Энергосберегающие приемы основной обработки почвы при возделывании чечевицы на черноземах южных в Поволжье

Абросимов, Александр Сергеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Энергосберегающие приемы основной обработки почвы при возделывании чечевицы на черноземах южных в Поволжье
ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Энергосберегающие приемы основной обработки почвы при возделывании чечевицы на черноземах южных в Поволжье"

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ПРИЕМЫ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЧЕЧЕВИЦЫ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ЮЖНЫХ В ПОВОЛЖЬЕ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

5 ДЕК 2013

Саратов 2013

005542488

Диссертационная работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова».

Научный руководитель - Солодовников Анатолий Петрович, доктор

сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: Шадских Владимир Александрович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБНУ «Волжский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации», зам. директора по научной работе

Жолинский Николай Михайлович,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, ГНУ НИИСХ Юго-Востока Россельхозакадемии, заведующий лабораторией «Защита почв от эрозии»

Ведущая организация - федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский и проектно-технологи-ческий институт сорго и кукурузы (ФГБНУ РосНИИСК «Россорго»).

Защита состоится 25 декабря 2013 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.05 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова». E-mail: dissovet01@sgau.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ».

Автореферат разослан _ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Пронько Нина Анатольевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Получение гарантированной урожайности сельскохозяйственных культур при сохранении и повышении плодородия почвы с соблюдением экологической сбалансированности в агро-ландшафтах и снижении энергозатрат в производстве является основой научных изысканий.

Чечевица - важнейшая зернобобовая культура в Саратовском Правобережье, посевные площади которой занимают 25-29 тыс. га. Она формирует высокие и устойчивые урожаи семян на полях с хорошо выровненной поверхностью и чистых от сорной растительности, что обеспечивается минимальной и нулевой обработками с обязательным применением гербицидов. При возделывании этой культуры в общем объеме прямых затрат наибольшая часть приходится на основную обработку почвы, которая является эффективным фактором воздействия на биологические, химические, водно-физические свойства почвы.

Основная обработка почвы должна обеспечивать накопление и сохранение влаги из осенних и зимних осадков, снижать ее потери на физическое испарение, создавать оптимальные физические и агрохимические условия для продуктивного роста и развития чечевицы, не допускать увеличения количества сорных растений, появления болезней и вредителей выше экономического порога при общем снижении энергозатрат на ее проведение.

Из всех известных приемов основной обработки почвы наиболее изученной является вспашка, которая обладает целым комплексом недостатков: требуются высокие энергозатраты на ее проведение, она снижает содержание гумуса в почве и ухудшает его качество, создает не выровненный мезорельеф, разрушает структуру почвы, из пахотного горизонта вымывается кальций, усиливаются процессы эрозии, образуется плужная подошва.

В современных условиях заслуживает внимание изучение технологий сберегающего земледелия на основе минимализации обработки почв, основным недостатком которых является увеличение засоренности, в комплексе с применением гербицидов.

(Цветков M.JI., 2010); Саратовской области (Четвериков Ф.П., Денисов Е.П., Биктеев Р.К., 2011); на Северном Кавказе (Шурупов В.Г., Полоус B.C., 2011); в Тамбовской области (Воронцов В.А., Вислобокова JI.H., Скорочкин Ю.П.,

2012); лесостепи Приобья (Кортких H.A., Власенко Н.Г., Кастючик С.П.,

2013); лесостепи Западной Сибири (Юшкевич JI.B., Щитов А.Г., Егорова Н.И., Штро Е.В., 2013); Центральной лесостепи Зауралья (Курлов А.П., Ги-лев С.Д., Замятин A.A., Цымбаленко И.Н., 2013).

Во всех вышеперечисленных работах изучалось влияние энергосберегающих обработок на плодородие почвы и урожайность зерновых культур. Энергосберегающие приемы основной обработки и их влияние на продуктивность чечевицы для засушливых условий Поволжья не изучены. В технологии возделывания чечевицы не изучен также вопрос о влиянии гербицидов сплошного действия на засоренность посевов чечевицы и ее продуктивность при освоении энергосберегающих приемов основной обработки.

Цель и задачи исследований. Цель исследований состоит в энергосбережении, увеличении продуктивности посевов чечевицы и повышении плодородия чернозема южного на основе различных приемов основной обработки почвы.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

определить динамику плотности почвы при вспашке, комбинированной, минимальной и нулевой обработках почвы;

изучить влияние энергосберегающих обработок на структурное состояние чернозема южного;

изучить процессы изменения влажности почвы при использовании различных приемов основной обработки почвы с учетом складывающихся погодных условий;

выявить зависимость урожайности чечевицы от водного режима при различных приемах основной обработки;

исследовать эффективность использования влаги из почвы при энергосберегающих приемах обработки почвы;

изучить влияние минимальной и нулевой технологий на агрохимические свойства почвы (содержание нитратного азота, подвижного фосфора, калия, обменного кальция, магния, натрия);

установить влияние энергосберегающих приемов основной обработки почвы на засоренность посевов чечевицы;

изучить влияние применения гербицида в посевах чечевицы на сорную растительность;

рассчитать экономическую и энергетическую эффективность возделывания чечевицы при использовании классической, комбинированной, минимальной, нулевой технологий и применении гербицида сплошного действия.

Научная новизна. Установлено влияние приемов основной обработки почвы на водный режим и физические, химические свойства почвы при возделывании чечевицы. Определены динамика плотности почвы в течение вегетации чечевицы и ее влияние на накопление и использование влаги культурой. Установлена зависимость плотности почвы от глубины основной обработки и влажности пахотного слоя.

Определены размеры потерь почвенной влаги в засушливые годы на вспаханных участках из-за конвекционно-диффузного испарения. При ливневых осадках вспаханная почва более интенсивно поглощает влагу по сравнению с минимальной и нулевой обработками. Установлена высокая степень связи урожайности чечевицы с влажностью почвы в метровом слое в фазы ветвления и цветения.

Определен критический порог вредоносности сорных растений в посевах чечевицы и изучено влияние минимапизации обработки почвы в сочетании с применением гербицида сплошного действия после посева чечевицы на засоренность малолетними и многолетними сорняками.

Установлены особенности влияния различных приемов основной обработки в сочетании с гербицидом на формирование урожайности чечевицы.

Установлены размеры сбережения энергетических ресурсов и экономическая эффективность при применении минимальной и нулевой обработок по сравнению со вспашкой при выращивании чечевицы.

Теоретическая значимость. Установлены зависимости влажности почвы от плотности сложения пахотного слоя, плотности слоя почвы 0-0,3 м в вегетационный период чечевицы от глубины обработки и влажности почвы, урожайности чечевицы с влажностью почвы и количеством малолетних и многолетних сорных растений. Определены размеры энергосбережения и снижения прямых затрат в технологии выращивания чечевицы на основе применения минимальной и нулевой обработок.

Практическая значимость. Применение минимальной и нулевой технологий обработки почвы с использованием гербицида сплошного действия после посева (раундап - 2 л/га) дает возможность снизить засоренность посевов чечевицы на 36-46 %, уменьшить прямые затраты на 0,7-1,66 тыс. руб./га, или на 11-26 %, повысить рентабельность на 33-106 % по сравнению со вспашкой и получить урожайность чечевицы на уровне 1,07-1,12 т/га в условиях Саратовского Правобережья.

Методология и методы исследований. Методология проводимых исследований основана на анализе научных статей, информационных изданий и научных книг. В работе использованы теоретические методы - системный анализ, математическая статистика; экспериментальные - полевые опыты.

Положения, выносимые на защиту:

характер динамики водно-физических свойств при различных способах обработки почвы;

особенности водного режима и эффективность использования почвенной влаги при использовании различных приемов основной обработки почвы с учетом складывающихся погодных условий;

зависимость урожайности чечевицы от водного режима при различных приемах основной обработки по фенологическим фазам развития;

особенности влияния приемов основной обработки почвы и гербицида на засоренность посевов чечевицы;

экономическая и энергетическая эффективность возделывания чечевицы при классической, комбинированной, минимальной и нулевой технологиям с использованием химических средств защиты.

Достоверность полученных результатов подтверждена трехлетним периодом исследований, гостированными и общепринятыми методами, необходимым объемом проведенных анализов, измерений, наблюдений и повтор-ностей, а также обработкой полевых данных математическими методами дисперсионного и корреляционного анализов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на международных научно-практических конференциях: «Ва-виловские чтения - 2012» (Саратов, 2012); «Международная конференция по итогам научно-исследовательской и производственной работы студентов за 2011 год, посвященная 125-летию со дня рождения Н.И. Вавилова» (Саратов, 2012); «Резервы устойчивого развития сельскохозяйственного производства Поволжья» (Саратов, 2012); «Вавиловские чтения - 2013» (Саратов, 2013); «Состояние и перспективы инновационного развития АПК» (Саратов, 2013); на Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии в АПК: теория и практика» (Пенза, 2013); на конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов (Саратов, 2013).

Внедрение. Энергосберегающие приемы основной обработки почвы были внедрены в 2013 г. в ООО «Гис-Агро Балаково» Балаковского района при возделывании чечевицы на площади 130 га с получением чистого дохода 450 руб./га и СПК им. Чапаева Петровского района Саратовской области на

площади 80 га при повышении урожайности чечевицы на 0,15 т/га и снижении производственных затрат на 12 %.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и предложений производству. Работа изложена на 147 страницах компьютерного текста, содержит 31 таблицу и 18 рисунков. Список литературы включает в себя 286 источников, в т. ч. 14 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе «Аналитический обзор литературы» показаны результаты исследований влияния различных приемов основной обработки на физические, химические и биологические свойства почвы. Дан анализ влияния применения почвенных и послевсходовых гербицидов на засоренность и продуктивность чечевицы.

Обобщенный анализ научных данных свидетельствует о недостаточной изученности вопроса влияния минимальной и нулевой обработок с применением гербицидов после посева на продуктивность чечевицы, что и определило направление наших исследований.

Во второй главе «Почвенно-климатические условия и методика проведения опыта» описаны почвенно-климатические условия места проведения исследований, методика и схема опыта.

Научные исследования выполняли в 2011-2013 гг. на опытном поле Саратовского ГАУ имени Н.И. Вавилова, расположенного в Саратовском районе Саратовской области. Почвы были представлены слабосмытыми южными чернозёмами среднемощными слабогумусированными среднесуглини-стыми по гранулометрическому составу. Мощность гумусового горизонта А -49 см, содержание гумуса 3,26-3,90 %, рН водной вытяжки - 7,1-7,2.

Плотность сложения почвы в пахотном горизонте изменяется от 1,20 г/см3 в слое 0-10 см до 1,37 г/см3 в слое 20-30 см, в подпахотном - 1,36-1,47 г/см3. Наименьшая влагоёмкость в слое 0-30 см равна 26,3-28,1 % от массы сухой почвы, в полуметровом горизонте - 26,1 %, а в более глубоких слоях становится примерно постоянной и колеблется в пределах 20,0-21,8 %.

По средним многолетним данным, за период с мая по сентябрь выпадает 207 мм осадков, за год - 391 мм. Гидротермический коэффициент составляет 0,77. В 2011 г. за период вегетации чечевицы (май - июль) выпало 79,6 мм осадков, в 2012 г. - 80,2 мм, что на 52,4 и 51,8 мм ниже среднемноголетней нормы, в 2013 г. -222,2 мм.

Полевой опыт сопровождался наблюдениям и исследованиями в соответствии с общепринятыми методиками (Доспехов Б.А., 1985; Васильев И.В., 2004; Качинский H.A., 1970; Кирюшин Б.Д., 2009; «Методы оценки и прогноза агроклиматических и почвенных показателей в агроландшафтах», 2010; «Опытное дело в полеводстве», 1982; Ревут И.Б., 1972; Роде A.A., 1970; Ро-кидский Л.Ф., 1973).

Плотность сложения почвы определяли в полевых условиях в образцах с ненарушенным сложением методом режущих колец буром H.A. Качинского по слоям почвы 0-10 см; 10-20; 20-30; 30-40 см.

Для количественной характеристики структуры почвы использовали метод сухого рассева. Отобранные образцы с ненарушенной структурой просушивали до воздушно-сухого состояния и просеивали пробу 0,5-2,5 кг через колонку сит с диаметром отверстий 10 мм; 7; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм.

Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом. Образцы отбирали послойно через каждые 10 см из трех скважин, расположенных по вершинам треугольника на расстоянии 1 м друг от друга, посередине делянки.

Содержание питательных веществ в почве определяли следующими методами: нитраты - ионометрическим, ГОСТ 26951-86; подвижные соединения фосфора и калия - по методу Мачигина, ГОСТ 26205-91; обменный кальций и магний - по методу ЦИНАО, ГОСТ 26487-85; обменный натрий - по ГОСТ 26950-86. Содержание гумуса - по методу Тюрина, ГОСТ 26213-91.

Количество сорных растений определяли непосредственным подсчетом на пробных площадках, выделяемых с помощью рамки 0,25 м2 в 10-кратной повторности.

Метод учета урожая - сплошной поделяночный.

Математическую обработку экспериментальных данных проводили методами корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов с использованием компьютера по Б.А. Доспехову (1985).

С целью изучения влияния минимализации обработки почвы и применения гербицида на воспроизводство плодородия чернозема южного и продуктивность чечевицы был заложен двухфакторный опыт: фактор А - обработка почвы, фактор В — применение гербицида.

Схема опыта включала в себя следующие варианты: 1. Вспашка плугом ПЛН-5-35 на глубину 23-25 см (контроль); 2. Вспашка плугом ПЛН-5-35 на глубину 23-25 см с использованием гербицида; 3. Обработка комбинированным агрегатом АПК-3 на 14-16 см; 4. Обработка комбинированным агрегатом АПК-3 на 14-16 см с применением гербицида; 5. Минимальная обработ-

ка почвы (Са1гоз-3001) на 10-12 см; 6. Минимальная обработка почвы (Са-№05-3001) на 10-12 см с использованием гербицида; 7. Нулевая обработка почвы; 8. Нулевая обработка почвы с применением гербицида.

Прямой посев выполняли сеялкой Берегиня АП-421. Посевная площадь делянок - 125 м2, учетная - 100 м2. Повторность четырехкратная. Расположение делянок рендомизированное. Предшественник - ячмень. Сорт чечевицы - Веховская (ПСЕ-4).

Чечевицу возделывали в звене полевого севооборота (1 - чечевица, 2 -яровая пшеница, 3 - овес, 4 - ячмень) после ячменя. При уборке предшественника солому измельчали и разбрасывали по полю. По мере появления сорняков осенью поле опрыскивали гербицидом раундап нормой 4 л/га. Основную обработку выполняли через две недели после применения гербицида, при массовой гибели сорняков, согласно схеме опыта. Чечевицу сеяли нормой 2,5 млн шт./га. Посев проводили в 2011 г. - 1 мая, в 2012 г. — 26 апреля, в 2013 г. - 30 апреля. Через 3-5 дней посевы чечевицы на втором, четвертом, шестом и восьмом вариантах с помощью ранцевого опрыскивателя обработали гербицидом раундап нормой 2 л/га.

В третьей главе «Физические свойства почвы» представлен анализ влияния приемов основной обработки на плотность и структуру почвы.

Динамика плотности почвы. В среднем за 2010-2012 гг. плотность почвы в осенний период на контроле изменялась по слоям в пределах 0,92-1,17 г/см3. При обработке почвы АПК-3 на 14—16 см отмечено варьирование плотности в пахотном горизонте в пределах 1,03-1,30 г/см3; на варианте с минимальной обработкой - 1,01-1,33 г/см3; при нулевой - 1,22-1,34 г/см3 (таблица 1). На вспаханных участках в слое 0-0,3 м почва в зиму уходила более рыхлой, чем при энергосберегающих технологиях обработки (на 10,6-23,1 %).

В среднем за 2011-2013 гг. во время посева чечевицы наибольшая плотность сложения в слое 0-0,1 м отмечена при нулевой обработке - 1,15 г/см3, а наименьшая - на контрольном варианте — 1,08 г/см3, т. е. меньше на 0,07 г/см3, или на 6,5 %. В слое 0,1-0,2 м происходило уплотнение почвы до 1,23-1,27 г/см3 при энергосберегающих технологиях против 1,20 г/см3 при вспашке. В почвенном горизонте 0,2-0,3 м плотность почвы изменялась от 1,27 г/см3 на вспаханных участках до 1,30 г/см3 на участках с нулевой обработкой. Минимальная обработка увеличивала плотность почвы в пахотном слое на 0,03 г/см3, или на 2,5 %, а нулевая - на 0,06 г/см3, или на 5,1 %.

В фазу ветвления чечевицы минимальное значение плотности почвы верхнего горизонта было зафиксировано при вспашке - 1,10 г/см3. Оно превышало минимальную обработку на 0,02 г/см3, а прямой посев - на 0,09 г/см3, или на 8,2 %.

Таблица 1 - Плотность почвы по вариантам опыта, г/см3

Глубина отбора образца почвы, м ПЛН-5-35 на 2325 см (контроль) АПК-3 на 14-16 см СаЬга-ЗООІ на 10-12 см Нулевая обработка

После основной обработки почвы

0-0,1 0,92 1.03 1,01 1,22

0.1-0.2 1,04 1,12 1,25 1,27

0,2-0,3 1,17 1,30 1,33 1,34

0,3-0,4 1,38 1,40 1,40 1,39

0-0,3 1,04 1,15 1,20 1,28

44,72; НСР05 для слоя 0-0,3 м = 0,047

В период посева чечевицы

0-0,1 1,08 1,10 1,10 1,15

0,1-0,2 1,20 1,23 1,24 1,27

0,2-0,3 1,27 1,29 1,29 1,30

0,3-0,4 1,30 1,32 1,31 1,31

0-0,3 1,18 1.21 1,21 1,24

^ = И ,28; НСР05 для слоя 0-0,3 м = 0,022

В фазу ветвления чечевицы

0-0,1 1,10 1,12 1,12 1,19

0,1-0,2 1,24 1,27 1,27 1.29

0,2-0,3 1,30 1.30 1,31 1,31

0.3-0.4 1,33 1,32 1,33 1,31

0-0.3 1,21 1,23 1,23 1,26

К,, = 34,09; НСРо5 для слоя 0-0,3 м = 0,012

В фазу образования бобов

0-0,1 1,12 1,16 1,14 1,21

0,1-0,2 1,27 1,30 1,31 1,30

0,2-0,3 1,34 1,33 1,34 1,34

0,3-0,4 1,34 1.33 1,34 1,32

0-0,3 1,24 1.26 1,26 1,28

^ = 32,91; НСР05 для слоя 0-0,3 м = 0,01

После уборки чечевицы

0-0,1 1,13 1,16 1,13 1,22

0,1-0,2 1,29 1.33 1,33 1,32

0,2-0,3 1,39 1,39 1,38 1,37

0,3-0,4 1,37 1,36 1,36 1,35

0-0,3 1.27 1.29 1,28 1,30

/•',ь = 4,45; НСР,15 для слоя 0-0,3 м = 0,02

Наиболее рыхлое сложение пахотного слоя отмечено на контроле -1,21 г/см3. Это меньше, чем на вариантах, обработанных АПК-3 и Сайте-ЗСШ, на 0,02 г/см3, или на 1,7 %. При прямом посеве плотность почвы возрастала до 1,26 г/см3, превышая вспашку на 0,05 г/см3, или на 4,1 %. По мере развития растений чечевицы наблюдалось увеличение плотности пахотного горизонта от посева к ветвлению соответственно по вариантам опыта на 2,5 %; 1,7; 1,7; 1,6 %.

В фазу образования бобов у чечевицы в слое 0-0,1 м минимальные значения плотности почвы отмечены при вспашке - 1,12 г/см3 и на варианте, об-

работанном Са1гс>5-3001, - 1,14 г/см3. Это меньше, чем на нулевой обработке соответственно на 8 и 6 %. На глубине 0,1-0,2 м плотность сложения почвы возрастала от 1,27 г/см3 на контроле до 1,31 г/см3 на варианте с минимальной обработкой. В более глубоких горизонтах данный показатель был подвержен меньшей динамике. В пахотном слое почвы плотность снижалась от 1,28 г/см3 при прямом посеве до 1,24 г/см3 при вспашке.

Анализ таблицы 1 показывает, что плотность почвы пахотного горизонта в фазу образования бобов увеличилась по сравнению с периодом посева соответственно по вариантам опыта на 5,1 %; 4,1; 4,1; 3,2 %.

После уборки чечевицы плотность почвы достигала максимума и приближалась к равновесным значениям. Наиболее рыхлое сложение в слое 00,1 м сохранялось на вариантх со вспашкой и минимальной обработкой -1,13 г/см3. Это меньше, чем при прямом посеве на 0,09 г/см3, или на 8 %. В нижних горизонтах почвы различия по вариантам сглаживались. Плотность сложения пахотного слоя изменялась от 1,27 г/см3 на контрольном варианте до 1,30 г/см3 на варианте с нулевой обработкой.

Статистическая обработка полевых данных показала, что зависимость влажности почвы перед посевом чечевицы от плотности сложения пахотного слоя после основной обработки имела среднюю степень связи. Коэффициент корреляции для слоя 0,5—1,0 м составил 0,504. Взаимосвязь плотности сложения почвы в осенний период (х) с весенней влажностью почвы (у) выражалась уравнениями вида: для слоя 0—0,5 м- у = 64,28х2 — 152,7л1 + 110,72; для слоя 0,5-1,0 м -у = -11,492* + 29,333.

Решение данных уравнений показало, что весенние влагозапазы в слое почвы 0-0,5 м практически не зависили от плотности пахотного слоя. В нижних слоях (0,5-1,0 м) отмечалось увеличение влажности по мере уменьшения плотности пахотного горизонта. Увеличение плотности на 0,10 г/см3 снижало влажность почвы в весенний период на 1,15 %, или на 8,6 мм.

Множественная корреляция зависимости плотности в слое почвы 0-0,3 м в вегетационный период чечевицы от глубины обработки и влажности почвы показала среднюю степень связи (/? = 0,62) и выражалась уравнением вида: Г= 1,3399 -0,0021х! - 0,0046х2.

Анализ полученной зависимости показал, что плотность почвы пахотного слоя на 38 % (Я2 = 0,38) зависит от изучаемых факторов, в частности на 18 % (Я2Х, = 0,18) от глубины обработки и на 20 % (/?2Й = 0,20) - от влажности почвы.

Структура почвы. В среднем за три года максимальное содержание глыбистой фракции отмечено при вспашке - 28,3 %, а минимальное - на варианте с обработкой дисковой бороной - 25,6 %. Доля микроструктуры из-

менялась от 2,4 % при нулевой обработке до 5,7 % при минимальной. Наибольшее содержание макроструктуры зафиксировано при комбинированной обработке и прямом посеве - 69,8-70,7 %. Максимальное количество эрози-онно опасной фракции (0,25-1,0 мм) в составе макроструктуры отмечено на участках, обработанных дисковой бороной Сайто-ЗОО! - 11,3 %, что превышало контроль на 4,6 %, а прямой посев - на 3,0 %.

В четвертой главе «Динамика факторов продуктивности чечевицы» рассмотрено и проанализировано влияние водного режима, агрохимических свойств почвы и засоренности посевов на продуктивность чечевицы.

Водный режим посевов чечевицы. Наблюдения за водным режимом почвы показали нестабильное пополнение запасов влаги в весенний период. В 2011 г. перед посевом чечевицы максимальное увлажнение верхнего (0-0,3 м) горизонта отмечалось при вспашке - 83,6 % НВ. Это превышало другие варианты соответственно на 4,4 %; 3,7; 1,1 % НВ. Наибольшее увлажнение второго полуметрового слоя было при вспашке - 81,8 % НВ, т. е. больше на 10,5 и 8,1 % НВ по сравнению с минимальной и нулевой обработками.

Выпавшие в июне осадки (62,7 мм) способствовали поддержанию влажности почвы в слое 0-0,5 м в фазу цветения на уровне 63,6-65,9 % НВ. На глубине 0,5-1,0 м максимальное увлажнение сохранялось на контрольном варианте - 72,7 % НВ и превышало вариант с минимальной обработкой на 7,6 %, а с прямым посевом - на 8,6 % НВ.

При наступлении фазы образования бобов у чечевицы в полуметровом слое наименьшая влажность почвы была на контрольном варианте - 56,7 % НВ, а максимальная - при нулевой обработке - 59,8 % НВ.

В июле 2011 г. осадки практически отсутствовали (4,9 мм), что привело к снижению влажности почвы в первом полуметре до значений ВУЗ - от 33,7 % НВ при обработке АПК-3 до 37,5 % НВ при прямом посеве. В метровом слое почвы к уборке чечевицы наибольшая влажность была при прямом посеве — 43 % НВ, а наименьшая - на варианте с обработкой АПК-3 - 40,4 % НВ.

В 2012 г. влажность пахотного слоя колебалась от 68,0 % НВ при вспашке до 77,7 % НВ при нулевой обработке. На контрольном варианте из-за более высокой водопроницаемости почвы зафиксирована самая высокая влажность слоя 0,5-1,0 м - 91,9 % НВ, что соответственно превышало другие варианты на 30,2 %; 36,4; 17,3 % НВ.

Выпавшие осадки в первой и во второй декадах июня (34,7 мм) способствовали поддержанию влажности почвы метрового слоя в фазу цветения чечевицы не ниже 60,0-60,9 % НВ при вспашке и минимальных обработках.

При прямом посеве влажность слоя 0-1,0 м не опускалась ниже 65,1 % НВ. Это можно объяснить тем, что мульчирующий слой из растительных остатков препятствовал физическому испарению влаги с поверхности почвы.

В фазу образования бобов влажность верхнего полуметрового слоя колебалась от 47,9 % НВ на контроле до 52,1 % НВ на варианте с обработкой АПК-3.

Засушливые условия вегетационного периода 2012 г. привели к снижению влажности метрового горизонта в период уборочной спелости чечевицы до 43,4 % НВ при вспашке, а при нулевой обработке - до 48,9 % НВ.

Перед посевом чечевицы в 2013 г. максимальное увлажнение верхнего 30-сантиметрового слоя было отмечено на варианте с нулевой обработкой -81,9 % НВ, а минимальное - при обработке АПК-3 - 77,9 % НВ. Влажность метрового слоя почвы по вариантам была примерно одинаковой.

Обильные осадки июня (94,9 мм) в фазу цветения чечевицы повысили влажность верхнего полуметрового слоя почвы на варианте со вспашкой до 78,3 % НВ. На других вариантах данный показатель составил 70,4-71,7 % НВ. Более интенсивное увлажнение почвы при вспашке по сравнению с энергосберегающими обработками можно объяснить тем, что более рыхлая почва имела высокую водопроницаемость при ливневых осадках.

При наступлении фенологической фазы образования бобов в горизонте 0-0,5 м высокая влажность почвы продолжала сохраняться на варианте со вспашкой - 73,4 % НВ. Июльские атмосферные осадки (37,2 мм) обеспечили поддержание влажности почвы в метровом слое к уборке не ниже 60,4 % НВ на контроле, не ниже 57,4 % на варианте, обработанном АПК-3, не ниже 58,1 % при обработке Сайте-ЗОО! и не ниже 58,6 % при прямом посеве.

Корреляционная обработка полевых данных показала высокую степень связи урожайности чечевицы с влажностью почвы в метровом слое в фазы ветвления (г = 0,819), цветения (г = 0,883) и среднюю степень связи перед посевом (г = 0,569). Данная зависимость выражалось уравнениями следующего вида: перед посевом -у = 0,04л; - 2,1589; в фазу ветвления -у = 0,0492.x - 2,526; в фазу цветения —у = 0,0728х - 3,9187.

Анализ полученных математических связей показал, что увеличение влажности почвы на 10 % НВ перед посевом повышает урожайность чечевицы на 0,4 т/га, а в фазы ветвления и цветения - соответственно на 0,5 и 0,7 т/га.

Расход влаги растениями чечевицы при различных приемах основной обработки почвы. Многолетние исследования показали, что на вариантах со вспашкой использование растениями влаги из почвы составило 47,4 % от суммарного водопотребления. На участках с минимальной обработкой водо-

обеспеченность растений в большей мере зависела от количества осадков в период вегетации, которые удовлетворяли потребность растений в воде на 61,4 %. Наибольший суммарный расход воды отмечен при вспашке - 252,3 мм, что превышало другие варианты соответственно на 31,3 мм; 36,1; 20,8 мм, или на 12,4 %; 14,3; 8,2 % (таблица 2).

Таблица 2 - Суммарное водопотребление, среднесуточный расход воды, коэффициент водопотребления в среднем за 2011-2013 гг.

Вариант опыта Использование влаги из почвы Осадки Суммарный расход воды Расход воды в среднем за сутки, мм Коэффициент водопотребления, мм/т

мм % мм % мм %

ПЛН-5-35 (контроль) 119,6 47,4 132,7 52,6 252,3 100 2,59 304

АПК-3 88,3 40.0 132,7 60,0 221,0 100 2,27 360

Сайте-ЗОО! 83,5 38,6 132,7 61,4 216,2 100 2,24 296

Нулевая обработка 98,8 42,7 132,7 57,3 231,5 100 2,37 283

Максимальное значение коэффициента водопотребления было отмечено на варианте с обработкой АПК-3 - 360 мм/т. При прямом посеве этот показатель снижался до 283 мм/т и был меньше контроля на 7 %.

Агрохимические свойства. Трехлетнее использование технологий сберегающего земледелия способствовало увеличению содержания гумуса в слое 0-0,15 м на 0,1-0,16 % и нитратного азота на 8,7-13,7 % по сравнению с контрольным вариантом. Это можно объяснить интенсивной минерализацией органического вещества на варианте со вспашкой и перемешиванием пахотного слоя почвы при обороте пласта с менее гумуси-рованным горизонтом. В засушливых условиях мульчирующий слой из растительных остатков снижал потери влаги на физическое испарение из верхнего слоя почвы, что усиливало процесс нитрификации. На варианте со вспашкой отмечался более интенсивный прирост биомассы чечевицы и, как следствие, большее потребление азота.

Содержание Р205 возрастало от 19,7 мг/кг на варианте со вспашкой до 21,8 мг/кг на варианте, обработанном Саиоз-3001. Динамика доступного калия в меньшей степени зависела от приемов основной обработки почвы.

Снижение интенсивности и глубины обработки почвы способствовало увеличению суммы поглощенных оснований на 4,6 % при минимальной обработке и на 18,5 % при нулевой. Рост данного показателя происходил в основном за счет увеличения количества магния с 7,3 ммоль/100 г на контроле до 12,2 ммоль/100 г при нулевой обработке.

Засоренность посевов чечевицы. Экологическая сбалансированность в растениеводстве может быть достигнута при сохранении экологического равновесия между культурными и сорными растениями в агросистемах.

В среднем за три года отмечено, что минимальная и нулевая обработки почвы способствовали росту общей засоренности по сравнению со вспашкой в 1,5 и 1,9 раза соответственно. Малолетние сорняки наиболее интенсивно развивались при нулевой (19,0 шт. /м2) и минимальной (13,5 шт./м2) обработках. Классическая обработка способствовала значительному снижению количества многолетних сорняков по сравнению с энергосберегающими приемами (см. рисунок).

1 2 3 4 5 6 7 8

Варианты

■ Малолетние в Многолетние

Засоренность посевов чечевицы по вариантам опыта в среднем за 2011-2013 гг.

Применение гербицида раундап (2 л/га) после посева чечевицы снижало засоренность многолетними сорняками соответственно по вариантам на 47,5 %; 31,7; 48,1; 57,1 %, а малолетними - на 17,9 %; 24,2; 29,6; 41,0 %.

Статистическая обработка полевых данных зависимости урожайности чечевицы от количества малолетних и многолетних сорных растений выражалась уравнениями полинома третьей степени:

для малолетних - Г= ~0,0004х3 + 0,009х2 + 0,0404.x + 0,0925; для многолетних - У= -0,0022х3 + 0,0372х2 - 0,0801х + 0,8004. Анализ данных зависимостей показал, что в посевах чечевицы критический порог вредоносности для малолетних сорняков составляет 17-18 шт./м2, а для многолетних - 9-10 шт./м2.

В пятой главе «Формирование урожайности чечевицы» рассмотрено влияние различных приемов основной обработки и гербицида на структуру и урожайность чечевицы.

Элементы биологической продуктивности чечевицы. В среднем за три года максимальная густота стояния растений чечевицы отмечена на контроле - 258-261 шт./м2. Число бобов на одном растении изменялось от 4,68 шт. при прямом посеве до 5,10 шт. при минимальной обработке. Наименьшее количество зерен в бобах отмечено при обработке АПК-3 без применения гербицида - 0,97 шт., а наибольшее -1,13 шт. - при вспашке и нулевой обработке с применением гербицида.

Отвальная основная обработка способствует сохранению растений чечевицы к уборке на 5-6 % больше по сравнению с энергосберегающими приемами. Применение гербицида после посева чечевицы увеличивает сохранность растений на 1-3 %.

Урожайность чечевицы. В среднем за три года наибольшая урожайность чечевицы отмечена на контрольном варианте — 1,06 т/га, минимальная — на варианте с нулевой обработкой - 0,89 т/га, что ниже контроля на 16 %. При обработке комбинированным агрегатом АПК-3 продуктивность чечевицы снижалась на 13 %, а дисковой бороной СайоБ-ЗОО! - на 10 % (таблица 3).

Таблица 3 - Урожайность зерна чечевицы по вариантам опыта в среднем за 2011-2013 гг.

Вариант опыта Урожайность, т/га Отклонение от контроля

т/га %

ПЛН-5-35 на 23-25 см (контроль) 1,06 - -

ПЛН-5-35 на 23-25 см с гербицидом 1,11 +0,05 4,7

АПК-3 на 14-16 см 0,92 -0,14 13,2

АПК-3 на 14-16 см с гербицидом 1,04 -0,02 1,9

СаНов-ЗООІ на 10-12 см 0,95 -0,11 10,4

СаПто-ЗООІ на 10-12 см с гербицидом 1,07 +0,01 0,9

Нулевая обработка 0,89 -0,17 16,0

Нулевая обработка с гербицидом 1,12 +0,06 5,7

НСРоз по фактору А 0,064-0,087

НСРо-ї по фактору В 0,062

НСРо; по фактору А В 0,09-0.123

Наименьшая эффективность от применения гербицида (раундап 2 л/га) после посева чечевицы отмечена при вспашке — 0,05 т/га, или 4,7 %. На варианте с минимальной обработкой данный показатель составил 0,12 т/га, или 13 %. Максимальный эффект от гербицида был достигнут при нулевой обработке -0,23 т/га, или 25,8 %.

В шестой главе «Экономическая и энергетическая эффективность возделывания чечевицы» приведен расчет экономической и энергетической эффективности возделывания чечевицы.

Экономическая эффективность. Экономические расчеты показали, что наиболее затратным приемом основной обработки почвы является вспашка, прямые затраты составили 6,41 тыс. руб./га. На вариантах с минимальной и нулевой обработками отмечено снижение прямых затрат на 21-36 % за счет уменьшения расходов на ГСМ, амортизацию и ремонт техники. Послепосевное внесение гербицида раундап (2 л/га) увеличивало затраты на 0,7 тыс. руб./га.

Самая высокая рентабельность по обработкам почвы отмечена на варианте с прямым посевом - 230 %, это выше контрольного варианта на 82 %. На варианте с минимальной обработкой уровень рентабельности составил 184 % против 148 % на контроле.

Применение гербицида сплошного действия после посева чечевицы увеличивало уровень рентабельности только на варианте с нулевой обработкой -до 254 %, т. е. на 24 %.

Энергетическая эффективность. Для более объективной оценки изучаемых приемов основной обработки необходимо использовать энергетический анализ. Снижение урожайности чечевицы при энергосберегающих технологиях на 10-16 % не уменьшило энергетическую эффективность. Коэффициент энергетической эффективности на варианте с минимальной обработкой составил 2,25, а при нулевой - 2,37. Это выше контроля на 0,39.

Повышение урожайности чечевицы при нулевой обработке с использованием гербицида способствовало увеличению коэффициента энергетической эффективности до 2,56.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Внедрение технологий сберегающего земледелия увеличивало плотность пахотного слоя почвы, но данный показатель не выходил за границы оптимальных значений (1,1-1,3 г/см3) для культур сплошного способа посева во все периоды наблюдений. На варианте со вспашкой плотность сложения почвы после основной обработки была меньше, чем при энергосберегающих технологиях на 15,4—23,1 %, во время посева чечевицы различия составили 2,55,1 %, в фазу ветвления- 1,7-4,1 %, в фазу образования бобов- 1,6-3,2 %, после уборки - 0,8-2,4 %. Увеличение плотности пахотного слоя на 0,10 г/см3 снижало влажность почвы в слое 0,5-1,0 м в весенний период на 1,15 %, или на

8,6 мм. Плотность пахотного слоя в период вегетации чечевицы зависела на 18 % от глубины обработки и на 20 % от влажности почвы.

Обработка почвы дисковыми орудиями увеличивала распыленность слоя 0-0,15 м на 5,2 %. При нулевой обработке количество агрономически ценных агрегатов возрастало на 2,7 % по сравнению с контролем.

В годы с незначительным количеством осадков при нулевой обработке теряется влаги из почвы на физическое испарение на 24 % меньше по сравнению со вспашкой в результате восстановления структуры почвы и создания мульчирующего слоя из растительных остатков. Суммарное водопотреб-ление при вспашке превышало минимальную и нулевую обработки на 8,214,3 %. При ливневых осадках почва, обработанная плугом, более интенсивно поглощает влагу по сравнению с минимальной и нулевой обработками за счет более высокой водопроницаемости рыхлого сложения пахотного слоя.

Энергосберегающие приемы обработки почвы способствуют увеличению содержания гумуса в слое 0-0,15 м на 0,1-0,16 %, нитратного азота - на 8,7-13,7 %, доступного фосфора - на 9,1-10,6 %, суммы поглощенных оснований - на 4,6-18,5 %.

При минимальной и нулевой обработках почвы увеличивается засоренность посевов чечевицы по сравнению со вспашкой соответственно на 47 и 88 %. Применение гербицида после посева чечевицы наиболее эффективно при нулевой обработке, общее количество сорняков уменьшалось от 27,6 до 14,8 шт./м2, т. е. на 46,0 %. На варианте со вспашкой снижение общей засоренности от действия гербицида составило 26,0 %, при обработке АПК-3 на 14-16 см - 26,7 %, при минимальной обработке - 36,4 %.

В среднем за три года наибольшая урожайность чечевицы отмечена при вспашке - 1,06 т/га, она превышала другие варианты соответственно на 13 %; 10; 16 %. Максимальная прибавка урожайности чечевицы от применения гербицида после посева была при нулевой обработке - 0,23 т/га, или 25,8 %. Урожайность чечевицы в большей степени зависит от влажности почвы в метровом слое в фазу цветения; рост данного показателя на 10 % НВ увеличивает продуктивность на 0,7 т/га.

Наиболее затратным приемом основной обработки почвы являлась вспашка, применение минимальной и нулевой технологий снижало прямые затраты на 21-36 % и увеличивало уровень рентабельности на 36-82 %.

Возделывание чечевицы с применением гербицида после посева экономически выгодно только при нулевой обработке, рентабельность возрастает на 24 %.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

На черноземных почвах Поволжья для получения урожайности чечевицы на уровне 0,9-0,95 т/га при снижении прямых затрат на 21-36 % и увеличении рентабельности производства на 36-82 % целесообразно проводить минимальную и нулевую обработки. С ростом засоренности посевов чечевицы выше экономического порога вредоносности следует применять гербицид сплошного действия (раундап) осенью после уборки предшественника (4 л/га) и весной после посева (2 л/га).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК Минобразования и науки РФ

1. Солодовников А.П. Влияние различных приемов основной обработки черноземов южных на продуктивность чечевицы в условиях Правобережья / А.П. Солодовников, A.C. Абросимов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2013. - № 4. - С. 39^4 (0,8/0,4 печ. л.).

2. Абросимов, A.C. Энергосберегающие технологии обработки почвы под чечевицу в Правобережье / A.C. Абросимов, Е.П. Денисов, А.П. Солодовников // Земледелие. -2013. -№ 7. - С. 38-40 (0,3/0,1 печ. л.).

Публикации в других изданиях и материалах конференций

3. Солодовников, А.П. Технологии сберегающего земледелия при возделывании чечевицы на черноземных почвах / А.П. Солодовников, A.C. Линьков, A.C. Абросимов // Резервы устойчивого развития сельскохозяйственного производства Поволжья: сб. матер. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию со дня рожд. проф. Н.Г. Воронина. -Саратов, 2012. - С. 100-105 (0,3/0,1 печ. л.).

4. Солодовников, А.П. Водный режим в посевах чечевицы при энергосберегающих обработках / А.П. Солодовников, A.C. Абросимов // Инновационные технологии в АПК: теория и практика: сб. статей Всерос. науч.-практ. конф. - Пенза, 2013. - С. 164-167 (0,2/0,1 печ. л.).

5. Солодовников, А.П. Динамика плотности почвы при энергосберегающих технологиях возделывания чечевицы / А.П. Солодовников, A.C. Абросимов, A.B. Летучий // Состояние и перспективы инновационного развития АПК: сб. статей по матер. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова». - Саратов, 2013. - С. 467-472 (0,3/0,1 печ. л.).

6. Солодовников, А.П. Влияние основной обработки почвы и гербицида на продуктивность чечевицы / А.П. Солодовников, A.C. Абросимов, A.C. Линьков // Состояние и перспективы инновационного развития АПК: сб. статей по матер. Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова». - Саратов, 2013. - С. 473^178 (0,3/0,1 печ. л.).

Подписано в печать 20.11.13. Формат 60x84 7,6

_Печ. л. 1.0._Тираж 100._Заказ 281/272._

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» 410012, Саратов, Театральная пл., 1

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Абросимов, Александр Сергеевич, Саратов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет

имени Н.И. Вавилова»

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ПРИЕМЫ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЧЕЧЕВИЦЫ НА ЧЕРНОЗЕМАХ

ЮЖНЫХ В ПОВОЛЖЬЕ

06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Солодовников Анатолий Петрович

0420145560(

На правах рукописи

Абросимов Алекса

Саратов-2013

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение 4

1. Аналитический обзор литературы 10

1.1 Агробиологические особенности чечевицы 10

1.2 Современное земледелие при освоении ресурсосберегающих 15 технологий

1.3 Гербициды в технологии возделывания чечевицы 35

2. Почвенно-климатические условия и методика проведения 38 опыта

2.1 Характеристика почвы 38

2.2 Климатические условия 39

2.3 Погодные условия в годы исследований 41

2.4 Методика проведения опыта 44

2.5 Схема опыта 46

3. Физические свойства почвы 48

3.1 Динамика плотности почвы 48

3.2 Структура почвы 63

4. Динамика факторов продуктивности чечевицы 67

4.1 Водный режим посевов чечевицы 67

4.2 Расход влаги растениями чечевицы при различных приемах 82 основной обработки почвы

4.3 Агрохимические свойства 90

4.4 Засоренность посевов чечевицы 94

5. Формирование урожайности чечевицы 103

5.1 Элементы биологической продуктивности чечевицы 103

5.2 Урожайность чечевицы 105

6. Экономическая и энергетическая эффективность 111 возделывания чечевицы

6.1 Экономическая эффективность 111

6.2 Энергетическая эффективность 113 Заключение 116 Предложения производству 118 Список используемой литературы 119 Приложения 148

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях заслуживает внимание изучение технологий сберегающего земледелия на основе минимализации обработки почв, основ-

ным недостатком которых является увеличение засоренности, в комплексе с применением гербицидов.

Степень разработанности. Исследованиями влияния минимальной и нулевой обработок почвы на водно-физические, агрохимические свойства и засоренность посевов занимались многие ученые из разных регионов страны: в Тюменской области (Симахина Т.В., 2007); Самарской области (Корчагин В.А., Горянин О.И., 2009); Республике Марий Эл (Макаров В.И., Глушков В.В., 2010); Нечерноземной зоне (Митрофанов Ю.И., 2010); Приобьи Алтая (Цветков M.JL, 2010); Саратовской области (Четвериков Ф.П., Денисов Е.П., Биктеев Р.К., 2011); на Северном Кавказе (Шурупов В.Г., Полоус B.C., 2011); в Тамбовской области (Воронцов В.А., Вислобокова JI.H., Скорочкин Ю.П.,