Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Приемы адаптации технологии энергосберегающей обработки почвы под овес на черноземах южных в Поволжье

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Приемы адаптации технологии энергосберегающей обработки почвы под овес на черноземах южных в Поволжье"

На правах рукописи

Тимкина Анна Геннадьевна

ПРИЕМЫ АДАПТАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПОД ОВЕС НА ЧЕРНОЗЕМАХ ЮЖНЫХ В ПОВОЛЖЬЕ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие (растениеводство)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 и ЯНВ 2013

Пенза 2012

005048223

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

Научный руководитель— доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, зав. кафедрой земледелия и сельскохозяйственной мелиорации ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» Денисов Евгений Петрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор кафедры агрохимии и почвоведения ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» Кузин Евгений Николаевич

кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом семеноводства ГНУ «Пензенский НИИСХ»

Вельмисова Людмила Евгеньевна

Ведущая организация - ГНУ «ВолжНИИГиМ».

Защита состоится «Х4» аи^иЛ 2013 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.01 при ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 440014, г. Пенза, п. Ахуны, Ботаническая, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Автореферат разослан «Д ^ » ^^с&фл?2012 г.

Ученый секретарь ^

диссертационного совета у А "/¿рсц " в.А. Гущина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Овес — важнейшая продовольственная и фуражная культура страны, поэтому увеличение производства зерна этой культуры должно сопровождаться снижением его себестоимости.

Наибольший удельный вес в общих затратах на возделывание всех культурных растений по существующим технологиям приходится на обработку почвы. Обработка почвы должна создавать хорошие условия для развития растений, но при этом необходимо снижать затраты на ее проведение.

В традиционной системе обработки почвы вспашка является самой высокозатратной технологической операцией. Кроме того она отрицательно влияет на плодородие почвы. При длительном проведении вспашки из года в год разрушается структура, снижается содержание гумуса, увеличивается^ потенциальная засоренность почвы семенами сорных растений. Распыленные илистые частички вымываются в глубокие слои, снижая капиллярную пористость и образуя уплотненный слой. После вспашки остается неровная поверхность поля. Это снижает урожайность сельскохозяйственных культур (в том числе и зерна овса) и увеличивает себестоимость продукции растениеводства.

В современной системе земледелия Поволжья существуют менее энергоемкие способы обработки почвы. Среди них распространены почвозащитные, безотвальные, минимальные и др. С этой точки зрения изучение эффективности использования малозатратных энергосберегающих обработок почвы в сравнении с традиционными по влиянию их на урожайность сельскохозяйственных культур и плодородие почвы является актуальной проблемой исследования в земледелии.

Цель и задачи исследований. Цель исследований - изучение эффективности малозатратных энергосберегающих приемов обработки почвы по различным предшественникам при возделывании овса и их влияния на его урожайность и плодородие южного чернозема.

В задачи исследований входило:

• определить изменение агрофизических свойств почвы в осенний период и весной перед посевом овса под влиянием основных обработок на фоне различных предшественников;

• изучить влияние обработок почвы и предшественников на накопление влаги за осенне-зимний период;

• объяснить процессы изменения весенних запасов влаги в почве с учетом водопроницаемости и фильтрации;

• выявить изменение агрохимических свойств чернозема южного под воздействием различных обработок почвы в сочетании с удобрениями и различными предшествующими культурами;

• дать оценку влияния различных способов обработок почвы в сочетании с гербицидами и различными предшественниками на засоренность посевов овса;

• определить влияние изучаемых агроприемов на урожайность овса;

• рассчитать энергетическую и экономическую эффективность возделывания овса при энергосберегающей обработке почвы в сочетании с приемами химизации на фоне различных предшествующих культур.

Научная новизна. Показано влияние энергосберегающих обработок почвы на структурность, плотность, общую пористость, пористость аэрации и капиллярную пористость южных черноземов в осенний период после основной обработки и весной перед посевом. Выявлено влияние различных видов пористости на формирование весенних запасов влаги с точки зрения изменения водопроницаемости и фильтрации. Изучено влияние энергосберегающих обработок почвы на агрохимические свойства почвы. Установлено, что снижение интенсивности обработки почвы приводит к увеличению содержания гумуса и улучшению режима питания растений, особенно после высокосредообразующих предшественников.

Рассмотрено изменение засоренности почвы под влиянием различных способов обработки в сочетании с приемами химизации -применением удобрений и гербицидов.

Показано влияние различных энергосберегающих обработок почвы в сочетании с приемами химизации на урожайность овса по различным предшественникам. Выявлена роль различных факторов и агроприемов в формировании урожайности овса.

Рассчитана энергетическая и экономическая эффективность возделывания овса при различных обработках почвы в сочетании с применением гербицидов и удобрений на фоне основных предшественников - яровой пшеницы и люцерны.

Практическая значимость работы состоит в разработке конкретных рекомендаций по использованию энергосберегающих обработок почвы при возделывании овса. Даны рекомендации по использованию гербицидов в борьбе с однолетними и многолетними сорняками и применению удобрений на черноземах южных в Поволжье. Предложены рекомендации по технологии выращивания овса в системе прямого посева с нулевой обработкой почвы.

Результаты исследований дают возможность выбрать в различных производственных условиях наиболее приемлемую к конкретным условиям энергосберегающую систему обработки почвы в сочетании с приемами химизации и различными предшественниками, обеспечивающую

стабильное производство дешевого зерна овса и воспроизводство плодородия почвы. Показана возможность получения урожайности зерна овса до 2,0-3,0 т/га в условиях средних по влагообеспеченности лет при использовании прямого посева с нулевой обработкой почвы.

Основные положения, выносимые на защиту:

• характер изменения агрофизических и агрохимических свойств чернозема южного в зависимости от обработки почвы;

• закономерность формирования весенних запасов влаги в посевах овса при различных обработках почвы с учетом водопроницаемости и фильтрации;

• изменение засоренности посевов овса под влиянием энергосберегающих обработок почвы в сочетании с гербицидами и удобрениями;

• возможность получения высокой стабильной урожайности зерна овса при применении энергосберегающей обработки почвы в сочетании с удобрениями и гербицидами;

• энергетическая и экономическая эффективность возделывания овса при использовании энергосберегающих обработок почвы.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международных конференциях «Вавиловские чтения» (Саратов, 2011, 2012 гг.), а также на внутривузовских конференциях (Саратов, 2010, 2011, 2012 гг.).

По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 189 страницах компьютерного текста, содержит 52 таблицы, 12 приложений. Список литературы включает в себя 279 источников, в том числе 14 - на иностранных языках.

УСЛОВИЯ, СХЕМА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Опыт проводили на опытном поле Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова (Саратовский р-н Саратовской обл.) в течение 2008-2011 гг. Район проведения опыта расположен в зоне черноземных степей. Климат данной местности характеризуется как умеренно жаркий и умеренно засушливый. Количество осадков по среднегодовой норме - 391 мм. За вегетационный период их выпадает 194 мм.

Почва - слабосмытый чернозем южный среднемощный слабогу-мусированный, среднесуглинистый по гранулометрическому соста-

ву. Реакция среды близка к нейтральной, pH водной вытяжки - 7,1-7,2. Сумма обменных оснований - 25,5-28,0 мг-экв на 100 г почвы. В составе поглощенных основании преобладает обменный кальций (55,2-69,1 %). Количество магния - 28,1-34,54 %, натрия 2,0-2,8 %. По сухому остатку почва незасолённая (0,01-0,02 %) и не содержит токсичных солей.

Содержание нитратного азота - 21,9—36,0 мг на 1 кг почвы, гид-ролизуемого азота по Тюрину и Кононовой - 41,2-48,7, доступного фосфора (Р205) по Мачигину - 33-40, обменного калия (К20) по Масловой - 160-260 мг на 1 кг почвы. По содержанию питательных веществ данная почва относится к среднеобеспеченным как в отношении азота, так и в отношении фосфора и калия.

Схема опыта включала в себя 7 вариантов: 1 - вспашка после яровой пшеницы (контроль); 2 - вспашка после люцерны; 3 - минимальная обработка почвы после яровой пшеницы; 4 - минимальная обработка почвы после люцерны; 5 - минимальная обработка почвы после яровой пшеницы + использование гербицида и удобрений; 6 -прямой посев после яровой пшеницы; 7 - прямой посев после яровой пшеницы + использование гербицида и удобрений.

Вспашку проводили плугом ПЛН-5-35 на глубину 22-25 см после предварительного лущения стерни, минимальную обработку -дисковой бороной CATROS 3001 на глубину 8-10 см. Прямой посев осуществляли сеялкой БЕРЕГИНЯ-4.2.

Площадь делянок 250 м2. Повторность четырехкратная. Расположение делянок рендомизированное.

Овес высевали в звене полевого севооборота (чечевица - яровая пшеница - овес - ячмень) после яровой пшеницы и после люцерны. При уборке предшественника солому измельчали и разбрасывали по полю. По мере появления сорняков осенью поле опрыскивали гербицидом раундап, а в фазу кущения пшеницы - гербицидом дифезан. Высевали овес сорта Скакун. Норма высева - 3,5 млн всхожих семян на 1 га.

Полевой опыт сопровождался наблюдениями и исследованиями в соответствии с общепринятыми методическими указаниями (Ревут И.Б., 1964; Роде A.A., 1970; Доспехов Б.А., 1985).

Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом. Почвенные пробы на влажность отбирали послойно через 10 см на глубину 1 м из трех скважин почвенным буром AM-16. Плотность почвы находили в полевых условиях в образцах с ненарушенным сложением методом режущих колец буром H.A. Качинского до глубины 60 см послойно через 10 см. Степень водопрочности структурных агрегатов оценивали по методу Андрианова.

Фенологические наблюдения на исследуемом участке осуществляли по всем вариантам опыта в двух несмежных повторениях. Наступление фенологической фазы определяли глазомерно. За начало фазы принято считать день, когда ее наступление отмечено у 10 % растений, полную фазу - у 75 % растений. После регистрации фазы у 75 % растений и более наблюдения прекращали, а подсчеты возобновляли с наступлением новой фазы.

При изучении динамики питательных веществ в почве нитратный азот определяли с помощью реактива Лунге - Грисса (дисульфофеноло-вым методом), обменный калий — в углекислоаммонийной вытяжке на пламенном фотометре. Подвижные формы фосфора оценивали по методу Мачигина в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26205-84, содержание гумуса - по методу Тюрина в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26213-84, нитрификационную способность почвы - согласно «Методическим указаниям по определению нитрификационной способности почв» (М., 1984), количество обменного натрия — по ГОСТ 26950-86, обменных оснований Са и Мд - согласно МРТУ № 46-15-67.

Урожайность зерна овса определяли методом учетных площадок, ограниченных рамкой со стороной 50 см. Математическую обработку экспериментальных данных проводили методами корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов с использованием компьютера по Б.А. Доспехову (1985).

СТРУКТУРА И ПЛОТНОСТЬ почвы Влияние обработки почвы на ее структурное состояние

На структуру южного чернозема на опытном поле влияли как способы обработки почвы, так и предшественники.

Наименьшее количество агрономически ценных агрегатов размером 10-0,25 мм отмечено на варианте со вспашкой после пшеницы - 68,8 %. После люцерны их насчитывалось 74,0 %, или на 5,2 % больше. При минимальной поверхностной обработке ценных структурных агрегатов было больше, чем на варианте со вспашкой после пшеницы на 6,5 %, а после люцерны — на 3,4 %. Наибольшее число ценных структурных агрегатов отмечено при нулевой обработке (прямой посев овса) — 77,1-77,8 %. Это больше, чем при вспашке после пшеницы на 9,0 % и больше, чем при минимальной обработке почвы после того же предшественника на 2,5 %. После люцерны различия в этих случаях составили 0,8-3,8 %.

Наименьший коэффициент структурности был при вспашке после пшеницы - 2,20. После люцерны он увеличился до 2,85, или на 29,5 %.

После минимальной обработки на пшеничном варианте коэффициент возрос по сравнению со вспашкой до 3,05 и 3,16, или на 38,6 и 43,6 %. После люцерны при минимальной обработке он был самый большой -3,76. Это больше, чем при вспашке после пшеницы на 70,9 %. На варианте с прямым посевом овса коэффициент структурности варьировал в пределах 3,50-3,37. Анализ показал, что происходит разрушение структуры при повышении интенсивности обработки почвы. Выявлено увеличение количества структурных агрегатов после люцерны.

При минимальной обработке водопрочносгь структурных агрегатов возрастала по сравнению со вспашкой после пшеницы на 4,6 %, а после люцерны — на 3,3 %. Наибольшая степень водопрочности отмечена на вариантах с прямым посевом овса - 45,9-46,7 %. Это больше, чем при вспашке после пшеницы на 17,6 и 16,8 %. При отсутствии обработки поч-вьгколичество водопрочных структурных агрегатов повышалось.

Изменение плотности почвы в осенний период после основной обработки

В среднем за 2008-2010 гг. в осенний период плотность почвы изменялась как по способам обработки, так и в зависимости от предшественников. На варианте со вспашкой в слое 0-10 см после пшеницы плотность почвы не превышала 0,93 г/см3, а после люцерны - 0,91 г/см3. В слое 10-20 см она соответственно равнялась 0,96 и 0,92 г/см3, а в слое 20-30 см - 1,07 и 0,98 г/см3 (табл. 1).

Таблица 1 - Плотность почвы в осенний период после основной обработки в среднем за 2008-2010 гг., г/см3

Вариант опыта Слон почвы, см

0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 0-30

1. Вспашка после пшеницы (контроль) 0,93 0,96 1,07 1,37 1,41 0,98

2. Вспашка после люцерны 0,91 0,92 0,98 1,31 1,36 0,94

3. Минимальная обработка после пшеницы 1,03 1,19 1,25 1,39 1,41 1,16

4. Минимальная обработка после люцерны 0,93 1,11 1,20 1,31 1,36 1,08

5. Минимальная обработка после пшеницы с применением гербицидов и удобрений 1,05 1,22 1,25 1,39 1,41 1,17

6. Прямой посев после пшеницы 1,20 1,25 1,31 1,38 1,39 1,25

7. Прямой посев после пшеницы с применением гербицидов и удобрений 1,20 1,26 1,32 1,37 1,39 1,26

Особенно заметно различалась плотность по предшественникам на глубине 30-40 и 40-50 см. После пшеницы она не превышала 1,37-1,41 г/см3, а после люцерны - 1,31-1,36 г/см3. Люцерна уменьшала плотность подпахотного слоя на 0,05-0,06 г/см3. В подпахотном слое почвы плотность приближалась к равновесной.

На варианте с минимальной обработкой плотность почвы в слое 0-30 см изменялась от 1,08 до 1,16 г/см3. После люцерны она была меньше, чем после пшеницы на 0,08 г/см3, а после вспашки - больше на 0,18 и 0,14 г/см3 соответственно. Внесение минеральных удобрений и опрыскивание полей гербицидами не влияли на плотность почвы. На вариантах с прямым посевом (нулевая обработка) плотность почвы была наибольшей и колебалась в слое 0-30 см в пределах 1,20-1,32 г/см3. В слое 0—30 см в среднем плотность при нулевой обработке составила 1,25-1,26 г/см3. Это больше, чем на варианте со вспашкой после пшеницы на 0,27 г/см3, а после люцерны - на 0,31 г/см3. При минимальной обработке плотность была меньше, чем после прямого посева на 0,09 и 0,18 г/см3. Различия после люцерны были больше, чем после пшеницы на 0,05 и 0,09 г/см3.

В среднем за годы исследований механическая обработка в осенний период способствовала разуплотнению почвы более интенсивно, чем корневая система люцерны.

Плотность почвы весной перед посевом овса

Под действием осенне-зимних осадков и гравитации почва к весне заметно уплотнялась. Различия по вариантам с обработкой существенно сгладились.

После люцерны почва оставалась менее уплотненной по сравнению с другими предшественниками.

Весной после осенне-зимнего уплотнения почвы наибольшей плотность была после пшеницы, а наименьшей - после распашки люцерны.

В слое 0-Ю см на варианте со вспашкой после пшеницы плотность равнялась 1,21 г/см3, а после люцерны 1,08 г/см3 (табл. 2). Дрейф от осени к весне составил в первом случае 0,27 г/см3, а во втором - 0,17 г/см3. Оседание почвы после пшеницы было больше, чем после люцерны. Аналогичное изменение отмечено и в других слоях. В слое 10-20 см на варианте со вспашкой после пшеницы плотность почвы была 1,26 г/см3, а после люцерны - 1,22 г/см3. Дрейф от осени к весне как в первом, так и во втором случае составил 0,30 г/см3. В слое 20-30 см плотность по вариантам со вспашкой равнялась 1,30 и 1,27 г/см3. Дрейф от осени к весне - соответственно 0,23 и 0,29 г/см3.

Таблица 2 - Плотность почвы перед посевом овса в весенний период в среднем за 2009-2011 гг., г/см3

Вариант опыта Слой почвы, см

0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 0-30

1. Вспашка после пшеницы (контроль) 1,21 1,26 1,30 1,39 1,42 1,26

2. Вспашка после люцерны 1,08 1,22 1,27 1,31 1,34 1,19

3. Минимальная обработка после пшеницы 1,20 1,27 1,31 1,40 1,43 1,26

4. Минимальная обработка после люцерны 1,08 1,21 1,25 1,32 1,35 1,18

5. Минимальная обработка после пшеницы с применением гербицидов и удобрений 1,21 1,28 1,33 1,39 1,42 1,27

6. Прямой посев после пшеницы 1,22 1,25 1,28 1,37 1,39 1,25

7. Прямой посев после пшеницы с применением гербицидов и удобрений 1,21 1,24 1,29 1,36 1,40 1,24

На глубине 30-40 и 40-50 см при вспашке после пшеницы в зерновом звене плотность составляла 1,39-1,42 г/см3, а после люцерны - 1,311,34 г/см3. Люцерновые остатки заметно препятствовали естественному уплотнению почвы в пахотном горизонте. Аналогичное изменение плотности в среднем за годы исследований отмечено и при минимальной обработке почвы. В слое 0-10 см после пшеницы (вариант 3) плотность почвы составила 1,20 г/см3, а после люцерны (вариант 4) - 1,08 г/см3, или на 0,12 г/см3 меньше. В слоях 10-20 и 20-30 см на варианте с минимальной обработкой после люцерны плотность почвы была меньше, чем после пшеницы на 0,06 г/см3. В пахотном слое 0-30 см различие по предшественникам -0,08 г/см3 при дрейфе от осени к весне 0,10 г/см3. В подпахотном горизонте после люцерны плотность снижалась по сравнению с минимальной обработкой после пшеницы на 0,08 г/см3.

На вариантах, где овес высевали после пшеницы, плотность почвы была практически одинаковой. В слое 0-10 см при прямом посеве овса она составила 1,22 г/см3, а при вспашке и минимальной обработке - 1,20— 1,21 г/см3. В слое 10-20 см величина этого показателя - соответственно 1,25 и 1,26-1,28 г/см3, а в слое 20-30 см - 1,28 и 1,30-1,33 г/см3. При прямом посеве плотность была наиболее стабильной и мало изменялась от осени к весне. Внесение минеральных удобрений и гербицидов при этом на нее не влияло. Таким образом, на плотность почвы весной в большей степени влиял предшественник, чем основная обработка.

Пористость почвы

Изменение общей пористости почвы в осенний период после основной обработки

За 2008-2010 гг. отмечено изменение пористости почвы в зависимости от предшественника и способа обработки. В среднем за годы исследований в осенний период после основной обработки почвы в пахотном слое 0-30 см эта разница по предшественникам составила при вспашке 1,9 %, а при минимальной обработке - 2,8 %.

На варианте с минимальной обработкой почвы после пшеницы пористость была ниже, чем на варианте со вспашкой после того же предшественника в слое 0-10 см на 3,7 %; в слое 10-20 см - на 8,4 %; в слое 20-30 см - на 6,7 %; в слое 0—30 см - на 6,3 %.

В среднем за годы исследований наименьшей пористость была на вариантах с прямым посевом овса (нулевая обработка почвы). В слое 0-10 см различие со вспашкой после пшеницы при прямом посеве составило 10 %; в слое 10-20 см - 10,7 %; в слое 20-30 см - 8,9 %; в слое 0-30 см -9,8 %. При вспашке после люцерны различие пористости с вариантом прямого посева в слое 0-10 см - 10,7 %; в слое 10-20 см - 12,2 %; в слое 20-30 см - 12,3 %; в слое 0-30 см - 11,7 %.

Внесение удобрений и гербицидов не влияло на величину пористости почвы. При рыхлении этот показатель изменялся не только от способа обработки, но и от предшественника.

Изменение общей пористости почвы весной перед посевом овса

Весной перед посевом овса показатели пористости заметно сгладились за счет гравитационного оседания и увлажнения почвы. В среднем за 2009-2011 гг. пористость почвы практически не различалась по вариантам с обработкой почвы. В слое 0-30 см после пшеницы она изменялась в пределах 53,3-53,7 % и в среднем составила 53,5±0,30 %. Коэффициент вариации не превышал 6 %.

После люцерны средняя пористость по вариантам с различной обработкой в слое 0-30 см - 56,1±0,10 %. Коэффициент вариации не превышал 7 %. Очевидно, что в данном случае пористость практически не зависела от способа обработки почвы.

Отмечено заметное различие пористости почвы в зависимости от предшественника. В слое 0-30 см разница между пшеницей и люцерной составила 2,6 % в пользу люцерны.

Изменение пористости аэрации весной перед посевом овса

В среднем за 2009-2011 гг. изменение пористости аэрации было незначительным. В слое 0-30 см различие по вариантам с обработкой почвы не превышало 1,3-1,4 % после пшеницы и 1,4 % после люцерны. Люцерна увеличивала пористость аэрации по сравнению с пшеницей на 3,7 и 5,7 %. В формировании пористости аэрации в пахотном слое большую роль играл предшественник и меньшую - обработка почвы.

В подпахотном горизонте 30—40 см по вариантам с различными обработками почвы изменения пористости аэрации не превышали 0,1 %; 1,4 и 1,8 % после пшеницы и 0,8 % после люцерны. В слое 4050 см различия составили 0,1 %; 1,2 и 1,3 % в зависимости от способа обработки и 6,5 и 5,7 % в зависимости от предшественника.

В подпахотном слое люцерна интенсивно разрыхляла почву на всех вариантах опыта. Пористость аэрации весной за все годы исследований формировалась в первую очередь предшественником, во вторую - обработкой почвы.

Изменение капиллярной пористости по вариантам опыта перед посевом овса

Капиллярная пористость имеет большое значение в формировании водного режима, так как капилляры способны хорошо удерживать влагу. Кроме того капиллярная пористость в микроагрегатных почвах способствует большей высоте подъема воды, чем в макроагрегатных. Это улучшает передвижение влаги в зону корневого иссушения в течение вегетации.

В среднем за годы исследований капиллярная пористость в пахотном слое 0-30 см была выше на 2,8-4,0 % при прямом посеве по сравнению с минимальной обработкой.

В подпахотных горизонтах 30-40 и 40-50 см без обработки почвы капиллярная пористость превышала варианты со вспашкой на 1,5-5,6 и 2,2-5,8 %. По всем вариантам с глубиной капиллярная пористость возрастала. Внесение минеральных удобрений не влияло на этот показатель.

Как и отдельно по годам, так и в среднем за 2009-2011 гг. капиллярная пористость была наибольшей на вариантах с прямым посевом овса, а наименьшей - при минимальной обработке почвы с осенним дискованием.

Запасы продуктивной влаги в почве

В среднем за 2009-2011 гг. запасы влаги в слое 0-50 см после вспашки составили 77,0-83,4 мм. После люцерны в этом слое ее было на 6,4 мм больше, чем после пшеницы. На вариантах с минимальной обработкой почвы количество влаги колебалось в первом полуметровом слое в пределах 69,5-75,5 мм (табл. 3).

Таблица 3 - Запасы продуктивной влаги в почве перед посевом овса в среднем за 2009-2011 гг., мм

Слой почвы, мм Разница Разница

с контролем 1 с контролем 2

Вариант опыта 0-50 50-100 ООН) 0-50 50-100 0-100 о 2 50-100 0-100

1. Вспашка после

пшеницы 77,0 64,5 141,5 - - - -6,4 -2,7 -9,1

(контроль)

2. Вспашка после люцерны 83,4 67,2 150,6 6,4 2,7 9,1 - - -

3. Минимальная

обработка 69,5 50,4 119,9 -7,5 -14,1 -21,6 -13,9 -16,8 -30,7

после пшеницы --

4. Минимальная

обработка 75,5 58,5 134,0 -1,5 -6,0 -7,5 -7,9 -8,7 -16,6

после люцерны

5. Минимальная

обработка после пшеницы с приме- 69,7 51,5 121,2 -7,3 -13,0 -20,3 -13,7 -15,7 -29,4

нением гербицидов и удобрений

6. Прямой посев после пшеницы 75,1 64,2 139,3 -1,9 -0,3 -2,2 -8,3 -3,0 -11,3

7. Прямой посев

после пшеницы

с применением гербицидов и удобрений 75,6 64,5 140,1 -1,4 0 -1,4 -7,8 -2,7 -10,5

После минимальной обработки влаги в почве было меньше, чем после вспашки на 7,5-7,3 мм, а после прямого посева - на 1,4-1,9 мм. При минимальной обработке после люцерны содержание влаги в верхних слоях было одинаковым с вариантом прямого посева.

В метровом слое почвы в среднем за годы исследований после вспашки запасы продуктивной влаги составляли 141,5 и 150,6 мм. После люцерны влаги было на 9,1 мм больше, чем после пшеницы. При минимальной обработке количество влаги в метровом слое колебалось в пределах 119,9-134,0 мм. На этом варианте запасы влаги были ниже по сравнению с вариантами со вспашкой на 21,6 и 16,6 мм.

Весной количество влаги в метровом слое почвы на вариантах прямого посева не превышало 139,3 и 140,1 мм. Это меньше, чем при вспашке на 2,2 мм после пшеницы и на 10,5 мм после люцерны. После мини-

мальной обработки влаги было меньше, чем на вариантах прямого посева на 19,4 мм после пшеницы и больше на 5,3 мм после люцерны.

В среднем за годы исследований выявлено, что в сухие годы обработка более интенсивно влияла на накопление весенней влаги в метровом слое почвы, чем предшественники. Во влажные годы это различие сглаживалось или изменялось в пользу предшественников.

Изменение запасов влаги в почве хорошо объясняется данными водопроницаемости и фильтрации, полученными в течение вегетации по вариантам опыта.

Наибольшая водопроницаемость отмечена при вспашке -58—106 мм за первый час от начала впитывания. Причем после люцерны впиталось за первый час почти в 2 раза больше, чем после пшеницы.

Фильтрация влаги на варианте со вспашкой после пшеницы составила 0,005 мм/ч, а после люцерны - 0,077 мм/ч. Этим легко объяснить более высокие запасы влаги при разных обработках почвы после люцерны. Люцерна своей мощной корневой системой разуплотняет почву, повышает аэрацию и капиллярную пористость, улучшая не только водопроницаемость, но и фильтрацию влаги в глубокие слои почвы.

На варианте с минимальной обработкой водопроницаемость снижалась по сравнению со вспашкой в 3,0-3,5 раза, а фильтрация - в 1,5 раза. Это заметно уменьшало весенние запасы влаги в почве, которые с осени определяются водопроницаемостью, а в течение зимы и весны — фильтрацией влаги в глубокие слои почвы.

На вариантах с прямым посевом овса (без основной обработки почвы) водопроницаемость была самой низкой из всех вариантов -16-18 мм/ч, фильтрация - самая высокой. Фильтрация влаги на вариантах с нулевой обработкой (скорость фильтрации) была выше, чем после вспашки в 2,0-2,4 раза, а после минимальной обработки -в 2,0-3,6 раза. Это можно объяснить боле высокой капиллярной пористостью при нулевой обработке почвы.

Содержание питательных веществ в почве и засоренность посевов овса

Содержание гумуса в почве

В 2009 г. гумуса в почве на варианте со вспашкой после пшеницы было 3,11 %, а на варианте с распашкой люцерны - 3,69 %. После минимальной обработки в этом году гумуса содержалось в почве соответственно 3,20 и 3,80 %, или на 0,09 и 0,11 % больше, чем после вспашки. На вариантах с прямым посевом овса после пшеницы гумуса в пахотном

слое было 3,22 %, или на 0,11 % больше, чем после вспашки. Отсутствие обработки способствовало сохранению гумуса в верхнем слое почвы.

В 2011 г. на варианте со вспашкой содержание гумуса составило 2,96 %. Это меньше, чем в 2009 г. на 0,15 %. Под вспашкой отмечалась тенденция к снижению количества гумуса.

На вариантах с минимальной обработкой после пшеницы отмечалась тенденция возрастания содержания гумуса по годам с 3,23 до 3,30 %, или на 0,07 %, На вариантах прямого посева гумуса было практически столько же, что и при минимальной обработке почвы после пшеницы.

Изменение количества питательных веществ в почве

В среднем за годы исследований наименьшее содержание нитратного азота отмечено на варианте со вспашкой после пшеницы - 5,3 мг~ на 1 кг почвы (табл. 4). После люцерны оно увеличилось после вспашки на 3,3 мг/кг, а после минимальной обработки - на 1,2-1,5 %.

Таблица 4 - Содержание питательных веществ под овсом в слое почвы 0-30 см в среднем за 2009-2011 гг., мг на 1 кг почвы

Вариант опыта Нитратный азот Доступный фосфор Обменный калий

1. Вспашка после пшеницы (контроль) 5,3 17,4 290

2. Вспашка после люцерны 8,6 21,3 305

3. Минимальная обработка после пшеницы 6,1 18,9 289

4. Минимальная обработка после люцерны 7,6 21,3 311

5. Минимальная обработка после пшеницы с применением гербицидов и удобрений 6,4 19,7 295

6. Прямой посев после пшеницы 7,4 20,7 293

7. Прямой посев после пшеницы с применением гербицидов и удобрений 7,9 21,7 291

Люцерна как предшественник заметно повышала содержание азота в почве при любой обработке. Снижение интенсивности обработки почвы повышало уровень нитратного азота в пахотном слое. Если при вспашке после пшеницы его было 5,3 мг на 1 кг почвы, то при минимальной обработке - 6,1 мг/кг, а при нулевой (прямой посев) - 7,4 мг/кг. В первом случае его количество увеличилось на 15,1 %, а во втором-на 39,6%.

Внесение минеральных удобрений увеличивало содержание азота в почве на 4,9-6,8 %. Таким образом, количество азота в почве зависело в первую очередь от предшественника, во вторую - от способа обработки почвы, а в третью - от внесения удобрений.

Аналогичная картина складывалась и относительно доступного фосфора. Наименьшее его количество было при вспашке после пшеницы - 17,4 мг на 1 кг почвы. После люцерны оно возросло на 3,9 мг/кг, а при минимальной обработке - на 1,6-2,4 мг на 1 кг почвы.

Снижение интенсивности обработки почвы приводило к увеличению содержания доступного фосфора. При вспашке после пшеницы его было 17,4 мг/кг, при минимальной обработке - 18,9, а при нулевой -20,7 мг на 1 кг почвы. Внесение удобрений повышало содержание доступного фосфора на 0,8-1,0 мг/кг, или на 4,2^1,8 %.

В первую очередь на содержание фосфора в почве влияла обработка, во вторую - предшественник, а в третью - внесение удобрений.

Различие в содержании обменного калия в среднем за годы исследований по вариантам отмечено только по предшественникам.

Засоренность посевов овса

Засоренность посевов овса была наибольшей после пшеницы, особенно на варианте с прямым посевом. Здесь общее количество сорняков колебалось в пределах 2,1-6,2 шт./м2. После люцерны их было меньше в 1,6-2,3 раза (табл. 5).

Таблица 5 - Засоренность посевов овса в среднем за 2009-2011 гг., шт./м2

Вариант опыта Группа сорных растений Изменение засоренности, %

ранние яровые однолетние поздние яровые однолетние зимующие многолетние корне-оптрысковые итого

при обработке почвы при применении гербицидов

1. Вспашка после пшеницы (контроль) 1,0 0,2 0,0 0,9 2,1 100 -

2. Вспашка после люцерны 0,2 0,1 0,3 0,7 1,3 61,9 -

3. Минимальная обработка после пшеницы 1,7 0,3 0,0 1,4 3,4 161,9 100

4. Минимальная обработка после люцерны 0,2 ОД 0,4 0,8 1,5 71,4 -

5. Минимальная обработка после пшеницы с применением гербицидов и удобрений 0,9 0,1 0,0 0,6 1,6 - 47,0

6. Прямой посев после пшеницы 1,5 0,5 1,9 2,3 6,2 295,2 100

7. Прямой посев после пшеницы с применением гербицидов и удобрений 0,8 0,2 0,7 0,8 2,5 - 40,3

Обработка почвы в значительной мере снижала общую засоренность посевов. После вспашки число сорняков уменьшилось в 1,6— 3,0 раза, а после минимальной обработки - в 1,8 раза по сравнению с прямым посевом. Применение гербицидов сокращало общее количество сорняков в 2,1-2,5 раза. Для снижения общего числа сорняков предпочтение необходимо отдавать гербицидам и обработке почвы. Чередование культур несколько уступало этим агроприемам, хотя имело также высокую эффективность.

Урожайность

В среднем за годы исследований урожайность зерна овса колебалась по вариантам опыта в пределах 1,40-2,09 т/га. Наибольшей она была при распашке люцерны - 2,09 т/га. После дискования люцерны (минимальная обработка) овес сформировал урожайность 1,87 т/га (табл. 6). На варианте со вспашкой после пшеницы урожайность снизилась на 18,7 % по сравнению с распашкой люцерны. При минимальной обработке после пшеницы урожайность овса уменьшилась на 7,6 %. Обработка посевов гербицидами и внесение удобрений увеличили урожайность на 10,0 и 15,9 %. При прямом посеве без приемов химизации после пшеницы урожайность овса снизилась по сравнению со вспашкой на 17,6 %. Внесение удобрений и обработка посевов гербицидами дали прибавку 12,8 %. Однако этот вариант с использованием приемов химизации уступал аналогичному варианту со вспашкой на 7,1 %.

Таблица 6 - Урожайность зерна овса в среднем за годы исследований

Вариант опыта Урожайность, т/га Отклонение

от вспашки после пшеницы (контроль 1) от вспашки после люцерны (контроль 2)

т/га % т/га %

1. Вспашка после пшешшы (контроль) 1,70 - - -0,39 -18,7

2. Вспашка после люцерны 2,09 0,39 22,9 - -

3. Минимальная обработка после пшеницы 1,57 -0,13 -7,6 -0,52 -24,9

4. Минимальная обработка после люцерны 1,87 0,17 10,0 -0,22 -10,6

5. Минимальная обработка после пшеницы с применением гербицидов и удобрений 1,82 0,12 7,0 -0,27 -12,9

6. Прямой посев после пшеницы 1,40 -0,30 -17,6 -0,69 -33,0

7. Прямой посев после пшеницы с применением гербицидов и удобрений 1,58 0,12 -7,1 -0,51 -24,4

НСР05 фактор А (обработка почвы) - 0,073; НСР()5 фактор В (предшественник) -0,092; НСР05 фактор ("(удобрения и гербициды) - 0,098; НСРо, фактор ABC- 0,060

Еще большее отклонение от вспашки отмечено при сравнении опытных вариантов со вторым контролем.

Минимальная обработка на фоновом варианте после пшеницы уступала второму контролю на 24,9 %, после люцерны - на 10,6 %; в сочетании с приемами химизации - на 12,9 %.

При прямом посеве после пшеницы без приемов химизации урожайность по сравнению со вторым контролем снизилась на 33,0 %, а с применением приемов химизации - на 24,4 %.

Таким образом, обработка почвы и приемы химизации влияли на формирование урожая овса в среднем за годы исследований в меньшей степени, чем предшественник (люцерна).

В среднем за 2009-2011 гг. после люцерны урожайность овса была больше, чем после пшеницы на 19,1-22,9 %. Вспашка увеличила урожайность на 8,2-21,4 % после пшеницы и на 11,8 % после люцерны. Внесение удобрений и гербицидов повысило урожайность овса на 12,8-15,9 %.

В условиях Поволжья урожайность зерна овса в нашем опыте зависела от погодных условий на 64,5 %, от предшественников и приемов химизации - на 21,7 %, от обработки почвы - на 14,8 %.

Энергетическая и экономическая эффективность выращивания овса при различной обработке почвы

Наибольшие энергозатраты при возделывании овса были на вариантах со вспашкой. При проведении минимальной обработки (дискование) энергозатраты сокращались на 19,9-23,4 % по сравнению со вспашкой.

При нулевой обработке энергозатраты уменьшились по сравнению со вспашкой на 42,3^45,2 %, а по сравнению с минимальной обработкой - на 24,7-29,1 %.

Внесение удобрений и обработка полей гербицидами увеличивали энергозатраты на 18,4-32,2 %.

Несмотря на самую высокую урожайность овса, посеянного по вспашке после пшеницы, энергетическая эффективность его возделывания вследствие больших затрат была самой низкой - 3,56.

После люцерны на варианте со вспашкой, благодаря повышению урожайности зерна овса, коэффициент энергетической эффективности повысился с 3,56 до 4,31, или на 21,1 %. При минимальной обработке почвы после пшеницы этот показатель увеличился по сравнению со вспашкой на 20,8 %. Это можно объяснить снижением затрат на обработку почвы на 30,5 %.

Самый высокий коэффициент энергетической эффективности был на варианте с прямым посевом — 5,09. Он превышал вариант со

вспашкой после пшеницы на 42,9 % и аналогичный вариант после люцерны на 18,1 %.

Коэффициент энергетической эффективности при нулевой обработке почвы был выше аналогичного варианта с минимальной обработкой после пшеницы на 18,4 %, а после люцерны — на 5,6 %.

Внесение удобрений и применение гербицидов, несмотря на увеличение урожайности, заметно снижали коэффициент энергетической эффективности. На вариантах с минимальной обработкой почвы он уменьшался от применения гербицидов и удобрений на 8,3 %, а при прямом посеве - на 17,0 %.

Расчет экономической эффективности подтвердил энергетическую эффективность возделывания овса при различных обработках почвы на фоне разных предшественников.

Наибольшие затраты на возделывание овса были при вспашке -4,31^,45 тыс. руб./га. При минимальной обработке они снизились на 34,3 и 28,2 %. Наименьшие затраты отмечены при выращивании овса после пшеницы на варианте прямого посева - 2,50 тыс. руб./га. Это меньше, чем после вспашки на 72,4 %, и меньше, чем после минимальной обработки на 28,4 %. Использование удобрений и гербицидов повышало затраты на 1 га при возделывании овса на 15,6-28,8 %.

Условный чистый доход возрастал по мере снижения интенсивности обработки почвы. Он составил соответственно 1,64 тыс. руб./га; 2,29; 2,41 тыс. руб./га. Отмечено увеличение чистого дохода на 39,6 и 46,9 %.

С посевов овса после люцерны чистый доход возрос при вспашке на 75,0 %, а при минимальной обработке - на 34,5 %.

Применение удобрений и гербицидов снизило чистый доход с 1 га на 3,0-4,3 %. Наибольшая себестоимость 1 т зерна овса отмечена на варианте со вспашкой - 2,53 тыс. руб.

В посевах овса по вспашке после люцерны себестоимость зерна снизилась до 2,13 тыс. руб./га, или на 18,8 %. Применение минимальной обработки почвы уменьшило себестоимость I т зерна до 2,04 и 1,85 тыс. руб. (или на 20,4-36,7 %) по сравнению со вспашкой. При прямом посеве себестоимость 1 т зерна овса по сравнению со вспашкой была меньше на 42,1 %. Применение удобрений и гербицидов повысило этот показатель на 3,0-14,0 %.

Наибольший уровень рентабельности был при минимальной обработке и прямом посеве - 89 и 96 %. Это больше по сравнению со вспашкой после пшеницы на 51 и 58 %, а по сравнению со вспашкой после люцерны - на 25-32 %.

Таким образом, снижение интенсивности обработки почвы и применение наилучших предшественников значительно улучшают показатели экономической эффективности при возделывании овса. Использование удобрений и гербицидов приводит к некоторому их снижению.

Из приведенного анализа видно, что применение минимальной и нулевой обработок почвы (особенно по наилучшим предшественникам) энергетически и экономически выгодно.

ВЫВОДЫ

1. На агрофизические свойства почвы в значительной мере влияли не только обработка почвы, но и предшественник. Наилучшие структурность почвы и водопрочность структурных агрегатов были на вариантах с энергосберегающими обработками после люцерны. Коэффициенты структурности на вариантах со вспашкой после пшеницы - 2,20, а после люцерны - 2,85, при минимальной обработке -соответственно 3,05 и 3,76. На вариантах с прямым посевом (нулевой обработкой) они возросли до 3,37 и 3,50.

2. В осенний период основная обработка почвы хорошо разуплотняла верхний пахотный слой почвы. Наибольшее разуплотнение было на вариантах после вспашки. Плотность почвы в слое 0-30 см на этих вариантах после пшеницы - 0,98 г/см3, а после люцерны - 0,94 г/см3. На вариантах с минимальной обработкой плотность почвы составила 1,16 и 1,08 г/см3 соответственно предшественникам. При прямом посеве овса (без обработки) она оставалась в пределах 1,25-1,26 г/см3. Таким образом, плотность почвы зависела не только от обработки почвы, но и от предшественников.

3. К весне почва уплотнялась под действием гравитации и талой воды. Различия по вариантам значительно сглаживались. Наибольший дрейф от осени к весне в слое 0-30 см отмечен на вариантах со вспашкой. После пшеницы он составил 0,28 г/см3, а после люцерны - 0,23 г/см3. При минимальной обработке дрейф не превышал 0,10 г/см3, а на вариантах с прямым посевом он практически отсутствовал.

4. Весной плотность почвы перед посевом овса в слое 0-30 см на варианте со вспашкой после пшеницы равнялась 1,26 г/см3, а после люцерны - 1,19 г/см3. При минимальной обработке почвы весной она была соответственно 1,26 и 1,18 г/см3. После пшеницы на всех вариантах плотность почвы была практически одинаковой с прямым посевом. После люцерны она была заметно ниже.

5. Изменение плотности почвы вызывало соответственное изменение общей пористости. Осенью наибольшая общая пористость отмечена при вспашке. Она равнялась в слое 0-30 см после пшеницы

63,5 %, а после люцерны - 65,4 %. При минимальной обработке эта величина соответственно составила 57,2 и 60,0 %. Весной перед посевом общая пористость почвы была практически одинаковой на всех вариантах и колебалась в пределах 53,5-56,2 %.

6. Пористость аэрации в слое 0-30 см перед посевом овса была наибольшей после люцерны. При вспашке после пшеницы она равнялась 26,9 %, а после люцерны - 30,6 %. При минимальной обработке - соответственно 26,6 и 32,0 %, на вариантах прямого посева -24,9—25,0 %. Наименьшая пористость аэрации отмечена при нулевой обработке (прямой посев).

7. Обработка почвы и предшественники влияли на изменение капиллярной пористости. В слое 0-30 см наименьшая капиллярная пористость была после вспашки и после минимальной обработки - 26,8 и 25,0 %. На вариантах с прямым посевом она возросла до 28,9-29,0 %.

8. Изменение плотности и пористости под влиянием обработок почвы и предшественников отражалось на величине запасов продуктивной влаги в весенний период перед посевом овса. В сухие и острозасушливые годы наибольшие запасы продуктивной влаги в метровом слое весной были на вариантах со вспашкой. Различия этих вариантов с минимальной обработкой почвы после пшеницы составили 16,4-18,9 и 25,9-28,8 %. Во влажные годы преимущество вспашки в накоплении влаги по сравнению с энергосберегающими обработками снизилось. Различия со вспашкой уменьшились до 13,8-15,1 %. При нулевой обработке почвы (прямой посев) они были незначительными - 1,4-2,2 %.

9. Водопроницаемость была наибольшей при вспашке. После пшеницы она равнялась 58 мм, а после люцерны - 106 мм за первый час от начала впитывания. При энергосберегающих обработках она снижалась до 16-24 мм/ч. Фильтрация, напротив, была выше при прямом посеве овса - 0,102 мм/ч. На варианте со вспашкой после пшеницы она уменьшалась до 0,089 мм/ч, а после люцерны возрастала до 0,139 мм/ч. Люцерна в значительной мере увеличивала и водопроницаемость, и фильтрацию влаги в почву. Запас влаги в почве формировался при вспашке в основном за счет водопроницаемости и фильтрации, а при прямом посеве -главным образом за счет фильтрации.

10. При энергосберегающих обработках лучше сохранялся гумус в почве по сравнению со вспашкой. В первом случае после пшеницы гумуса в почве было 3,23-3,26 %, а во втором после вспашки - 3,02 %. После люцерны содержание гумуса в почве возрастало после вспашки до 3,70 %, а после минимальной обработки - до 3,84 %.

11. Использование минимальной и нулевой обработок не ухудшало питательный режим почвы. В среднем за годы исследований

нитратного азота в почве было больше на вариантах с энергосберегающей обработкой по сравнению со вспашкой после пшеницы на 0,8-2,1 мг на 1 кг почвы. Распашка люцерны значительно повышала этот показатель. Доступного фосфора также было больше на вариантах с энергосберегающими обработками - на 1,5—3,7 мг на 1 кг почвы. Количество обменного калия по вариантам опыта после пшеницы было практически одинаковым. После люцерны его содержание возросло на 15-22 мг на 1 кг почвы.

12. Варианты со вспашкой засорялись меньше по сравнению с энергосберегающими обработками без применения гербицидов в 1,5— 3,0 раза. Использование гербицидов уменьшало засоренность в 2,0-2,5 раза, т. е. снижало ее до уровня фоновых вариантов после вспашки.

13. Наибольшая урожайность овса в среднем за годы исследований получена на вариантах со вспашкой после пшеницы (1,70 т/га) и после люцерны (2,09 т/га). При минимальной обработке почвы после пшеницы она снижалась по сравнению со вспашкой на 7,6 %, а на вариантах с прямым посевом - на 17,6 %. Использование гербицидов и удобрений повысило урожайность овса на 12,8-15,9 %, или до 1,58-1,82 т/га, т. е. до уровня фонового варианта со вспашкой. Урожайность овса, посеянного после люцерны, на вариантах с энергосберегающей обработкой увеличилась на 19,1-22,8 %. По эффективности повышения урожайности овса в среднем за годы исследований на первое место можно поставить предшественники, на второе - обработку почвы и приемы химизации.

14. Возделывание овса при энергосберегающих обработках почвы с использованием удобрений и гербицидов было энергетически и экономически выгодным. На вариантах при вспашке после пшеницы коэффициент энергетической эффективности равнялся 5,41, при минимальной обработке - 4,30, на вариантах с прямым посевом - 5,09. После люцерны коэффициенты энергетической эффективности возросли до 4,31 и 4,82. Самая высокая энергетическая эффективность отмечена на вариантах с прямым посевом. Экономическая эффективность соответствовала энергетической. Уровень рентабельности на вариантах с энергосберегающими обработками почвы после пшеницы был выше на 33—58 % по сравнению со вспашкой. После люцерны это различие составило 25 %.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

С целью получения урожайности овса 2,0—2,5 т/га, увеличения рентабельности производства этой культуры на 33-58 % и снижения себестоимости зерна на 24,0-42,1 % в звене полевого севооборота на

южных черноземах Поволжья следует рекомендовать применение минимальной и нулевой (прямой посев) обработок почвы. При этом обязательно внесение измельченной соломы предшественника в сочетании с азотными удобрениями 40 кг д. в./га и обработкой полей гербицидами. После уборки предшественника следует применять гербициды сплошного действия типа раундап против многолетних и пожнивных сорняков, а в период кущения овса - гербициды против двудольных однолетних сорняков (дифезан и др.).

Для получения урожайности зерна овса 2,5-3,0 т/га, повышения рентабельности на 35,1 % и снижения себестоимости зерна на 36,7 % по сравнению с традиционной технологией следует возделывать эту культуру после многолетних бобовых трав (люцерны) с применением минимальной обработки почвы без внесения удобрений и использования гербицидов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Тимкина, А. Г. Засоренность и урожайность овса при энергосберегающей обработке почвы / А. Г. Тимкина // Научное обеспечение АПК : матер, науч.-производств, конференции III специализированной агропромышленной выставки «Саратов Агро». - Саратов, 2012. - С. 27-29.

2. Тимкина, А. Г. Экономическая эффективность возделывания овса при энергосберегающей обработке почвы / А. Г. Тимкина // Проблемы и перспективы Мирового сельского хозяйства. Ноябрь - декабрь 2012. - С. 10-12.

3. Денисов, Е. П. Энергосберегающие технологии обработки почвы при возделывании овса / Е. П. Денисов, А. Г. Тимкина // Кормопроизводство. -2012.-№ 10.-С. 13-15.

4. Денисов, Е. П. Влияние предшественников и способов обработки почвы на плодородие черноземов южных и урожайность овса / Е. П. Денисов, А. Г. Тимкина, Ф. П. Четвериков // Вестник Саратовского госагроуни-верситета им. Н. И. Вавилова. - 2012. - № 12. - С. 10-14.

5. Денисов, Е. П. Влияние обработки на плодородие почвы в посевах яровой пшеницы, овса и гороха / Е. П. Денисов, А. С. Даренков, А. Г. Тимкина // Вавиловские чтения - 2012 : матер. Междунар. науч.- практ. конф., посвященной 125-летию со дня рождения академика Н. И. Вавилова. - С. 272-273.

Подписано в печать 07.12.12 Формат 60x84 1/16 Печ. л. 1,0_Тираж 100_Заказ №370/340

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

До)

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Тимкина, Анна Геннадьевна, Саратов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.И. ВАВИЛОВА»

На правах рукописи 06201ЗАПЇ9Ч /, ,

Тимкина Анна Геннадьевна

ПРИЕМЫ АДАПТАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПОД ОВЕС НА ЧЕРНОЗЕМАХ ЮЖНЫХ В

ПОВОЛЖЬЕ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

дьссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Содержание 2

Введение 4

1 Аналитический обзор литературы 8

1.1 Ботаническая характеристика и биологические особенности

роста и развития овса 8

1.2 Современное земледелие при освоении ресурсосберегающих технологий 15

1.3 Минеральные удобрения и гербициды в технологии возделывания овса 32

1.4 Аналитическая характеристика предшественников для овса 35

2 Условия, схема и методика проведения исследований 38

2.1 Почвы 38

2.2 Климат 39

2.3 Погодные условия 41

2.4 Схема опыта 47

2.5 Методика проведения опыта 48

3 Структура и плотность почвы 50

3.1 Влияние обработки почвы на ее структурное состояние 50

3.2 Изменение плотности почвы в осенний период

после основной обработки 56

3.3 Плотность почвы весной перед посевом овса 67

4 Пористость почвы 79

4.1 Изменение общей пористости почвы в осенний период

после основной обработки 79

4.2 Изменение общей пористости почвы весной перед посевом овса 87

4.3 Изменение пористости аэрации весной перед посевом овса 95

4.4 Изменение капиллярной пористости по вариантам опыта

перед посевом овса 103

5 Запасы продуктивной влаги в почве 110

6 Содержание питательных элементов в почве и засоренность посевов овса 124

6.1 Гумус в почве 124

6.2 Изменение питательных веществ в почве 126

6.3 Засоренность посевов овса 133

7 Урожайность 143

8 Энергетическая и экономическая эффективность

выращивания овса при различной обработке почвы 152

Выводы 158

Предложения производству 162

Список используемой литературы 163

Приложения 190

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Овес - важнейшая продовольственная и фуражная культура страны. Увеличение производства зерна этой культуры должно сопровождаться постоянным снижением его себестоимости. Это, прежде всего, требует широкого применения беззатратных и малозатраных агроприемов, с одной стороны, и уменьшения вложений, связанных с высокозатратными аг-роприемами, с другой.

К беззатратным агроприемам обычно относится посев по высокосредообра-зующему предшественнику. К малозатратным агроприемам принадлежат дискование, лущение стерни, боронование и другие поверхностные обработки.

К высокозатратным относится глубокая основная обработка почвы и, прежде всего вспашка, внесение удобрений, применение гербицидов и т.д. Последние становятся высокозатратными из-за высокой стоимости удобрений и гербицидов.

Наибольший удельный вес в общих затратах на возделывание всех культурных растений по существующим технологиям приходится на обработку почвы. Решение проблемы обработки почвы - одна из основных задач земледелия. Обработка почвы должна создавать хорошие условия для развития растений, оптимальное сложение пахотного слоя, улучшать аккумуляцию осадков, снижать физическое испарение влаги из почвы, предотвращать накопление вредителей, болезней и сорняков. При этом должны постоянно снижаться затраты на ее проведение.

В традиционной системе обработки почвы вспашка является самой высокозатратной технологической операцией. Кроме того она отрицательно влияет на плодородие почвы. При длительном проведении вспашки из года в год разрушается структура, снижается содержание гумуса, увеличивается потенциальная засоренность почвы семенами сорных растений. Распыленные илистые частички вымываются в глубокие слои, снижая капиллярную пористость и образуя уплотненный слой. После вспашки остается неровная по-

верхность поля. Это снижает урожайность сельскохозяйственных культур, в том числе и зерна овса, и увеличивает себестоимость продукции.

В современной системе земледелия Поволжья существует много других менее энергоемких способов обработки почвы. Среди них распространены почвозащитные, безотвальные и другие способы.

С этой точки зрения изучение эффективности использования малозатратных энергосберегающих обработок почвы (в сравнении с традиционными высокозатратными способами) по влиянию их на урожайность сельскохозяйственных культур, в том числе и овса, и плодородие почвы является актуальной проблемой исследования в земледелии.

Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось изучение эффективности малозатратных энергосберегающих приемов обработки почвы по различным предшественникам при возделывании овса на его урожайность и плодородие южного чернозема.

В задачи исследований входило:

- определить изменение агрофизических свойств почвы в осенний период и весной перед посевом овса под влиянием основных обработок на фоне различных предшественников;

- изучить влияние обработок почвы и предшественников на накопление влаги за осенне-зимний период;

- объяснить процессы изменения весенних запасов влаги в почве с учетом водопроницаемости и фильтрации;

- выявить изменение агрохимических свойств чернозема южного под воздействием различных обработок почвы в сочетании с удобрениями и предшествующими культурами;

- дать оценку влияния различных способов обработок почвы в сочетании с гербицидами и предшественниками на засоренность посевов овса;

- определить влияние изучаемых агроприемов на урожайность овса;

- показать долю участия различных агроприемов и погодных условий в формировании урожайности овса.

- рассчитать энергетическую и экономическую эффективность возделывания овса при энергосберегающей обработке почвы в сочетании с приемами химизации на фоне различных предшествующих культур.

Научная новизна. Показано влияние энергосберегающих обработок почвы на структурность, плотность, общую пористость, пористость аэрации и капиллярную пористость южных черноземов в осенний период после основной обработки и весной перед посевом.

Выявлено влияние различной пористости на формирование весенних запасов влаги, с точки зрения изменения водопроницаемости и фильтрации.

Изучено влияние энергосберегающих обработок почвы на агрохимические свойства почвы. Установлено, что снижение интенсивности обработки почвы приводит к увеличению гумуса и улучшению режима питания растений, особенно после высокосредообразующих предшественников.

Рассмотрено изменение засоренности почвы под влиянием различных способов обработки почвы в сочетании с приемами химизации - применением удобрений и гербицидов. Показано влияние различных энергосберегающих обработок почвы в сочетании с приемами химизации на урожайность овса по различным предшественникам. Выявлена роль различных факторов и агроприемов в формировании урожайности овса.

Рассчитана энергетическая и экономическая эффективность возделывания овса при различных обработках почвы в сочетании с применением гербицидов и удобрений на фоне основных предшественников - яровой пшеницы и люцерны.

Практическая значимость состоит в конкретных рекомендациях по использованию энергосберегающих обработок почвы при возделывании овса. Даны рекомендации по использованию гербицидов в борьбе с однолетними и многолетними сорняками и по применению удобрений на черноземах южных в Поволжье. Предложены рекомендации по технологии выращивания овса в системе прямого посева с нулевой обработкой почвы.

Результаты исследований дают возможность выбрать в различных производственных условиях наиболее приемлемую в конкретных условиях энергосберегающую систему обработки почвы в сочетании с приемами химизации и предшественниками, обеспечивающую стабильное производство дешевого зерна овса и воспроизводство плодородия почвы. Показана возможность получения урожайности овса до 2,0-3,0 т/га зерна в условиях средних по влаго-обеспеченности лет при использовании прямого посева с нулевой обработкой почвы.

Основные положения, выносимые на защиту:

- характер изменения агрофизических и агрохимических свойств чернозема южного в зависимости от обработки почвы;

- закономерность формирования весенних запасов влаги в посевах овса при различных обработках почвы с учетом водопроницаемости и фильтрации;

- изменение засоренности посевов овса под влиянием энергосберегающих обработок почвы в сочетании с гербицидами и удобрениями;

- возможность получения высокой стабильной урожайности зерна овса при применении энергосберегающей обработки почвы в сочетании с удобрениями и гербицидами.

- энергетическая и экономическая эффективность возделывания овса при использовании энергосберегающих обработок почвы.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международных конференциях «Вавиловские чтения» (Саратов, 2011, 2012), на внутривузовских конференциях (Саратов, 2010, 2011,2012).

По теме опубликовано 5 работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 189 страницах компьютерного текста, содержит 52 таблицы, 12 приложений. Список литературы включает 279 источников, в т.ч. 14 на иностранных языках.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Ботаническая характеристика и биологические особенности роста и развития овса

Овес - ценная кормовая и зернофуражная культура. Используется в виде целого или дробленого зерна, муки, отрубей, особенно при выращивании сельскохозяйственных животных. Из всего произведенного в России зерна овса 91 -94 % используется на кормовые цели и только 6,9% на переработку. Из мировых сборов овса на пищевые цели расходуется 16,17%, причем во всех европейских странах и США доля пищевого овса растет (Т. Горпинчен-ко, 3. Аниканова, 1996). Зеленая масса идет на сочный корм, сено, силос, травяную муку, брикеты, как в чистом виде, так и в смеси с бобовыми культурами. Овес может быть использован и как однолетняя пастбищная культура (С.П. Халецкий, 2008).

На сегодняшний день овес широко используется на продовольственные цели: сырье для изготовления различных видов крупы (недробленой, резаной, плющеной, шлифованной номерной, овсяных хлопьев) а также муки, толокна, кондитерских изделий, производства детского и диетического питания (Л.А. Горбунова, 2009).

Овес (Avena L.) относится к семейству злаковые, и объединяет более 70 видов (Э.Д. Неттевич, A.B. Сергеев, Е.В. Лызлов, 1980). В настоящее время род Avena L. принято делить на две секции: Euavena Griseb. - однолетние виды и Avenstrum Koch. - многолетние, главным образом луговые, степные и альпийские злаки. Культурные и сорные виды овса и овсюга относятся к секции Euavena (П.М. Жуковский, 1950; A.C. Митрофанов, К.С. Митрофанова, 1972).

Из всего разнообразия видов овса культурных четыре: посевной, византийский, песчаный, абиссинский. (Э.Д. Неттевич, A.B. Сергеев, Е.В. Лызлов, 1980). По числу хромосом овес делятся на три группы: диплоидные (в сома-

тических клетках 14 хромосом), тетраплоидные (28) и гексаплоидные (42) (A.C. Митрофанов, К.С. Митрофанова, 1972; А.И. Мордвинкина, 1960; Э.Д. Неттевич, A.B. Сергеев, Е.В. Лызлов, 1980; H.A. Родионова, 1974).

Возделываемый у нас в стране овес относится в основном к виду Avena sativa L. (овес посевной 2п=42) и имеет пленчатое зерно (зерновка при обмолоте продолжает оставаться заключенной в цветковые чешуи, пленки), (H.A. Родионова, 1974). В последнее время все большее значение для сельского производства приобретает овес голозерных форм (A. nuda L.). У голозерных форм зерновка голая и при обмолоте легко освобождается от цветковых че-шуй (Г.А. Баталова, Е.М. Лисицын, H.H. Русакова, 2008).

По биологическим особенностям овес - самоопыляющееся растение, относящееся к культурам длинного дня и умеренного климата, с этим фактом связано сокращение вегетационного периода при возделывании культуры в более северных районах (Э.Д. Неттевич, A.B. Сергеев, Е.В. Лызлов, 1980; Ф.М. Стрижова, Л.Е. Царева, Н.И. Шевчук и др., 2006). Продолжительность вегетационного периода у овса определяется генотипом, а также совокупностью внешних условий, в которых происходит его развитие (В.Н. Солдатов, Г.Л. Петров, 1989). По данным А.И. Мордвинкиной (1936) продолжительность вегетационного периода у овса составляет 70-113 дней, Э.Д. Неттевича, A.B. Сергеева, Е.В. Лызлова (1980) 70 - 130 дней, З.Б. Борисоника (1957) - 98110 дней, Ф.М. Стрижова, Л.Е. Царева, Н.И. Шевчука (2006) - 80-125 дней. Продолжительность периода всходы - начало выметывания изменяется от 45 до 77 дней (А.И. Мордвинкиной, 1936). Время созревания овса в основном зависит от продолжительности фазы кущения, а ее продолжительность в свою очередь определяется реакцией сорта на свет (А.К. Федоров, 1999).

Для успешного развития овса в первый период жизни необходимо преобладание в солнечном спектре длинноволновой радиации и небольшое количество коротковолновой, что свойственно низкому солнцестоянию в утренние и вечерние часы. Для нормального роста и развития овса в более

поздние фазы нужна более высокая интенсивность света с преобладанием в ней коротковолновых лучей (С.С. Шаин, 1963).

Недостаточная интенсивность освещения во время формирования половых клеток у растений вызывает у овса стерильность и недоразвитость колосков. Поэтому даже в увлажненные годы бывает частичное бесплодие метелок овса (З.Б. Борисоник, 1957; А.И. Мордвинкина, 1954; Э.Д. Неттевич, A.B. Сергееви, Е.В. Лызлов, 1980). Также при недостатке света замедляется приток питательных веществ из листьев к метелкам и уменьшается накопление сухого вещества в нем (O.A. Иванова, В.Е. Мережко, 1988; H.A. Родионова, В.Н. Солдатов, В.Е. Мережко и др., 1994;). Условия короткого дня способствуют удлинению стебля метелки, увеличению числа зерен и общей массы растения. В тоже время, в результате сильной задержки сроков выметывания, зерно не успевает вызреть и формируется щуплым. Зерновая продуктивность растений овса при 12-часовом дне снижается в среднем по сортам в 2-3 раза относительно их продуктивности при 18-часовом дне (Г.А. Баталова, Е.М. Лисицын, И.И. Русакова, 2008).

Степень чувствительности растений к недостаточной освещенности в критический период зависит от сортовых особенностей. Так, образцы Средиземноморья, сформировавшиеся в условиях недостаточного освещения, страдают меньше, чем сорта северного происхождения (H.A. Родионова, O.A. Иванова, В.Е. Мережко, 1985).

На длину вегетационного периода кроме дневного освещения, оказывают влияние влажность воздуха и почвы, температура, виды и дозы удобрений (Э.Д. Неттевич, A.B. Сергеев, Е.В. Лызлов, 1980).

Овес является культурой, нуждающейся в сравнительно низких температурах в период прорастания, вегетативного роста и созревания, и в высоких - перед цветением (H.R. Klinck, S.E. Sim, 1977). Низкие положительные температуры почвы в период всходов и заморозки в начале вегетации ведут к удлинению вегетационного периода и снижению урожая зерна (Л.И. Корнее-

ва, 1986). Повышение температуры на всех этапах развития, кроме последних фаз, ускоряют их прохождение (В.П. Дмитриенко, 1980).

Семена овса начинают прорастать при температуре 1-2° С. (З.Б. Бори-соник, 1957; Э.Д. Неттевича, A.B. Сергеева, Е.В. Лызлова,1980). С повышением температуры до +5-6 °С период прорастания семян значительно сокращается (A.C. Митрофанов, К.С. Митрофанова, 1972). Продолжительность периода от посева до всходов, по данным В.Н. Степанова (1964), изменяется в зависимости от температуры почвы следующим образом: 5°С - 20 дней, 10°С -10 дней, 15°С - 7, 20°С - 5, 25°С - 4 дня. Чаще всего период от посева до полных всходов продолжается 11-12 дней.

Наиболее благоприятной среднесуточной температурой воздуха в первые три-четыре недели после всходов следует считать +10-12°С (Э.Д. Неттевича, A.B. Сергеева, Е.В. Лызлова ,1980).

Биологический минимум для формирования вегетативных органов у овса составляет 4-5°С, генеративных органов - 10-12°С, плодоношения - 10-хозяйственно благоприятная температура 12-16°С, 16-20°С, 16-22°С соответственно (A.C. Митрофанов, К.С. Митрофанова, 1972.)

Сумма активных температур необходимая для развития раннеспелых сортов овса составляет - 1000 - 1500°С, для среднеспелых - 1350 - 1650°С и для позднеспелых - 1500 - 1800°С (A.C. Митрофанов, К.С. Митрофанова, 1972; Ф.М. Стрижова, JI.E. Царева, Н.И. Шевчук и др., 2006). По данным В.Ф. Мальцева (1984) сумма биологически активных температур для раннеспелых сортов составляет 1300°С и 1550°С для позднеспелых соответственно.

Высокие температуры овес переносит значительно хуже, чем яровая пшеница и ячмень. Под влиянием высоких температур (около 40°С) и сухости воздуха нарушается нормальная работа устьиц листа. У овса это нарушение наблюдается при воздействии на растение температуры 30-40° в течение 4-5 часов (Г.А. Баталова, Е.М. Лисицин, И.И. Русакова, 2008; A.C. Митрофанов, К.С. Митрофанова, 1972; Ф.М. Стрижова, Л.Е. Царева, Н.И. Шевчук и др., 2006;). Овес устойчив к временному понижению температур