одно не менее 50 кг/га.

На защиту выносятся следующие положения:

- изменение основных показателей почвенного плодородия под воздействием систем обработки почвы при воздетывашш гороха;

- продолжительность и активность бобово-ризобиального симбиоза, размер фиксации азота воздуха и лоля его участия в формировании урожайности н качества продукции гороха о зависимости ог систем основной обработки почвы;

- формирование урожайности, качества зерна гороха и вынос основных элементов пихания культурой на фоне разных систем обработки почвы;

- агрономическое и экологическое обоснование, энер1-етнческая и 'экономическая оненка систем основной обработки почвы в технолошях возделывания гороха.

Личный вклаа соискатели. Соискателем лично разработана программа исследований, проведены моленые опыты, наблюдения, учеты и лабораторные анализы, сделаны обзор net очников лигературь; по изучаемой проблеме, теоретические обобщения полученного -экспериментального материала, а также выводы и рекомендации производству.

Апробация па Поты. Основные положения диссертации докладывались, рассматривались и обсуждались на ежегодных внутривузовских научных конференциях Ульяновской ГСХА в 1998-2004 гг.. Ульяновского государственного университета н 1998 году. Пензенской ГСХА в 1999 году, VI Международной научной конференции "Медико-биологические проблемы экологической безопасности АПК" (Сергиев Посад, 2000), VIII Международной научной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Лочоносов-2001 " (Москва, 2001), областной межвузовской научно-практической конференции "Молодце ученые — агропромышленному комплексу" и Всероссийской научно-практической конференции "Инновационные технолоши в аграрном образовании, науке и АПК России", проходивших в Ульяновской ГСХА соответственно в 2002 и 2003 гг.

Публикации. По резулытпам исследований опубликовано 16 рабог.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 179 страницах компьютерного текста, состоит из введения. 7 глав, выводов и предложений производству, включает 25 таблиц. 11 рисунков, имеет 49 приложений. В список литературы входяг 367 источников отечественных и зарубежных авторов.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю, доктору сельскохо1ЯЙствениых наук профессору Куликовой Алев-

тике Христофор овне, коллективу кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии, а также студентам-дипломникам, принимавшим участие в проведении опытов, за поддержку и помощь в выполнении работы.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования в 1997-2003 гг. проведены на базе стационарного опыта кафедры почвоведения, афохнмин и агроэкологии УГСХА по изучению систем основной обработки почиы в шестипольно у нолевом зернопропашном севообороте: пар сидеральиый (вико-овсяная смесь) - озимая рожь — кукуруза — яровая пшенииа - горок - овес.

Схема опыта включала 4 системы основной обработки почвы: отвальную (послеуборочное пушение стерни КДТ-7 на 8-10 см и вспашка ШШ-4-35 пол сааеральный пар и горох на глубину 25-27 см, кукурузу на 28-30 см, яровую пшеницу и овес на 20-22 см) — принята за контроль; плоскорезную (послеуборочное поверхностное рыхление комбинированным агрегатом КПХ11-5 ■*■ БНГ-3 на 8-10 см, плоскорезная основная обработка КПГ-2,2 на ту же глубину, что и в первом варианте); комбинированную в севообороте (послеуборочное поверхностное рыхление КПШ-5 ■+■ БИГ-3 на 8-10 см и безотвальная основная обработка плугом со стойкой СиСИМЭ под сидерлльный нар на 25-27 см; лушенис сгерпи БДТ-7 на 8-10 см и вспашка ПЛН-4-35 под кукурузу и горох соответственно на 28-30 и 25-27 см; поверхностная обработка КПШ-5-БИ1 -3 на 8-10 см и плоскорезное рыхление КПГ-2,2 под яровую пшеницу и овес на 20-22 см): поверхностную (двухкратная обработка комбинированным агрегатом КПШ-5~БИГ-3 под все культуры севооборота с интервалом 10-15 дней: первая на глубину 8-10 см, вторая - на 10-12 см).

Измельченная масса сидсрага заделывалась двухкратной обработкой почвы БДТ-7 на глубину 10-12 см. Возделывание культур осуществлялось при минимальном использовании минеральных удобрений (30—Ю кг в действующем вешесгве на га), гороха - на неудобренном фоне. В системе основной обработки в почву заделывались пож н и вн о-корневые остатки растений и солома зерновых культур севооборота. Средства защиты растений не применялись. Остальные элементы агротехники гороха - общепринятые в регионе.

Полевой опыт заложен в трехкратной повторности, севооборот освоен в 1988 году. Посевная плоишь делянки 350 м\ учетная-280 м3, их расположение систематическое.

В качестве объектов исследований выступали почва и растения юроха {Рпит тихгип £..) сорта Труженик.

Организация полевых опытов, проведение наблюдений, учетов, лабораторных анализов осуществлялись по общепринятым методикам и соответствующим ГОСТам. Экономическую оценку различных систем обработки почвы проводили на основе расчета ряда стоимостных показателей с использованием нормативов и расценок, принятых для производственных условий учхоза УГСХЛ (2003 г.); энергетическую эффективность рассчитывали но совокупным затратам энергоресурсов на возделывание гороха и накоплению потенциальной энергии в урожае основной продукции. Данные результатов исследований подвергались математической обработке методами дисперсионного и корреляцией!-

кого анализов.

Почва опытного иол к - чернозем выщелоченный среднемошный средис-гумусный среднесу глинистый с повышенным и высоким содержанием основных элементов питания.

Анализ агрометеорологических показателен за поел ели и с 7 лет показал значительную их вариабсльность (особенно по количеству осадков) с обострением засушливости в одни периоды и проявлением избыточного увлажнения в другие. Это приводило к уязвимости посевов и не позволяло возделываемым культурам полностью ре ал то выдать биологический потенциал. Наибольшая годовая сумма осадков наблюдалась в 1997 году - 803 мм, наименьшая в 2002 г. -418 мм. Более близкие к оптимальным гидротермическис условия для роста, развития и созревания гороха складывались в 2001 году, менее благоприятные - в 1997, 2000, 2002 и 2003 гг. Из них 1997 н 2003 гг. отличались избытком влаги, приводившим к нзрастанию рааеннй и затягиванию вегетации культуры, 1999 г. и, особенно, 1998 г. можно охарактеризовать как резко засушливые и неблагоприятные для гороха.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние систем основной обработки почвы на показатели почвенного плодородия н засоренность посевов гороха

Агрофизические свойства. Агрофизическое состояние почвы наиболее полно характеризуют плотность ее сложения, структура и определяемое ими количество почвенных пор различного размера. Результаты исследований показали, что в зависимости от систем обработки почвы основные агрофизические параметры ее плодородия значительно изменялись (табл.1, рис.1).

Более близкая к оптимальной для i ороча плотность пахотного слоя почвы (1,15-1.16 г/смэ) отмечалась по отвальной и комбинированной в севообороте системам обработки со вспашкой год изучаемую культуру. При этом варианты вспашки способствовали увеличению морозности почвы за счет нор аэрации. Плоскорезные (включая поверхностную) обработки снижал» не капилляр нут пористость до критической (12,5-14.5 %) для растений юроха и, особенно, ею симб но ти чес кого аппарата. Замешое ухудшение агрофизических свойств почвы в связи С проведением безотвальных рыхлений было особенно характерно для средней и нижней частей пахотного слоя (10-20 н 20-30 см).

Таблица 1

Плотность почвы перед посевом гороха в зависимости от систем основной обработки, г/см3 (2002-2003 гг.)_i

Система основной обработки почвы Слой почвы, см

0-10 1 10-20 20-30 | 0-30

Отвальная (контроль) Плоскорез ная Комбинированная в севооборота Поверхностная 1.07 1,02 1,05 1.03 1,19 1,23 1,18 1.27 1,20 I 1.15 1,31 1.19 1,24 1,16 1.30 1 1,20

j 2002 г. HUñi 1 200Ü г. __ _ j 0,04 [ 0.07

С точки зрения оптимизации структурною состояния почвы более прел-почтительно комбинирована в севообороте различных обработок, которое в сравнении с систематическим их проведением обеспечивало значительное (до 1,2 раза) повышение содержания аритмически ценных агрегатов во всех слоях обрабатываемого горизоша (0-30 см).

0-10 си 10-20 см 20-20 СМ ' „■ ^ 0-30 см

Систриа оснс^'Ои ос г^от»к пэчдо

аОчмлы-аи ОПпоскдае^гя а КгчЬипироаанпвя в севоь6йр01в ЯПовер»иОС1мЛ

Рнс.1. Содержание агрономически ценных агрегатов (фракция 10-0,25 мм) й слое 0-30 см чернозема выщелоченного в зависимости от систем основной обработки почвы в посевах гороха

Запасы продуюттной влаги. Исследования показали, чго формирование влагозапасов почвы на фойе систем основной обработки складывается различно и неоднозначно, что напрямую связано со значительной вариабельностью погодных условий »и в первую очередь, количества атмосферных осадков - главного источника почвенной влаги.

В среднем за 1998-2003 гг. вла1 ©накопление в почве к началу сева гороха в зависимости от систем ее обработки заметно не различалось, составляя 197210 мм в метровом слое. Однако, исходя из анализа годовой динамики волообеспечениости почвы. более целесообразной представляется дифференцированная в севообороте система обработки, которая в трех из шести лет исследований обеспечивала значительное увеличение запасов продуктивной влати (на 16-56 мм в слое ) м) перед посевом гороха, и 2 года не уступала в этом отношении другим вариантам.

Вспашка под юрох и условиях как комбинированной в севообороте, так и отвальной систем обработки способствовала Солее рациональному расходу доступных влагозапасов почвы на формирование ею урожая. Ото подтверждается расчетом коэффициентов водопотребления культуры, повышение которых с 14,0-14,4 но вариантам со вспашкой до 16,1-17,2 м'/т зерна по безотвальным рыхлениям свидетельствует о значительных непродуктивных потерях влаги из почвы в последнем случае.

Гумусное состояние н питательный режим. Согласно полученным в опыте данным, прослеживалось определенное влияние систем основной обработки на содержание гумуса в почве (рнс.2). Увеличение гучусированности почвы набтюдалось по поверхностной и комбинированной в севообороте системам

обработки в отличие от других вариантов. В большей степени это отражает Сравнение результатов текущих исследований гумусного режима почвы с данными периода закладки опыта (1987 г.). Анализ их показал, что при переходе к мпнимализации и дифференциации но культурам севооборота обработки почвы темпы дегумификапии снижаются почти в 2 раза в сравнении с проведением постоянной вспашки или и} Со кого плоскорезною рыхления.

П|гга.тельный режим почвы на фоне различных ее обработок при возделывании юроха складывался относительно стабильно. Небольшому повышению обеспеченности почвы доступными питательными веществами (Ы, РгО<, КзО) - к пределах I мг/100 г по каждому элементу, способствовало поверхностное рыхление.

1Ш г, 2002 г,

С^ет^ча осмсРмс^ обработки пэчеы

□ Стадоьидо ОПлрсиорешя»» □Кси^»"трОв£нк£л всеэоо&ороте О

Рис.2. Изменение содержания г>муса в пахотном слое чернозема выщелоченною (0-30 см) в зависимости от систем основной обработки почвы

Биологическая активность. Общеизвестным индикатором биологического состояния почвы в целом является показатель активности почвенной иел-люлозолитнческой микрофлоры, характеризующийся разложением клетчатки. Как показали исследования, скорость этого процесса, суля по распаду льняной ткани в почве за вегетацию гороха, существенно различалась как по способам обработки, так и, особенно, по голам эксперимента. На фоне самого засушливого 1999 года за 5 последних лег це л л юло*ораз латающая активность почвы повышалась в 3,3-6,4 раза в наиболее мажных 2001 и 2003 гг., достигая 25.8-33,7 % по разложению льняного поло I на и пахотном слое.

Более равномерному по годам усилению жизнедеятельности микроорганизмов способствовала систематическая вспашка. В то же время комбинированная в севообороте и поверхностная системы обработки наряду с некоторым снижением интенсивности микробиологических процессов в почве в засушливые периоды вегетации гороха приводили к сильной их активизации во влажные сезоны в сравнении с постоянно Л вспашкой. Плоскорезная система обработки обеспечивала достоверное уменьшение целлюлозолитнческой активности почвы. В среднем за 1999-2003 гг. по данному варианту распад льняной ткани со-

ставил 15,6 %. что на 2-3 % меньше его значений по другим oöpaGo i кам почвы.

Часоренность посевов. Анализ данных по изучению засоренности посевов гороха показал, что замена отвальной обработки на плоскорез! 1ую, в том числе поверхностную, сопровождалась увеличением как количества, так н массы сорных растений соответственно на 54-68 шт7м2 и на J2I-146 т/м1 в среднем за 1997-2002 гг. (рис.3). При этом на фоне безотвальных рыхлений наблюдалось усиление размножения и развития более злостных трудноискоренимых видов сорной флоры: бодяка полевого {Cirstum arvense ¿.), осота нолевою (Sonchits аг-\ensis /..), овсюга обыкновенного (Avena fatua L), просовпдных сорняков, в том числе Проса сорною (Panrcitm miliaceum L.). ежовника обыкновенного (Echino-chloa crusgalli L), щетинников зеленого и сизого (Setaria viridis L. Setaria glauca L).

1996 1999 2CC0 2001 2002 Система основной обработки по^вы

ïlîT,Af3 [ Iftmarmoa Г*. . -1 ПГЮС'СрС1>Н^Я

122^33 «ешбинирйеаиная е о*пос£сро 16 ' псо-глиостнал

- -— ■■ отваг^ая ......пгоскс^езиат-1

— —в севообороте — - поверхностная

Рис.3. Численность и .«accu сорных растений в посевах юроха в завнсимосги oí СИС1СМ основной обработки почвы

Лзотфиксирующая активность, урожайность и качество зерна гороха в зависимости от систем основной обработки почвы

Азатфиксирушшап активность. Наблюдения показали, что различные системы основной обработки почвы не оказывали влияния на сроки образования аэотфиксирутоших клубеньков и переход их в активное состояние, но во многом определяли окончание бобово-ризобкалькою симбиоза гороха. Наиболее продолжительное (на 1-7 дней по годам) функционирование симбногнческого аппарата гороха обеспечивала вспашка.

Значение отвальной обработки для активизации симбиоза гороха особенно возрастало по мере роста и проникновения корней растений вглубь почвы, что закономерно в связи с улучшением на ее фоне агрофизических свойств всего пахотного горизонта в отличие ог глубокого и мелкого плоскорез ных рыхлений. Отмеченное выражалось в замегном увеличении сим биотического аппарата гороха по вариантам со вспашкой, судя по накоплению активных юубеньков с се-

редины периода их жизнедеятельности. При этом эффективность вспашки в оптимизации условий бобово-риэобнальною симбиоза более четко проявлялась во влагообеспеченные годы (рис. 4). Так. в отличающихся избытком влаги во время вегетации гороха 1997 и 2003 гг. превышение воздушно-сухой массы активных клубеньков в фенофазы бутонизации - цветения культуры по отвальной и комбинированной в севообороте системам обработки почвы в сравнении с плоскорезной и поверхностной достигало соответственно по годам 6,3-27,5 и 17,149,5 кг/га.

При оптимальном равномерном увлажнении почвы по накоплению активных клубеньков вариантам со вспашкой под горох не уступала, а иногда и несколько превосходила их минимальная обработка. В частности, в 2002 тоду к началу цветения гороха по поверхностному рыхлению почвы накопилось 202,4 кг/га клубеньков. Эта величина стала наибольшей как по вариантам опыта, так и за все годы исследований Данный факт объясняется интенсивным ростом и развитием корней гороха в самом биогенном поверхностном почвенном слое на фоне мелкого рыхления в более оптимальные дяя растений но агрометеорологическим особенностям голы. Исследованиями также установлено, что обработка почвы больше влияет на накопление массы активных клубеньков, чем на их количество, то сеть прежде всею определяет рост (величину) снмбиотического аппарата гороха.

250

200

150

100

50

пл-а

мг/растенне

1997 1958 1999 2СОЭ 2031 2002 Сиетеия основной обработки гкмвы

2003

:э отвальная

Ешш^иЗяеыбйнироэанная в севообороте ■———отвальная

3 пгосюреэная

Э поверхностная ■ плоскорммав

-—- — комбинированная в сеаообсрото — - — - поверхностная

Рис.4, Накопление массы активных клубеньков на корнях гороха в зависимости от систем основной обработки почвы в фенофазы бутонизации - цветения

Объединить показатели массы клубеньков с лепемоглобином, участвующих в фиксации воздушного азота, и продолжительности их функционирования позволяет активный симбиотичсский потенциал (АСП). Его расчет закономерно

указывает на предпочтение проведения иод горох вспашки (табл. 2). В блаюпри-ятные для этой культуры годы достаточно высокий АС11 характерен и для мн-нимализироеаиной обработки почвы.

Таблица 2

Активный симбиотичсский лшсшшал, удельная активность симбиоза и количество фиксированного юрохом азота воздуха в зависимости _от систем основной обработки почвы_

Система основной обработки 1 Годы исследований

почвы 1 2001 2002 2003 среднее

Активный симбиогический потенциал, ел.

Отвальная (контроль) 1 4112 3524 1686 3107

Плоскорезная 1 2143 2681 1124 1983

Комбинированная в севообороте | 3316 3176 1699 2730

Поверхностная | 3735 3190 1442 2789

Удельная активность симбиоза, г/кг-сут.

1 22,82 15,57 13,00 16.91

Количество симСиогического азота, кг/га

Отвальная (контроль) 1 97,9 54,7 21,8 58.1

Плоскорезная 1 46.5 42.1 15.0 34.5

Комбинированная в севообороте 1 78.1 49.2 21.8 49.7

Поверхностная 1 83.0 49.7 18,6 ■ 50,4

На основе активного сим биотического потенциала и удельной активности симбиоза (УАС). определяемой по разнице азогоу своей ля растениями, приходящейся на единицу АСП, можно рассчитать количество фиксируемого горохом азота воздуха (Посыпанов Г.С., 1991), За 3 последних года оно изменялось по вариантам от 15-22 кг/га ло 47-98 кгЛ'а соответственно в 2003 н 2001 гг. Наибольшей азотфиксации гороха способствовала отвальная система обработки почвы. Несколько уступали ей в этом отношении комбинированная п севообороте и поверхностная системы. Глубокое нлоскорезное рыхление, почти во все годы исследований ухудшая основные показатели бобово-ризобиального симбиоза, уменьшало размер фиксации азога воздуха горохом в 2001-2003 гг. в 1,22,1 раза в сравнении с другими вариантами.

Урожайность и ее структура. Как свидетельствуют результаты исследований, различные системы основной обработки почвы, оказывая определенное влияние на показатели почвенного плодородия с одной стороны, а также азот-фиксирующую активность и засоренность посевов гороха с другой, в разной степени благоприятствовали формированию его урожайности (табл. 3). Почти во все годы эксперимента она повышалась по вариантам со вспашкой под горох, что соответствует установленным в опыте закономерностям изменения на их фоне состояния почвы и его посевов. В среднем за 1997-2003 гг. отвальная и комбинированная в севообороте системы обработки почвы обеспечивали рост урожайности гороха на 0,2-0,4 т/га в сравнении с глубоким и поверхностным плоскорезными рыхлениями.

Анализ формирования урожайности гороха в зависимости от отдельных изученных факторов показал, что наиболее значимыми из них являются биоло-

гичсская активность почвы, засоренность посевов и запасы продуктивной влаги весной. Эта связь описывается уравнением: ■

У = 8,9 - 0.0135Х, -с 0,453X1 - 0.0085X5,

гас У - урожайность гороха, ц'га: Х[ — запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы до посева (мм); Хз - целлюлозоразлагающая активность почвы (9о); Хз - численность сорняков (штУмг).

Также установлена роль симбиотической активности гороха в реализации потенциала его продуктивности, которую отражает следующее уравнение регрессии:

У ™ 8,07-И), 138Х!-Н),0359Хг,.

где У - урожайность гороха, ц/га, а X] и Хг - масса активных клубеньков (в воздушно-сухом состоянии) в фенофазы соответственно ветвления и бутонизации, кг/га.

Вместе с тем наибольшая, в большинстве случаев, си абиотическая активность и, следовательно, обеспеченность растений биологическим азотом не всегда пропорционально отражалась на продуктивности гороха на фоне систематической вспашки в сравнении с дифференцированной в севообороте обработкой. Следовательно, преобладающее значение для формирования урожайности изучаемой культуры имели внешние факторы среды, в том числе регулируемые агротехникой гороха, Л уровень его симбиотической активности, особенно при отклонении комплекса условий ог оптимальных для растений, в меньшей степени определял реализацию продукционного потенциала.

Рассматривая влияние систем обработки почвы на урожайность гороха через составляющие элементы её структуры, следует отметить положительное значение вспашки для оптимизации густоты стеблестоя посева, а именно ее увеличения, прежде всего в засушливые юлы. и усиления плодообразования на растениях. Масса 1000 семян гороха иод воздействием отвальной обрабогки почвы повышалась не всегда, а количество зерен в бобе оставалось относительно стабильным элементом структуры урожайности но вариантам опыта в годы исследований.

Таблипа 3

Урожайность гороха в зависимости от систем основной обработки почвы, т/га

Система основной обработки почвы Голы исследований Среднее

1997 1998 1999 2000 , 2001 2002 2003

Отвальная (контроль) 1.53 1.45 2,05 1,76 2,54 1,87 1.51 1.82

Плоскорезная 1,55 1.25 1.82 1.12 2.13 1.66 1.47 1 1.57

Комбинированная в севообороте 1.88 1.90 2,27 1,63 2,51 1.69 1.65 | 1,93

Поверхностная 1.48 1,451 1,63 1.52 2.25 1,55 1.45 1 1.62

НСРп 5 0,16 1 0,41 0,43 0,29 0.26 0.07 0,22 1 -

Качество зерна и вынос основных элементов питания продукцией. В опыте установлено, >гто влияние различных систем обработки почвы на химиче-

СкиП состав зерна гороха но основным элементам питания и белку неодно шачно (табл.4). Повышение содержания в зерне азота и белка, определяющих основную питательную ценность продукции гороха, происходило иод влиянием плоскорезной и комбинированной в севообороте систем оПрабош! почвы, Однако увеличению производства белка способствовала только вспашка под горок (отвальная н комбинированная в севообороте системы обработки), исходя из заметного роста его урожайности на этом фоне. Расчет белковой продуктивности горока за 2001-2003 тг. показал, что вспашка приводит к повышению сбора белка на 0,450,5 ц/га в сравненин с безотвальными рыхлениями.

Таблица 4

Содержание белка и элементов питания в зерне гороха

в зависимости от систем основной обработки почвы, % (2000-2003 гг.)

Система основной обработки почвы Белок Азот Фосфор Калий

Отвальная (контроль) 21,86 3.50 0.60 0.77

Плоскорезиая 21,99 3.52 0.82 0.76

Комбинированная в севообороте 22,10 3.54 0,83 0.82

Поверхностная 21,78 3,48 0.81 0.76

Учитывая объемы спмбиотической агот фиксации, вариант!,т опта со вспашкой под горох, а также поверхностная система обработки обеспечивали наибольшее участие биологического азота в формировании урожайности и белковой продуктивности культуры. В частности, его доля в урожае зерна и продукции гороха в целом (основной и побочной) по этим обработкам изменялась в 2001-2003 гг. в пределах соответственно 36-100 и 23-81 "Л. Таким образом, с учетом использования соломы на удобрение после гороха может складывлься не только бездефицитный, но и небольшой положительный баланс азота в почве, что наблюдалось в благоприятном для растений 2001 году.

Результаты анализов зерна гороха на содержание фосфора и калия выявили в целом меньшие его изменения иод во)дейсгвием различных обработок почвы, В отдельные годы оно достоверно повышалось в условиях комбинированной в севообороте системы обработки.

По выносу основных элементов литания горохом уступала всем вариантам поверхностная системэ обработки почвы, особенно в отношении азота и калия. При ее проведении он уменьшался на 2-25 % и составил соответственно 4,59 и 1,59 кг/га па 1 ц продукции в среднем за 2001-2003 гг. Исходя из меньшей урожайности, снижение выноса питательных вешеств изучаемой культурой было характерно и для глубокого плоскорезного рыхления, хотя в пересчете на 1 ц основной продукции с учетом побочной на ее фоне он существенно не отличался от остальных обработок почвы.

Отсутствие значительных различий по вариантам опыта установлено и в отношении содержания в продукции гороха тяжелых металлов - одного из важнейших критериев ее качества в современных условиях. В целом по всем из лик элемерггов она отвечала требованиям экологической безопасности, так как их содержание в зерне не превышало установленных предельно-допустимых концентраций (НДК).

Экономическая и энергетическая оценка систем основной обработки почвы в технологиях возделывания гороха

Экономическая эффективность. Внедрение технологий в производство невозможно без их комплексной экономической и энергетической оценки. Расчет экономической эффективности технологий возделывания гороха, включающих разные системы основной обработки почвы, показал, что, несмотря на самые высокие производи венные затраты, вспашка под культуру, особенно в условиях е« чередования в севообороте с безотвальными рыхлениями, способствует увеличению чистого дохода (на 844-1755 руб,/га) и рентабельности производства (на 19-52 %) в сравнении с друшми вариантами. Отмеченный эффект определяется значительным повышением урожайности и, следовательно, стоимости продукции гороха но отвальной и комбинированной в севообороте системам обработки почвы. При этом производственные затраты по вариантам опыта почти не различались, составляя 3087-3248 руб./га.

Наименее затратной в технологиях гороха являлась поверхностная основная обработка почвы. Расходы на ее проведение были на 118 и 147 руб./га (38 и 43 %) меньше, чем затраты соответственно на глубокое плоскорезное рыхление и вспашку под горох. Однако эта экономия не является оправданной вследствие заметного снижения урожайности гороха на фоне мелкого рыхления, которое приводило к росту себестоимости зерна и уменьшению экономического эффекта его производства.

Энергетическая пиенка. Энергетическая оценка агротехнологий по ¡воля ет более объективно подходить к их применению. Проведенный расчет и анализ показателей энергетической опенки систем основной обработки почвы указал на большую целесообразность вспашки под горох. Наряду с увеличением затрат техногенной энергии на производство по отвальной и комбинированной в севообороте системам обработки почвы в сравнении с другими на 1,381,45 ГДж/га, за счет роста урожайности гороха эта варианты обеспечили самые высокие коэффициенты энергетической эффективности (1,78 и 1,88). Л глубокое и поверхностное плоскорезные рыхления снижали их соответственно до 1,66 и 1,71.

Принимая во внимание расходы энергии плодородия почвы на формирование урожая гороха и учи тывая уменьшение потерь гумуса по поверхностной и дифференцированной в севообороте системам обработки, с точки зрения энергетической эффективности производства последняя оказалась более предпочтительной.

Таким образом, экономически и энергетически более выгодной при возделывании гороха являлась комбинированная в севообороте система основной обработки почвы.

ВЫВОДЫ

1. Отвальная и комбинированная в севообороте системы основной обработки почвы по сравнению с плоскорезными (включая поверхностное) рыхлениями обеспечивали более оптимальные для гороха показатели агрофизического

состояния почвы. При этом 1 поп ¡ость иахотною слоя соответственно составляла 1,15 и 1,16 г/см\ количество агрономически ценных агрегатов увеличивалось на 6-10 %.

2. Формирование запасов продуктивной влаги в почве до посева гороха сильно зависело от агрометеорологических особенностей разных лет, В среднем влагозапасы в метровом слое почвы составляли 197-210 мм. Большему влаюна-копленню (на 16-56 мм по отдельным годам), а также более рациональному расходу влаги на формирование урожая, особенно в условиях засух, способствовала комбинированная в севообороте система обработки почвы.

3. Дифференцированная с зависимости ог культур севооборота и минимальная системы обработки почти в 2 раза снижали темпы дегумифпкании почвы по сравнению с постоянной вспашкой и глубоким плоскорез и ьш рыхлением, В то же время системы основной обработки почвы не оказывали существенного влияния на се питательный режим. Изменения содержания элементов питания на их фоне (!Ч, Р^05, К;0) были небольшими (до 1 мг/100 г почвы).

4, Более равномерной по годам активизации жизнедеятельности иеллю-лозоразлагаюших микроорганизмов благоприятствовала систематическая вспашка. В оптимально и избыточно влажные периоды вегетации гороха наибольшему усилению распада целлюлозы в почве (в 1,1-1.4 раза) способствовали комбинированная в севообороте и поверхностная системы обработки, тогда как плоскорезная почти всегда достоверно уступала в этом отношении другим вариантам.

5, В борьбе с сорными растениями эффективны отвальная и комбинированная в севообороте системы обработки почвы. Значительно повышая засоренность посевов гороха в среднем на 5 (-68 шг./м1 и 121-146 г/мг сорняков (или в 1,4-1.6 раза), плоскорезное рыхление, в том числе поверхностное, сопровождалось увеличением доли более злостных и трудноискоренимых видов в их ценозе (осот полевой, бодяк полевой, овсюг обыкновенный, просо куриное и сорное, щетинники сизый и зеленый и др.).

6, Положительное влияние на снмбиотчсскуто активность юроха оказывала вспашка. Ее проведение, как систематическое, так и в сочетании с другими способами обработки в севообороте, способствовало увеличению продолжительности активно! о функционирования клубеньков (на 1-7 дней по годам) и нх накопления, По массе активных клубеньков в благоприятно увлажненные годы вспашке под горох не уступало поверхностное рыхление. Максимальное накопление клубеньков достигало 190 и 200 кг/га (в воздушно-сухом состоянии) но отвальной и поверхностной системам обработки. При этом активный симбиогический потенциал (АСП) юроха по указанным и^рпантач изменялся ог 3190 до 4112 ед.

7. Увеличению размеров биологической фиксашш азога воздуха горочом. рассчитанных на основе АСП и удельной активности симбиоза (УАС). более благоприятствовала отвальная основная обработка иод культуру, в том числе в условиях комбинированной в севообороте системы, а также поверхностное рыхление почвы. Количество симб ноги чески фиксированного азога по этим вариантам повышалось от 19-22 кг/га в наименее благоприятном для растений 2003 г. до 75-98 кг/га в более оптимальном 2001 году, тогда как по плоскорезной системе обработки изменялось соогветстиенно ог 15 до 46 кг/га.

8. Более высокая продуктивность гороха закономерно отмечалась по oi-вальной h комбинированном в севообороте системам обработки почвы. При -л ом в последнем сл)чае урожайность повышалась значительнее даже при меньшей симбиотической активности гороха, что свидетельствует о преобладающем значении условий среды в реализации его продукционного потенциала. В среднем урожайность гороха по дифференцированной о севообороте системе обработки увеличивалась на 0,1 т/га но отношению к отвальной (контролю) и на 0,30,4 т/га в сравнении с глубоким и мелким плоскорезными рыхлениями. Росту урожайности гороха вспашка способствовала через оптимизацию отдельных элементов ее структуры, в том числе густоты стеблестоя, количества бобов на растении и в отдельные годы массы 1 ООО семян.

9. Заметному улучшению качества зерна гороха способствовала комбинированная в севообороте система обработки почвы (по содержанию белка, азота и калия). С точки зрения белковой продуктивности гороха более предпочтительна вспашка под культуру, обеспечивающая превышение сбора белка на 0,45-0,5 ц'га. При этом в благоприятных погодных условиях в формировании урожайности зерна гороха и его качества по содержанию белка доля симбнош-ческого азота можег достигать 100 что позволяло при использовании соломы культуры на удобрение создавать близкий к бездефицитному или небольшой положительный азотный баланс в почве. Контроль качества основной продукции гороха на наличие тяжелых металлов выявил небольшие изменения в их содержании на фоне разных систем обработки почвы, пределы которых лежали заметно ниже значений ПДК.

10. Наибольший вынос основных элементов питания горохом на формирование урожая отмечался по вариантам со вспашкой (отвальная н комбинированная в севообороте системы обработки), особенно в сравнении с поверхностным рыхлением почвы. Последнее наиболее заметно снижало вынос азота и калия из почвы (на 2-25 îi).

П.Наиболее экономически и энергетически эффективной при возделывании гороха являлась комбинированная в севообороте система основной обработки почвы со вспашкой под культуру, повышающая на 19-52 % рентабельность производства и в 1,1 раза энергетический коэффициент по сравнению с другими вариантами.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях лесостепи Поволжья для повышения азотфиксируюшей активности, урожайности и валовых сборов зерна и бедка под горох рекомендуется отвальная основная обработка почвы на глубину 25-27 см. В севооборотах с точки зрения стабилизации продуктивности, гумусо- и энергоресурсосбережения более целесообразно комбинирование различных по способу и глубине обработок со вспашкой под горох. В целях сохранения плодородия почвы возможен переход к ее поверхностной основной обработке под культуру при обязательном использовании дополнительных мер борьбы с высокой засоренностью посевов.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ IIO ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Í. Антона« И.В. Активность симбипгического аппарата тороча в зависи-М0С1Н or систем основной обработки почвы // Тр, молодых ученых Ульяновского государственного университета / Материалы докл. студентов и аспират он на VII ежегодной науч.-ггракг. конф. - Ульяновск, 1998. -С.62-64.

2. Антонов И.В. Активность снмбиогического аппарата гороха и плодородие чернозема выщелоченного в зависимости ог систем обработки почвы // Почва. Экология. Общество (Soil. Ecology. Society): Тез, докл. Докучасвских молодежных чтений* 99. - СПб: НИИ химии СПбГУ, 1999. - C.SÓ-57,

3. Антонов И.В. Роль основной обработки почвы в оптимизации бобово-ризобиального симбиоза гороха на черноземе выщелоченном // Молодые ученые - возрождению сельского хозяйства России в XXI веке: Сб, материалов Всеросс. науч.-практ. конф. - Брянск: БГСХЛ, 1999. - C.I05-I06.

4. Куликова А.Х., Вандышев И.А.. Антона« ИВ, Формирование урожайности гороха в зависимости ог систем основной обработки почвы // Проблемы повышения продуктивности и устойчивости земледелия лесостепи Поволжья: Сб. науч. тр. - Ульяновск: УГСХА, 1999. - С.25-32.

5. Куликова А.Х.. Антонов Jf. ft. Агротсхчические основы оптимизации условий бобово-ризобиально! о симбиоза гороха на черноземе выщелоченном лесостепи Поволжья// Плодородие почвы - основа высокоэффективною земледелия: Материалы межрегиональной науч.-практ. конф., посвященной 100-летию со дня рождения профессора С.И. Андреева. - Чебоксары: ЧГСХА, 2000. -С. 65-67.

6. Антонов И.В., Куликова AJC. Агротемшческие основы активизации связывания азота горохом на черноземе лесостепи Поволжья И Ш сьезд Докучасв-ского общества почвоведов; Тез. докл. - Л!.: Почвенный нн-т им, В.В. Докучаева РАСХН, 2000. - Кн.2. - С.97-9К,

7. Антонов И.В. Влияние cxcicm основной обработки почвы на активность почвенной биогы н урожайность гороча // Технологические и экологические основы земледелия и жнвошоводства в условиях лесостепи Поволжья / .Молодые ученые - агропромышленному комплексу: Тез. докл. науч. конф. - Ульяновск: УГСХА, 2001. - С.13-15.

8. Антонов И.В. Оптимизация почвенных условий активизации симбнотп-ческого аппарата гороха //Ломоносов - 2001: Тез. докл. VIII Международной конф. студентов и аспирантов но фундаментам к ым наукам (секция «Почвоведение»). - М.: МГУ, 2001. - С.П.

9. Антонов И.В. Влияние минеральных удобрений и их сочетаний с соломой на симбиотическую активность и урожайность гороха // Молодые ученые -а1ропромышленному комплексу: Материалы областной межвузовской науч.-Iтракт, конф. - Ульяновск: УГСХА, 2002. - Ч, 1. - С.15-18.

10. Антонов IIB-, Борнсоеч ЕМ. Целлюлозолитическая активность почвы в посевах гороха на фоне систем обработки чернозема выщелоченною // Ломоносов - 2002: Тез. докл. IX Международной конф, студентов и аспирантов по фундаментальным наукам (секция «Почвоведение»). - М.: МГУ, 2002, - С.7,

11. Антонов И.В. Биологические индикаторы состояния почвы в посевах

гороха на фоке систем основной обработки чернозема лесостепи Поволжья // Устойчивость почв к естественным и антроскненным воздействиям: Тез, докл. Всеросс. конф, - М,; Почвенный ин-т им. В.В. Докучаева РАСХН, 2002. -С .59-60.

12. Вандышее И.А.. Антонов И.В. А геоэкологическая оценка систем основной обработки чернозема выщелоченного в технологии возделывания гороха И Вестник УГСХА. - Ульяновск. 2002. - Ла 9. - С.36-42.

13. Антонов И.В., Сухарев И.Г. Плодородие чернозема выщелоченного в зависимости ог систем обработки при возделывании гороха в лесостепи Поволжья // Ломоносов - 2003: Тез. докл. X Международной конф. студентов и аспирантов по фундаментальным наукам (секция «Почвоведение») - М.: МГУ, 2003. -С.7-8.

14. Антонов И.В. Влияние систем основной, обработки почвы на урожайность и качество зерна гороха // Инновационные технологии в аграрном образовании, науке и АПК России: Материалы Всеросс. науч.-произв. конф, - Ульяновск: УГСХА, 2003. - 4.3. -С.14-18.

15. Копсаноп Г.В., Хвостов Н.В.. Антонов И.В. Клубеньковые бактерии как показатель влияния соломы на азотное питание и продуктивность гороха // Иннованнонные технологии в аграрном образовании, науке и ЛПК России: Материалы Всеросс. науч.-произв. конф. - Ульяновск: УГСХА, 2003. - Ч.З. -С.68-72.

16. Антонов И.В, Экологические аспекты оптимизации условий азотфик-енруюшей активности и продуктивное!и гороха в лесостепи Поволжья Н Человек и почва в XXI веке: Тез. докл. Всеросс. конф. «VII Докучаевские молодежные чтения«. - СПб, 2004. - С.65.

Подписано в печать ОР.ду Формат 60x841/» Бумага тшюгр. М I Гарнитура Тис-Тайме Усл.печ.п. 4

Змгкэ ¿3'-!- Тираж ¿Со

Ризограф УГСХА

432601, ¡-.Ульяновск, бульвар Новый Вемщ, ]

HS 1 2 А 1 3