Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агроэкономическая эффективность применения посевных комплексов и мульчирующей обработки на каштановых почвах Нижнего Поволжья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Агроэкономическая эффективность применения посевных комплексов и мульчирующей обработки на каштановых почвах Нижнего Поволжья"

На правах рукописи

005012623

Беляков Иван Александрович

Агроэкономическая эффективность применения посевных комплексов и мульчирующей обработки на каштановых почвах Нижнего Поволжья

специальность 06.01.01 — общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 2 (лАР Ш1

Астрахань-2012

005012623

Работа выполнена на кафедре земледелия и агрохимии ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Сухов Александр Николаевич

Официальные оппоненты:

Коринец Валентин Васильевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры агрохимии ГНУ «ВНИИОБ» РАСХН

Сарычев Александр Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник «Центра защиты почв от деградации» ГНУ «ВНИАЛМИ» РАСХН

Ведущая организация: ГНУ «Прикаспийский научно-

исследовательский институт аридного земледелия» РАСХН

Защита диссертации состоится 16 марта 2012 г.

на заседании диссертационного совета Д 212.009.09 при Астраханском государственном университете по адресу: 414056, Астрахань, ул. Татищева, 20А, АГУ, конференц-зал. Тел./факс: (8512) 49-41-68

e-mail: d212.Q09.09@aspu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета

Автореферат разослан » февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного кандидат биологических наук, доцент

Сорокин А.П.

Общая характеристика работы

Актуальность исследований. В современных условиях формирующейся в России многоукладной экономики, вступления в ВТО и присоединения к Болонской конвенции в части охраны окружающей среды, в сельском хозяйстве необходимо достижение мировых стандартов производительности труда и издержек производства для повышения конкурентоспособности отечественного сельхозтоваропроизводителя на внешних и внутренних рынках и норм неистощительного аграрного природопользования. Между тем отставание по производительности труда в реальном производстве в 10 раз и более в сочетании с существенно менее высокой дотацией сельскохозяйственной продукции со стороны государства не позволяют ему на равных конкурировать со своими зарубежными коллегами (Гайденко, 2001; Жданов, 2006).

В таких условиях практически и оперативно реализуемыми мероприятиями являются использование малозатратных агротехнологий с минимальной мульчирующей обработкой почвы в сочетании с адаптированными севооборотами и применение высокопроизводительных посевных комплексов в качестве элементов сберегающего самовосстанавливающегося земледелия. Проведенные к настоящему времени в зональных условиях исследования полностью не исчерпывают поставленного вопроса в связи со сменой приоритетов в оценке этих приемов, отсутствием или недостаточностью необходимых экспериментальных данных, общепринятых теоретических мнений и установившейся практики, что требует дальнейшего изучения проблемы для получения более полных и конкретных данных.

Проведенными в Нижнем Поволжье с 20-х годов прошлого столетия исследованиями (Шульмейстер, 1933, 1995; Лангельд, 1936, 1969; Залялов, 1958; Смирнов, 1999; Сухов, 1987, 2011; Захаров, 2003; Шатрыкин, 1978; Шишлянников, 2004; Беленков, 2007; Лобачева, 2007 и др.) изучена сравнительная эффективность глубины, способов и сочетания обработок почвы и предложены различные ее модели для полевых севооборотов зоны. Однако в них использовались традиционные приемы и орудия обработки почвы, они не всегда экономически состоятельны и практически не учитывали экологическую составляющую, хотя интенсивная обработка почвы является одним из самых сильных антропогенных разрушителей агроландшафтов. Исследования ограничивались элементами технологии «Mini-Till», отсутствовали научные данные по применению прямого посева зерновых культур посевными комплексами по технологии «No-Till».

Научная новизна. Изучены и рекомендованы альтернативные приемы мульчирующей обработки почвы и, их сочетания под отдельные сельскохозяйственные культуры и поля севооборотов разной степени биологизации. Обобщены литературные данные и получены результаты' по применению посевных комплексов при возделывании зерновых культур по чистому' пару и непаровым предшественникам в Волгоградской области. Использованы стойки Ранчо - новое универсальное орудие для глубокой мульчирующей безотвальной обработки почвы. Предложены комплексы показателей для экологической оценки обработки почвы и методика сравнительного изучения

посевных комплексов с использованием единого связующего контроля. На оснований разработанной методики установлены зависимости рентабельности минимальной обработки почвы от продуктивности севооборотов и соотношения стоимостных составляющих чистого дохода, а также условия и приемы ее повышения. Проведена наиболее полная оценка приемов обработки почвы с использованием комплекса агрономических, экономических, биоэнергетических и экологических показателей.

Полученные в этих условиях новые данные позволяют более обоснованно, с учетом прямых и косвенных, ближайших и отдаленных перспектив решать технологические вопросы применения современных видов минимализированной мульчирующей обработки почвы и посевных комплексов в агротехнологиях «MiniTill» и «No-Till».

Цель и задачи исследований. Цель исследования - разработка адаптированных к местным условиям ресурсосберегающих агротехнологий зерновых культур с использованием мульчирующей обработки почвы и многооперационных посевных комплексов, обеспечивающих повышение производительности труда, экономию энергетических, трудовых, материально-денежных ресурсов и экологизацию производства.

В связи с этим ставились следующие задачи:

- провести сравнительную оценку традиционной интенсивной отвальной обработки почвы и ее сокращенных бесплужных вариантов;

-дать комплексную оценку мульчирующей обработки почвы и прямого посева;

- определить агроэкономическую эффективность применения посевных комплексов при возделывании зерновых культур по паровым и непаровым предшественникам;

Для реализации поставленной цели и задач предусматривалось изучение следующих конкретных вопросов:

- агротехнологическая оценка мульчирующей обработки почвы по таким показателям как плотность, общая и интегральная порозность, структурно-агрегатный состав, водный и пищевой режимы почвы, видовой и количественный состав микрофлоры, засоренность посевов;

- баланс органики и биофильных элементов;

- технико-эксплуатационные показатели посевных комплексов;

- противоэрозионная устойчивость поверхности поля;

- влияние технологии допосевной подготовки почвы и посева на фенологию, полевую всхожесть и сохранность растений, структуру, величину и качество урожая;

- агроэкономическая и эколого-энергетическая оценка посевных комплексов и ресурсосберегающих агротехнологий обработки почвы.

Объект исследований: почвообрабатывающие орудия и посевные комплексы для возделывания зерновых культур по технологиям «Mini-Till» и «No-Till».

Предмет исследований: посевы зерновых культур при различных агротехнологиях посева и допосевной обработки почвы.

Основные положения, выносимые на защиту:

- обобщенная характеристика приемов мульчирующей и традиционной обработки почвы по комплексу агроэкономических и эколого-энергетических показателей;

- рекомендации по дифференцированному применению отвальной, безотвальной и мелкой дисковой обработки почвы под отдельные культуры и поля короткоротационных зерновых севооборотов разной степени биологизации;

- технико-эксплуатационная характеристика посевных комплексов в зависимости от их конструктивных особенностей и условий применения;

-основные условия и способы повышения рентабельности минимализации обработки почвы в условиях Волгоградской области.

Практическая значимость и реализация результатов исследования.

Предложены рентабельные и практически легко реализуемые рекомендации по применению минимализированной мульчирующей обработки почвы, что при вступлении России в ВТО особенно необходимо для экспортоориентированных с.-х. предприятий с целью повышения их конкурентоспособности. Разработаны мероприятия и определены условия повышения рентабельности минимализации обработки почвы. По результатам комплексной оценки приемов обработки почвы получена база нормативных экспериментальных данных, позволяющая более обоснованно решать технологические вопросы обработки почвы. Разработаны и предложены методики изучения применения посевных комплексов с приведением их к сопоставимому виду и экологической оценки агротехнологий.

Результаты исследований с положительными результатами прошли производственную проверку и внедрены в хозяйствах: ОАО «Усть-Медведицкое» Серафимовичского района, СПК «им. Артамонова H.H.» Еланского района, ИП Ишкина A.B. Михайловского района Волгоградской области в 2009...2011 гг. на площади 5040 га и с годовым экономическим эффектом около 10,0 млн.рублей.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и публиковались на научно-практических конференциях молодых ученых Волгоградской ГСХА и Нижне-Волжского НИИСХ в 2009... 2011 гг, Всероссийских научно-практических конференциях по земледелию в засушливых условиях Нижне-Волжского НИИСХ, Международных научно-практических конференциях по аридному земледелию Прикаспийского НИИ аридного земледелия, на заседаниях кафедры земледелия и агрохимии Волгоградской госсельхозакадемии в 2010...2011 гг.

Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ и 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ при защите кандидатских диссертаций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, библиографического списка и приложения, изложена на 133 страницах компьютерного текста, включает 46 таблиц, 5 рисунков, 4 фотографии и списка из 177 использованных литературных источников, в т.ч. 16 иностранных авторов.

Декларация лнчного участия в выполнении работы. Работа выполнялась на кафедре земледелия и агрохимии Волгоградской ГСХА, ее основная полевая экспериментальная часть - на опытном поле Нижне-

Волжского НИИСХ, где автор являлся научным сотрудником. Автор принимал непосредственное участие в разработке научной и рабочей программы и методики исследований, в т.ч. оригинальных авторских методик по экологической оценке обработки почвы и экономической эффективности ее минимализации в севооборотах, изучению посевных комплексов методом единого объединяющего контроля. Лично им выполнялись полевые, лабораторные и статистические исследования в 2009...2011 гг., обработаны, обобщены и проанализированы данные полевых и лабораторных исследований в 2007...2008 гг., сформулированы выводы и предложения производству. Лично или под его руководством проведена производственная проверка и внедрение результатов работы. Доля личного участия диссертанта в получении и обобщении результатов исследований составляет 75...80%.

На разных этапах совместных исследований в них участвовали сотрудники Нижне-Волжского НИИСХ и аспиранты кафедры земледелия и агрохимии Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии доктор с.-х. наук Захаров П.Я., кандидат с.-х. наук Лобачева E.H., ст. научный сотрудник Гольман H.A., которых автор благодарит за сотрудничество. Особую благодарность он выражает своему научному руководителю доктору с.-х. наук, профессору, Заслуженному агроному РФ Сухову А.Н.

Содержание работы

Первая глава «Аналитический обзор литературных источников по вопросам основной обработки почвы и применению посевных комплексов» посвящена анализу исторически меняющейся роли обработки почвы, влияющей на ее организацию и приоритетность (Овсинский, 1902; Бараев, 1975; Мальцев, 1971; Фолкнер, 1959; Тулайков, 1932; Вильяме, 1946; Шулъмейстер, 1933; Иванов, 1967; Буров, 1970; Румянцев, 1964; Шпаар и др., 2000; Дерпш, 2008; Дебрук и др., 1981). Анализируются данные местных авторов и обосновывается необходимость дальнейших исследований, т.к. в связи с изменившимися условиями мирового и регионального земледелия они уже полностью не исчерпывают вопроса (Шульмейстер, 1995; Лангельд, 1936, 1969; Залялов, 1958; Шатрыкин, 1978; Смирнов, 1999; Шишлянников, 2007; Сухов, 1987,2011; Плескачев и др., 2005; Лобачева, 2007; Беленков и др., 2007 и др.). Обсуждаются литературные сведения по изучению мульчирующей минимализированной обработки почвы и посевных комплексов (Аллен, 1985; Колпаков, 1981; Сарычев, 2007; Браилов, 2006; Перетти, 2005; Орлова, 2007; Иванов, 2009; Небавский, 2011; Дорожкин, 2011; Мельников, 2006; Корабельников, 2009).

В главе 2 «Почвенно-климатическая характеристика сухостепной зоны каштановых почв Волгоградской области» содержатся сведения о географическом положении территории, её природно-сельскохозяйственном и агроландшафтном районировании, характеристике её почвенного покрова и климата, влияющих на условия и особенности адаптивной обработки почвы.

В главе 3 «Методика н условия проведения исследований» содержатся сведения о методологии, программе и методике наблюдений и учётов, почвенных особенностях стационарного опытного участка в HB НИИСХ и хозяйствах, где

проводились производственные испытания, основные агрометеорологические показатели периода полевых исследований. Опыты с посевными комплексами проводились в базовых хозяйствах на делянках 0,5... 1 га и более в трехкратной повторности.

Полевые опыты по изучению ресурсосберегающей мульчирующей обработки почвы закладывались по схеме полного факторного эксперимента ПФЭ 5x3 на опытном поле Нижне-Волжского НИИСХ.

Севооборот и сельскохозяйственная культура, ф.А Обработка почвы, ф.В

отвальная на 0,25-0,27м (контроль) безотвальная на 0,25-0,27м мелкая на 0,08-0,10м

Пар-озимая пшеница- + + +

яровая пшеница- + + +

Ячмень + + +

Пар-озимая пшеница-эспарцет(сидерат) + + +

Пар-озимая пшеница- эспарцет-эспарцет (сидерат) + + +

Рис. I. Схема опыта по изучению мульчирующей обработки почвы в зернопаротравяных сидеральных севооборотах на опытном поле

НВ НИИСХ

Севооборот и сельскохозяйственная культура, ф.А Обработка почвы, ф.В

отвальная на 0,25-0,27м (контроль) безотвальная на 0,25-0,27м мелкая на 0,08-0,10м

Пар-озимая пшеница + + +

Пар-озимая пшеница- + + +

ячмень + + +

Пар-озимая пшеница- + + +

яровая пшеница- + + +

ячмень + + + .

Рис. 2. Схема опыта по изучению мульчирующей обработки почвы в зернопаровых севооборотах на опытном поле НВ НИИСХ

Предшественники, ф.А Состав посевных агрегатов, ф.В

СЗС-2,1 ПК «БаІГогй-4050» ПК «Моггіі»

Пар ранний + + +

Непаровые + + +

Рис. 3. Схема опыта по изучению посевных комплексов по разным предшественникам в ОАО «Усть-Медведицкое» Серафимовичского района Волгоградской области

Состав посевных агрегатов

Подзона каштановых почв Подзона обыкновенных и южных черноземов

СЗ-3,6, С3п-3,6 СЭ-3,6, С3п-3,6

СЗС-2,1 СЗС-2,1

ПК «Томь-10» ПК «НогесЬ-Агро-Союз» АТО-11,35

ПК «Кузбасс» ПК«Вошт?аи1Ш10»

ПК «НаЬепЫсЫег» Терминатор ТН-12

Рис. 4. Схема опыта по изучению посевных комплексов по чистому пару

Почва стационарного опытного участка НВ НИИСХ светло-каштановая тяжелосуглинистая, слабосолонцеватая не засолённая. Содержание гумуса в пахотном слое 1,74%, реакция почвенного раствора нейтральная и слабощелочная (рН 7,0...8,1). Валовое содержание общего азота 0,12% (средняя обеспеченность), легкогидролизуемого по Тюрину и Кононовой 2...7 мг на 100 г почвы, валового фосфора 0,11% (повышенная обеспеченность). По отношению к зерновым культурам обеспеченность подвижным фосфором по Мачигину средняя и повышенная (3... 11 мг на 100 г почвы), обменным калием - высокая и повышенная (30...40 мг на 100 г почвы).

Пятилетие 2007...2011гг. характеризовалось повышенными средними годовыми температурами воздуха с его перегревом на 2,1...3,7°С. 2006...2007, 2008...2009 и 2010...2011 с.-х.годы по среднегодовому ГТК были близкими среднемноголетнему уровню, 2007...2008 и 2009...2010 превышали его. По условиям увлажнения вегетационного периода засушливыми были 2008...2009 и 2010...2011 с.-х.годы, близкими к норме 2007...2008 и 2009...2010 с.-х. годы и в 2006...2007 ГТК вегетационного периода превышало её. В агрометеорологическом отношении годы исследования представляли серию засушливых и жарких лет, что вполне характерно для современного мирового земледелия с перспективой усиления в будущем (Леманн, 2011).

В основной по объему и содержанию главе 4 «Влияние мульчирующей обработки почвы на её плодородие, условия жизни и продуктивность сельскохозяйственных культур в различных видах полевых севооборотов» приводятся экспериментальные и аналитические данные об агрофизических свойствах почвы, её влажности и водопотреблении с.-х.культур, питательном режиме, количестве и структуре почвенной микрофлоры, количеству и качеству мульчирующих растительных остатков после обработки почвы, балансу органики и биофильных элементов в почве, засорённости посевов, структуре урожая и урожайности с.-х.культур, качеству зерна и результаты комплексной оценки минимализированной мульчирующей обработки почвы в различных полевых севооборотах разной степени биологизации.

Агрофизические свойства почвы. Основные агрофизические свойства почвы в среднем находились в допустимом для засушливых условий диапазоне значений: по плотности от уплотнённого до сильноуплотнённого и порозноеги от удовлетворительной до хорошей, при этом содержание воздушно-сухих и водопрочных агрегатов также практически не зависело от агрофона и обработки почвы. После мульчирующей безотвальной и особенно мелкой дисковой обработки слой 0..ДЗ м обычно характеризовался несколько повышенной, по сравнению с

отвальной, плотностью сложения. Наиболее заметные различия наблюдались в первый год после основной обработки черного пара, на второй в посевах озимой пшеницы они уже практически не проявлялись. Сидерация и мульчирующая обработка чёрного пара полностью предохраняли его от дефляции, т.к. расчётная эродируемость верхнего слоя почвы была нулевой, в то время как после вспашки 15 г/м2. Это особенно важно для находящейся в зоне активной дефляции Волгоградской области с 40% паров в пашне.

Влажность почвы и водопотребление сельскохозяйственных культур.

В сидералыгом чёрном пару влажность почвы при её безотвальной мульчирующей обработке на 0,25...0,27 м повышалась в среднем на 8,0 мм, при мелкой дисковой на 0,08...0,10 м - на 10,7 мм по сравнению с обычным чёрным. При отсутствии существенных и устойчивых различий можно оценить только как тенденцию некоторые повышения влажности почвы при её безотвальной обработке с сохранением стерни и уменьшение при мелкой в зернопаровом севообороте и, напротив, некоторое увеличение её после последней в чёрном пару сидерального зернопаротравяного севооборота с повышенным количеством мульчирующих растительных остатков. Это в свою очередь сказалась на более полном усвоении осенне-зимних и вегетационных осадков (табл.1).

Таблица 1 - Влияние основной обработки почвы на содержание продуктивной влаги её метрового слоя, мм (2007...2010 гг.)

Сельскохозяйственная культура(пар) Фаза вегетации (период) Продуктивная влага, ми по вариантам обработки почвы

отвальная безотвальная мелкая

Пар чёрный IV - 87,5 108,2

V!! - 34,6 40,5

Пар чёрный сидеральный IV - 95,5 118,9

VII - 39,6 48,0

Озимая пшеница по пару черному Весеннее кущение - 68,3 58,9

Перед уборкой - 0 0

Озимая пшеница по пару сидеральному Весеннее кущение - 56,7 0

Перед уборкой - 53,7 0

Озимая пшеница в зернопаровом севообороте Весеннее кущение 106,6 85,4 81,4

Перед уборкой 0 0 0

Яровая пшеница в зернопаровом севообороте Перед посевом 88,7 94,3 87,0

Перед уборкой 0 0 0

Ячмень в зернопаровом севообороте Перед посевом 87,9 90,1 84,2

Перед уборкой 0 0 0

Окупаемость осадков в среднем за 2007. ..2011 гг. посевами озимой пшеницы в зернопаровом севообороте колебалась от 7,2 до 7,9, яровой - 0,3...0,5 и ячменя 1,7... 1,8 кг зерна на 1 мм осенне-зимних и вегетационных осадков, т.е. в пределах

несущественных различий, в то время как по международным стандартам она должна составлять 6...8 кг на 1 мм и более (Захаров и др., 2003).

Содержание легкогидролизуемого азота, подвижных форм питательных веществ и нктрификационная способность почвы. В севообороте пар, озимая пшеница, яровая пшеница, ячмень среднее содержание элементов минерального питания растений весной по минеральному азоту и подвижному фосфору было выше при глубокой отвальной и наименьшим по минеральному азоту после мелкой обработки почвы, что согласуется с результатами наблюдений за её водным режимом (табл. 2).

Таблица 2 - Влияние обработки почвы на содержание подвижных форм питательных веществ, мг на 100 г почвы (среднее по севообороту, 2007.. .2011 гг.)

Обработка почвы Элементы минерального питания

минеральный азот 1М-!ЧОгИЧН4 подвижный фосфор обменный калий

Отвальная на 0,25-0,27 м 2,23 6,21 34,9

Безотвальная на 0,25-0,27 м 2,54 6,29 26,1

Мелкая на 0,08-0,10 м 1,87 5,78 30,4

В зернопаротравяных севооборотах с дополнительным внесением в почву кроме пожнивных остатков и соломы сидеральной массы эспарцета, содержание питательных веществ несколько увеличилось по всем вариантам обработки, но сохранилось преимущество глубокой безотвальной обработки по минеральному азоту. Так, если в среднем за 2007...2009 гг. его содержание по приемам обработки почвы в четырехпольном зернопаровом севообороте колебались от 1,98 до 3,25, то в чертырехпольном зернопаротравяном в пределах 2,78...4,38 мг на 100г почвы. По чистому пару обычному и сидеральному обеспеченность легкогидролизуемым азотом по Тюрину и Кононовой по вариантам обработки колебалась от 74 до 97 мг на 1 кг почвы (высокая) и нитрификационная способность методом Кравкова очень высокая (68...101 мг).

Количество и структура почвенной микрофлоры. В целом по всем изучавшимся группам микрофлоры её численность при мульчирующей обработке мало отличалась от традиционной отвальной, при этом в комплексе почвенных микроорганизмов преобладали бактерии. Более определённые и существенные различия отмечены по бактериям на МПА, которых было на 15...40% больше при глубокой безотвальной обработке и грибам на среде Чапека, численность которых при мелкой обработке уменьшилась в два раза.

Количество, качество и дислокация послеуборочных остатков в почве.

В конечном итоге состояние почвенной микрофлоры и пищевой режим почвы определяются количеством и качеством поступающих в почву растительных остатков и условиями их разложения в ней (табл. 3).

Хотя в засушливые годы опытов урожайность эспарцета была низкой, тем не менее в зернопаротравяном севообороте по сравнению с зернопаровым количество растительных остатков увеличивалось более чем на треть, что создаёт условия для

более успешного применения мульчирующей обработки почвы. В общей структуре фитомассы в обеих севооборотах преобладали наземные остатки (59,6...72,7%), при этом пожнивно-корневые, с учётом неразложившихся остатков прошлых лег, в зернопаротравяном севообороте распределялись по глубине пахотного слоя равномернее.

Таблица 3 - Количество, дислокация и качество растительных остатков в слое почвы 0...0,25 м

Звено севооборота Показатель Обработка почвы

безотвальная мелкая

Зернопарового ячмень-пар-озимая пшеница Количество растительных остатков всего, т/га 4,99 5,00

в т.ч.в слое0-0,05 м,% 37,1 32,4

в т.ч.в слое 0,20-0,25м,% 8,4 5,6

С: N 53 53

С :Р20, 287 287

Зернопаротравяного эспарцет-пар-озимая пшеница Количество растительных остатков всего, т/га 6,80 6,60

в т.ч.в слоеО-0,05 м,% 27,0 11,9

в т.ч.в слое 0,20-0,25м,% 23,5 7,5

15,3 15,3

С :Р205 181,9 181,9

При содержании в разлагающейся фитомассе азота более 1,7% и отношении в ней 15...30, а фосфора более 0,3% и соотношении С:Р205 уже чем 160... 180, её минерализация протекает быстро и полно. Напротив, при низком содержании азота и отношении С:1Ч шире 30 и фосфора по отношению к углероду шире 150...200, что характерно для остатков зерновых культур, оно шло медленно. По своим качественным показателям только послеуборочные остатки эспарцета удовлетворяли требованиям, обеспечивающим быстрое и полное разложение органики в почве, что положительно сказалось на питательном режиме почвы.

Баланс органикн и основных бнофильных элементов в почве. Баланс органики и основных биофильных элементов по общей органической массе был отрицательным и в паровом звене зернопарового севооборота её возвращалось только 69...70,4%, в биологизированном зернопаротравяном - 78,9...84,6% (табл.4).

В зернопаровом севообороте общий вынос биофильных элементов компенсировался возвратом только на 64,8...68,6%, в то время как в зернопаротравяном был положительным на 125,5... 126,7%. При этом

наблюдавшиеся в опытах различия связаны с биологизацией севооборотов и мало зависели от приёмов мульчирующей обработки почвы.

Таблица 4 - Баланс органики и биофильных элементов в паровых звеньях севооборотов (2007.. .2008 гг.)

Показатель Безотвальная обработка на 0,25... 0,27 м Мелкая обработка на 0,08..,0,10 м

Ячмень, пар, озимая пшеница Эспарцет, пар, озимая пшеница Ячмень, пар, озимая пшеница Эспарцет, пар, озимая пшеница

Образовалось органики, т/га 7,23 10,0 7,10 8,49

в т.ч.зерно 2,24 1,54 2,10 1,79

солома 3,13 2,39 3,15 2,55

сидеральная масса - 2,80 - 2,25

пожнивно-корневые остатки 1,86 3,27 1,85 1,90

Возврат органики, т/га 4,99 8,46 5,00 6,70

Вынос, кг/га (ЫРК) 156,1 232,8 148,7 227,6

В т.ч. N 73,0 123,9 69,8 119,0

Рі05 26,2 32,5 25,2 32,8

К,0 56,9 76,4 53,7 75,8

Возврат,кг/га 101,1 292,2 102,0 288,4

наименьшая численность сорняков наблюдалась в посевах озимой пшеницы по чистому пару, где она изменялась от 11,4 после вспашки до 38,6 шт/м1 после мелкой дисковой обработки, увеличиваясь в посевах яровой пшеницы и ячменя соответственно до 26,0...47,0 и 36,2...42,6 шт/м2 или в 1,5...3 раза. Ещё существеннее были различия по воздушно-сухой массе.

Примерно такие же результаты получены при мониторинге засорённости в биологизиронном и небиологизированном паровых звеньях зернопарового и зернопаротравяного севооборотов, где она повышалась по сравнению с отвальной в 2...3 раза. При этом в звене ячмень-пар-озимая пшеница количественная и весовая засорённость озимой пшеницы была на 10... 15% выше, чем в сидеральном эспарцет-пар-озимая пшеница.

Таким образом, только в посевах озимой пшеницы по чистому пару и только при его отвальной обработке засоренность находилась на уровне средней и не превышала экономического порога вредоносности, который по данным ТСХА по стране для озимых культур находится в пределах 14-26 и яровым колосовым культурам 15-32 шт/м2 (Туликов, 1987), а по нормативам, принятым в Волгоградской области, 5-20 шт/м2. Во всех остальных случаях она находилась на уровне сильной.

При систематическом применении мульчирующей мелкой и безотвальной обработок почвы и безгербицидной технологии возделывания сельскохозяйственных культур возможен рост засоренности их посевов, требующий дополнительных противосорняковых мероприятий или периодической более интенсивной механической обработки почвы.

140 :

129

D Нолмчество, ШГ/М2 ■ B. c. Масса. г/м2

Рис. 5. Засоренность посевов с.-х. культур зернопарового севооборота (2007...2011 гг.)

Структура урожая и урожайность сельскохозяйственных культур.

Показатели структуры урожая озимой пшеницы в биологизированных и небиоло газированных паровых звеньях севооборотов в общем соответствовали фактическим урожайным данным, но в среднем мало отличались друг от друга, за исключением плотности продуктивного стеблестоя и коэффициента продуктивной кустистости, которые были несколько выше после сидерального пара, Неблагоприятные засушливые годы отрицательно сказались на всех элементах структуры и урожайности изучаемых культур в зернопаровых севооборотах, но особенно яровых колосовых, из которых наиболее сильно пострадала яровая пшеница.

Время наступления и прохождения фенологических фаз у изучавшихся сельскохозяйственных культур по вариантам опыта было одинаковым.

Являясь интегрирующим показателем уровня эффективного плодородия почвы, урожайность сельскохозяйственных культур наиболее объективно отражает суммарное положительное и отрицательное влияние приемов обработки на почву как среду обитания растений, формирующуюся под их воздействием.

Влияние приёмов обработки почвы носило неустойчивый характер, что

прежде всего связано с изменчивостью погодных условий, при этом наибольшую величину и стабильность имела продуктивность озимой пшеницы по чистому пару, наименьшую -яровая пшеница по зяби, которая заметно уступала ячменю (табл. 5).

Таблица 5- Урожайность зерновых культур в зависимости от обработки почвы _и вида полевых севооборотов, т/га (2007...2009 гг.)* _

Севооборот и сельскохозяйственная культура, ф.А Обработка почвы, ф.В Среднее по ф.А (НСР„5= 0,44 т/га)

отвальная на 0,25...0,27 м безотвальная на 0,25...0,27 и мелкая на 0,08...0,10 м

Пар-озимая пшеница- 1,76 1,70 1.74 1,74

яровая пшеница- 0,12 0,10 0,18 0,13

ячмень 0,65 0,79 0,57 0.67

Пар-озимая пшеница-эспарцет (сидерат) 1,86 1,71 1,67 1,75

Пар-озимая пшеница-эспарцет-эспарцет (сидерат) 1,67 2,03 1,77 1,83

Среднее по ф.В (НСРо5=0,16т/га) 1,21 1,27 1,19

НСР05 для частных различий по ф.А = 0,32 т/га

НСР05 для частных различий по ф.В = 0,16 т/га

*Статистическая обработка проводилась методом дисперсионного анализа для опытов с расщепленными делянками в изложении Б.А.Доспехова (1985) и Т.Литтла и Ф.Хиллза (1981).

Доля участия изучавшихся факторов в изменениях урожаев : ф.А - 98,4%; ф.В - 0,1 и взаимодействие АВ - 0,5%.

В зернопаровых севооборотах с разной насыщенностью чистым паром и количеством полей преобладающим также было влияние севооборота и с.-х. культуры (табл. 6).

Таблица 6 - Урожайность с.-х.культур в зависимости от обработки почвы и

структуры зернопаровых севооборотов, т/га (2007...2011 гг.)

Севооборот и сельскохозяйственная культура, ф.А Обработка почвы, ф.В Средние по ф.А (НСР„5= 0,71 т/га)

отвальная на 0,25...0,27 м безотвальная на 0,25...0,27м мелкая на 0,08...0,10 м

Пар-озимая пшеница 2,06 2,26 2,00 2,11

Пар-озимая пшеница- 1,92 2,05 1,83 1,93

ячмень 0,50 0,64 0,43 0,53

Пар-озимая пшеница- 2,00 1,94 1,97 1,97

яровая пшеница- 0,08 0,07 0,14 0,10

ячмень 0,50 0,63 0,47 0,53

Среднее по ф.В (НСР„5=0,18 т/га) 1,18 1,27 1,14

НСРоз для частных различий по ф.А = 0,57 т/га

НСР„5 для частных различий по ф.В = 0,23 т/га

Доля участия севооборота и с.-х.культур (ф.А) в колебаниях урожайности в опыте составила 99,5%, обработки почвы (ф.В) - 0,4 и взаимодействия (А+В) 0,1%.

В зернопаровых севооборотах среди сельскохозяйственных культур самой продуктивной по агрономическим и статистическим показателям также была озимая пшеница по чистому пару, при этом наиболее высокой 2,11 т/га она была в двухполье с 50% паров, снижаясь до 1,93... 1,97 т/га в трех-четырехпольных с 33,3...25,0% паров. Яровые зерновые культуры по зяби уступали озимой пшенице в 4...20 раз, причем в свою очередь, яровая пшеница ячменю в 5 раз. Различия по обработке почвы были статистически несущественными, хотя и наблюдалась определенная тенденция в пользу глубокой обработки по сравнению с поверхностной.

В качестве частных различий, наиболее высокая урожайность озимой пшеницы получена в двухполье с глубокой безотвальной обработкой стойками СибИМЭ и Ранчо, по яровой пшенице и ячменю они оказались несущественными в связи с низкой урожайностью и значительными колебаниями из-за изменчивости погодного фактора.

Качество зерна. Изменения качественных характеристик зерна озимой пшеницы (объёмной массы, массы 1000 зёрен, содержания белка и клейковины ИДК) по вариантам опыта не были столь значительными, чтобы вызывать перевод пшеницы в иную категорию качества.

Агрономическая, экономическая, биоэнергетическая и экологическая оценка инициализированной мульчирующей обработки почвы в различных полевых севооборотах. Агрономический анализ выявил определённые преимущества биологизированных зернопаротравяных севооборотов с эспарцетом перед обычными зернопаровыми по водному и пищевому режимам почвы и отвальной по состоянию засорённости сельскохозяйственных культур.

В наиболее насыщенных чистыми парами двух-трёхпольных зернопаровых севооборотах наивысшая урожайность и лучшие экономические показатели получены при безотвальной обработке почвы на 0,25...0,27 м стойками СибИМЭ и Ранчо (дополнительный чистый доход 1091,9... 1365,9 руб/га); в четырёхпольном -при сочетании обработок: в пару из-за отсутствия устойчивых и существенных различий по урожайности примерно с одинаковой экономической эффективностью - приёмы отвальной и мульчирующей обработок, после озимых мелкая и под замыкающую культуру глубокая безотвальная (дополнительный чистый доход по севообороту 1309,8 руб/га). В зернопаротравяных севооборотах преимущество имели глубокие отвальные и безотвальные обработки почвы (дополнительный чистый доход на лучших вариантах 620,3... 1872,6 руб/га). В среднем за 2007-2011 гг. рентабельность 4-польного зернопарового севооборота составила при отвальной обработке -4,5; безотвальной 0,2 и мелкой 6,3%.

Ресурсосберегающая эффективность минимализации обработки почвы зависела от урожайности и продуктивности севооборота, увеличиваясь в неурожайные годы с продуктивностью севооборота 0,5... 1,0 т/га пашни, когда определяющим в формировании чистого дохода являются издержки производства и

снижаясь в более урожайные, когда преобладало влияние выручки от реализации продукции (табл. 7).

Таблица 7-Влияние урожайности на формирование чистого дохода и экономическую эффективность минимализированной ульчирующей обработки почвы в севообороте пар, озимая пшеница, яровая пшеница, ячмень

Показатель Выход зерна с 1 га площади севооборота, т

0,5 1,0 13 2,0

Стоимость продукции, руб/га* 2500 5000 7500 10000

Вспашка на 0,25-0,27 м

Прямые затраты на 1га площади севооборота,руб 3386,2 3447,2 3498,2 3554,2

в т.ч. на основную обработку почвы 672,2 672,2 672,2 672,2

Консолидированные составляющие чистого дохода, руб" 5886,2 8447,2 10998,2 13554,2

Доля прямых затрат,% -57,5 -40,8 -31,8 -26,2

в т.ч.на основную обработку почвы -11,4 -8,0 -6,1 -5,0

Доля стоимости продукции, % +42,5 +59,2 +68,2 +73,8

Безотвальная обработка на 0,25-0,27 м

Прямые затраты на 1га площади севооборота, руб 3273,5 3334,5 3385,5 3441,5

В т.ч.на основную обработку почвы 559,3 559,3 559,3 559,3

Консолидированные составляющие чистого дохода, руб" 5773,5 8334,5 10885,5 13441,5

Доля прямых затрат,% -56,7 -40,0 -31,0 -25,6

в т.ч на основную обработку почвы -9,7 -6,7 -5,1 -4,2

Доля стоимости продукции,% +43,3 +60,0 +69,0 +74,4

Мелкая обработка на 0,08-1,00 м

Прямые затраты на 1га площади севооборота,руб 3094,3 3155,3 3206,3 3562,3

В т.ч.на основную обработку почвы 380,9 380,9 380,9 380,9

Консолидированные составляющие чистого дохода, руб" 5594,3 8155,3 10706,3 13562,3

Доля прямых затрат,% -55,3 -38,7 -29,9 -26,3

в т.ч на основную обработку почвы -6,8 -4,7 -3,6 -2,8

Доля стоимости продукции,% +44,7 +61,3 +70,1 +73,7

"Условная консолидированная цена зерна на 01.12.2011 г. 5000руб/т. "Прямые производственные затраты + стоимость произведенной продукции.

При близкой по вариантам опыта продуктивности севооборотов (0,65...0,66 т зерна с 1 га пашни) мелкая мульчирующая обработка почвы за счет' экономии производственных затрат повысила доходность в расчете на единицу полученной продукции и площади пашни, а в конечном итоге рентабельность производства, и поэтому в условии серии засушливых лет экономически была вполне оправданной, в то время как применение глубокой вспашки - убыточным.

В двух-трёхпольных зернопаровых севооборотах самая высокая энергоотдача всех культур была при безотвальной мульчирующей обработке почвы в четырёхпольном - безотвальной и мелкой и в биологизированных зернопаротравяных сйдеральных - глубокой безотвальной и отвальной обработке.

По комплексу экологических показателей и продуктивности использования природных ресурсов мульчирующая обработка почвы имела определённые преимущества перед традиционной вспашкой, кроме коэффициента использования ёмкости агроценоза (табл.8).

Таблица 8- Экологические показатели приёмов мульчирующей обработки почвы"

Показатель

Коэффициент возврата органики

Коэффициент возврата биофильных элементов Плотность почвы Общая порозность почвы Коэффициент структурности Критерий водопрочности Эродирусмость почвы Расход горючего Масса

почвообрабатывающего агрегата

Окупаемость атмосферных осадков

Коэффициент полезного использования ёмкости агроценоза культурными растениями

Энергоёмкость обработки почвы

Время обработки Удельная металлоёмкость обработки 1 га_

Ед. изм.

Обработка почвы

вспашка на 0,25-0,27 м

-

т/м3

% -

г/мг 15

кг/га 18,9

кг 7580

кг/мм 3,4

- 0,80

мДж/га 1029

час 1,08

т/га 8186

безотвальная на 0,25-0.27 м

0,69

0,65

1,18 56,8 4,1 10,8 0 15,4 7580

3,3 0,78

850

1,0 7580

Среднее по севообороту пар, озимая пшеница, яровая пшеница, ячмень.

По сравнению с более глубокой альтернативная мелкая дисковая обработка почвы значительно уменьшала потребление горючего, энергии, а также массу и время деформирующего почву «топтания» почвообрабатывающей техники по полю, хотя из-за роста засорённости снижает коэффициент полезного использования ёмкости агроценоза.

В главе 5 «Технико-эксплуатационные показатели посевных комплексов и результаты их использования при возделывании зерновых культур по технологиям «Mini-Til!» и «No-Till»» приводится аналитический обзор литературных источников по теме, оценка зональных условий применения агротехнологий «Mini-Till» и «No-Till» и результаты использования посевных комплексов в различных зонах Волгоградской области по паровым и непаровым предшественникам озимой пшеницы.

По чистому раннему пару качественные показатели посевных агрегатов соответствовали требованиям ГОСТ, исключая отклонение средней глубины от заданной и выравненное™ глубины посева у СЗС-2,1; по непаровым предшественникам в сухую осень - напротив, они почти во всех случаях уступали им.

По наблюдениям в ОАО «Усть-Медведицкое» на тёмно-каштановых почвах, применение посевных комплексов наиболее эффективно по непаровым предшественникам. Положительно выделились ПК «Horsch-Агро-Союз» АТД 11,35; «Boargault-8810»; «Salford-4050» и «Hatzenbichler» Терминатор ТН-12. (табл.9).

Таблица 9 - Сравнительные технико-эксплуатационные, агрономические и эколого-экономическис показатели посевных агрегатов при посеве озимых по чистому пару

Подзона каштановых почв Подзона тёмно-каштановых Подзона обыкновенных и южных

почв чсрнизсмов

Показатель Единица измерения V С П сЗ и о ПК «Томь» ПК «Кузбасс» СЗС-2,1 „VO " С П " О о СКП-2,1 «Омичка» ПК «Salford 4050» ПК J «Morris» - ЧО ГЛ 1 ° и СЗС-2,1 ПК «Horsch-Агро-Союз» АТД 11,35 ПК «Boargault-8810» ПК «Hatzenbichler» Терминатор 1 ТН-12

Ширина захвата м 10,8 10,6 12,2 10,5 10,8 10,25 12,19 12,0 10,8 10,5 11,9 12,2 12,0

Ширина междурядья мм 150 190 305 228 150 228 160 150 150 228 203 203 150

Масса агрегата т 4,14 9,7 8,4 6,25 4,14 6,65 4,7 7,27 4,14 6,25 9,6 5,35 16,9

Тип сошника - диск. диск. стр.лапа стр.лапа диск. стр.лапа диск. диск. диск. стрлапа диск. диск. диск.

Способ поссва - рядов. полос. полосн полосн рядов. полос полос. рядов рядов полос полос полос полос

Производительность та/час 9,8 9,8 12,0 11,0 9,80 22,1 13,6 16,4 9,8 11,0 24,0 22,0 34,0

Урожайность т/га 2,03 2,47 2,72 2,60 2,64 3,42 3,86 3,21 3.31 2,60 4,27 3,78 3,60

факт, от контроля % 100,0 121,7 134,0 128,1 100,0 129,5 146,8 121,6 100,0 78,5 119,0 114,2 108,8

Затраты руб/га 5600 5200 5400 6000 5600 5000 4500 4800 5600 6000 4580 4550 4560

Себестоимость руб/т 2759 2105 1985 2308 2121 1462 1160 1495 1806 2308 1073 1204 1267

Мощность трактора л/с 150 150 150 150 150 150 250 150 150 150 375 250 250

Расход горючего л/га 4,7 4,8 6,0 5,2 4,7 5,0 4,0 3,8 4,7 5,2 5,0 4,5 5,1

Время обработки 1 га час 0,10 0,10 0,08 0,09 0,10 0,10 0,08 0,06 0,10 0,09 0,04 0,05 0,03

Удельная

металлоемкость 1 га т/га 0,41 0,97 0,67 0,56 0,41 0,67 0,38 0,44 0,41 0,56 0,38 0,27 0,51

посева

Окупаемость осадков кг/мм 7,9 9,6 10,6 . 10,2 10,3 13,4 15,1 12,5 12,2 10,2 16,6 14,8 14,1

Окупаемость

невозобновляемых ре-

сурсов, в т.ч. горючего кг/л 432 515 567 500 562 684 965 845 704 500 854 840 706

металла кг/т 490 255 324 416 638 514 821 442 800 416 415 445 213

времени т/час 20,3 27,4 34,0 28,8 29,3 34,2 48,3 40,1 23,1 28,8 53,4 75,6 45,0

Основные выводы и предложения производству

1. В связи с усилением экономической и экологической детерминант современных систем земледелия, вступлением России в ВТО и присоединением к Болонской конвенции, в сельском хозяйстве необходимо обеспечить мировые стандарты, по которым экологичность производства и ресурсосбережение становятся обязательными требованиями.

2. Для соблюдения этих условий альтернативой традиционной отвальной может служить минимализированные мульчирующие обработки почвы безотвальными дисковыми орудиями при технологиях «Mini-Till» и совмещённая посевными комплексами при технологиях «No-Till».

3. Тяжелосуглинистые каштановые почвы быстро теряют приданные им глубокой обработкой рыхлое сложение и высокую порозность и поэтому они практически нивелируются уже на второй год. Поэтому в рыночных условиях применение интенсивной обработки с целью улучшения их агрофизических свойств определяется в основном экономической целесообразностью.

4. Мульчирующая обработка и сидерация чистого пара полностью устраняют опасность его дефляции даже в максимально насыщенными им севооборотов пар-посев.

5. Проявляется тенденция увеличения весенних влагозапасов почвы при её глубокой безотвальной обработке и уменьшения после мелкой. На фоне с повышенным количеством растительных остатков в свдеральном севообороте влажность почвы и окупаемость атмосферных осадков возрастают, особенно при мелкой обработке почвы.

6. По содержанию подвижных форм питательных веществ варианты опыта находились в пределах одной категории обеспеченности, причём по азоту более высоким было после безотвальной и низкой - мелкой обработки. Внесение в почву сидеральной массы эспарцета повышало его содержание от 10...20 до 30...60%.

7. Количество растительных остатков в свдеральных зернопаротравяных севооборотах увеличивалось на 30% и они имели лучшие качественные показатели по отношению углерода к азоту и фосфору. Возврат выращенной фитомассы и израсходованных питательных веществ независимо от обработки почвы в зернопаровых севооборотах в среднем составил 65-70%, повышаясь в зернопаротравяном сидеральном по органике до 75...80 и биофильным элементам до 125,5... 126,7%.

8. В результате систематического применения мульчирующих обработок почвы и безгербицидной технологии возможен значительный рост засорённости посевов, требующий дополнительных мероприятий или периодической интенсивной механической обработки почвы.

9. В наиболее насыщенных чистыми парами двух-трёхпольных зернопаровых севооборотах наивысшая урожайность и лучшие экономические показатели получены при безотвальной обработке почвы на 0,25...0,27 м стойками СибИМЭ и Ранчо, четырёхпольных - при сочетании обработок: в пару примерно с одинаковыми результатами мульчирующей и отвальной, после озимых мелкой и в замыкающем поле глубокой безотвальной. В

зернопаротравяных сидеральных севооборотах преимущество имела глубокая безотвальная и отвальная обработки.

10. Замена вспашки безотвальной обработкой снизило затраты денежных средств, горючего и энергии почти на 20%, мелкой дисковой - соответственно на 48,1; 68,8 и 70,0%.

И. Минимализированная мульчирующая обработка'почвы по сравнению с интенсивной отвальной имеет преимущество по энерго- металлоёмкости технологического процесса, потреблению невозобновимых природных ресурсов в виде ископаемых энергоносителей и металла, ослаблению негативного воздействия на почву и её эродируемость, но уступает ей в продуктивности использования ёмкости агроценоза из-за увеличения засорённости посевов.

12. Возможность увеличения рентабельности производства за счёт снижения затратности с помощью минимализации обработки почвы в наибольшей степени реализуются при их зерновой продуктивности 0,5... 1,0 т/га пашни.

13. Применение современных посевных комплексов по чистым парам и непаровым предшественникам озимых культур на каштановых и чернозёмных почвах Волгоградской области позволяет по сравнению с традиционными посевными агрегатами повысить производительность труда и урожайность озимой пшеницы на 0,29... 1,22 т/га, уменьшить потребление топлива и себестоимость продукции, однако в сухую осень по непаровым предшественникам не полностью соответствует качественным требованиям ГОСТ. Среди изученных образцов лучшие показатели имели импортные комплексы с дисковыми сошниками для рядового и полосного посева «НогесЬ-Агро-Союз» АТД 11,35; «Воа^аии-8810»; «8а1й)гс1-4050» и «На1гепЫсЫег» Терминатор ТН-12.

Предложения производству

1. В полевых зернопаровых и зернопаротравяных сидеральных севооборотах на каштановых почвах применять адаптированную для этих севооборотов минимализированную мульчирующую обработку почвы: в двух-трёхпольных зернопаровых преимущественно безотвальную стойками СибИМЭ и Ранчо на 0 250,27 м, четырёхпольных — сочетание обработок: в пару мульчирующую и отвальную, под яровую пшеницу после озимой - мелкую и в замыкающем поле -глубокую безотвальную; в трёх-четырёхпольных зернопаротравяных сидеральных -глубокую отвальную и безотвальную.

2. Для повышения эффективности минимальных мульчирующих обработок учитывать и создавать следующие условия: использование короткоротационных севооборотов с 25-50% чистого пара в сочетании с приемами более интенсивной обработки почвы и гербицидами, использование преимущественно в засушливых условиях при сравнительно невысокой продуктивности пашни, в малозатратных агротехнологиях, где основные производственные издержки связаны с обработкой почвы и являются определяющими в формировании чистого дохода, увеличение количества мульчирующих остатков.

3. Современные посевные комплексы в первую очередь использовать для прямого посева после непаровых предшественников озимых культур. Из них наиболее высокие агроэкономические и эколого-энергетические показатели

обеспечивают «НогесЬ-Агро-Союз» АТД 11,35; «Воа^аик-8810»; «8а1йэг(1-4050» и «На1гепЫсЫег» Терминатор ТН-12.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Сухов, А.Н. Приёмы минимализации обработки каштановых почв Нижнего Поволжья и их агрономическая эффективность / А.Н.Сухов, А.М.Гаврилов, И.А.Беляков // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование.-2011.№4 (24).-С.57-64.

2. Сухов, А.Н. Эколого-энергетическая оценка приёмов минимализации основной обработки почвы в сухо-степной зоне Нижнего Поволжья /А.Н. Сухов, И.А. Беляков//Земледелие.-2012. №1.-С.22-23.

3. Сухов, А.Н. Роль полевых севооборотов и обработки почвы в адаптивном земледелии / А.Н. Сухов, И.А. Беляков // Теоретические и прикладные проблемы агропромышленного комплекса. 2012. №1-С.З-7.

2.Работы, опубликованные в других изданиях

4. Сухов, А.Н. Продуктивность зернового севооборота и агроэкономическая эффективность минимализации обработки светло-каштановых почв Волгоградского Правобережья /А.Н.Сухов, И.А.Беляков, Н.А.Гольман // Задачи аграрных вузов России по научному обеспечению инновационного развития АПК:- Волгоград: ФГОУ ВПО Волгоградская ГСХА; 2011.-С.216-222.

5. Сухов, А.Н. Оптимизация структуры посевных площадей и пашни полевых севооборотов сухостепной и полупустынной зон Нижнего Поволжья /А.Н.Сухов, А.К. Имангалиева, И.А.Беляков II Научное обеспечение развития АПК аридных территорий: теория и практика: - М.: Изд-во «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук»,2011.-С.31-39.

6. Сухов, А.Н. Агрофизические свойства и особенности водного режима каштановых почв и минимизация их обработки /А.Н.Сухов, Марченко В.В., И.А.Беляков// Научное обеспечение развития АПК аридных территорий: теория и практика:-М.: Изд-во «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук»,2011.-С.39-47.

7. Сухов, А.Н. Агрономическая и экономическая эффективность минимализированной мульчирующей основной обработки светло-каштановых почв Нижнего Поволжья в полевых севооборотах зерновой специализации /А.Н.Сухов, И.А.Беляков, Н.А.Гольман// Научное обеспечение развития АПК аридных территорий: теория и практика: - М.: Изд-во «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук»,2011 .-С.347-352.

8. Сухов, А.Н. Приёмы оптимизации основной обработки почвы на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья /А.Н.Сухов, И.А.Беляков// Научно-агрономический журнал.-К»2.-С.50-53.

Подписано в печать 16.02.2012 г. Тираж 100 экз. Заказ 193.

Отпечатано в типографии издательства ООО «Принт». 400120, Волгоград, ул. Череповецкая, 3.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Беляков, Иван Александрович, Астрахань

61 12-6/609

ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия»

На правах рукописи

Беляков Иван Александрович

Агроэкономическая эффективность применения посевных комплексов и мульчирующей обработки на каштановых

почвах Нижнего Поволжья

специальность 06.01.01 — общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный агроном Российской Федерации Сухов А.Н.

Астрахань — 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение..............................................................................................................................4

1. Аналитический обзор литературных источников по вопросам основной обработки почвы и применению посевных комплексов............. 10

2. Почвенно-климатическая характеристика сухостепной зоны каштановых почв Волгоградского Правобережья................................ 20

2.1. Географическое положение территории..................................... 20

2.2. Почвенный покров..................................................................................................................20

2.3. Климат..................................................................................................................................22

3. Методика и условия проведения исследования.............................. 27

3.1. Методика исследования......................................................... 27

3.2. Почвенные условия проведения полевых экспериментов............... 30

3.3. Агрометеорологические условия периода полевых экспериментов... 35

4. Влияние мульчирующей обработки почвы на ее плодородие, условия жизни и продуктивность зерновых культур в различных видах полевых севооборотов............................................................................. 33

4.1. Агрофизические свойства почвы............................................. 38

4.1.1. Сложение (плотность) и строение (порозность).......................... 38

4.1.2. Структурно-агрегатный состав и противоэрозионная устойчивость (эродируемость) почвы................................................................ 43

4.2.Влажность почвы и водопотребление сельскохозяйственных культур.................................................................................... 47

4.2.1. Усвоение атмосферных осадков и содержание продуктивной влаги

в черном пару и под посевами сельскохозяйственных культур................ 49

4.2.2. Водопотребление зерновых культур и окупаемость осадков......................52

4.3. Содержание легкогидролизуемого азота, подвижных форм питательных веществ и нитрификационная способность почвы..........................56

4.4. Количество и структура почвенной микрофлоры....................................................59

4.5. Количество, степень измельчения и дислокация послеуборочных остатков в почве..................................................................................................................................................5 \

4.6.Баланс органики и основных биофильных элементов в почве......................65

4.7.Засоренность посевов..........................................................................................................................67

4.8. Структура урожая и урожайность сельскохозяйственных культур..............72

4.9.Качество зерна............................................................................................................................................78

4.10. Агрономическая, экономическая, биоэнергетическая и экологическая оценка минимализированной мульчирующей обработки почвы в различных полевых севооборотах..............................................................................81

4.10.1. Агрономическая оценка..........................................................................................................83

4.10.2. Экономическая оценка............................................................................................................86

4.10.3. Биоэнергетическая оценка....................................................................................................90

4.10.4. Экологическая оценка..............................................................................................................94

5. Технико-эксплуатационные показатели посевных комплексов и результаты их использования при возделывании зерновых культур по

технологиям «Mini-Till» и «No-Till»................................................................................................99

5.1.Обзор литературных источников и анализ зональных условий

применения агротехнологий «Mini-Till» и «No-Till»........................................................99

5.2.Результаты производственных испытаний полевых комплексов на

различных агрофонах....................................................................................................................................106

Выводы..........................................................................................................................................................................115

Предложения производству......................................................................................................................119

Библиографический список......................................................................................................................121

Приложение............................................................................................................................................................137

Введение

Актуальность исследований. В современных условиях формирующейся в России многоукладной экономики, вступления в ВТО и присоединения к Болонской конвенции в части охраны окружающей среды, в сельском хозяйстве необходимо достижение мировых стандартов производительности труда и издержек производства для повышения конкурентоспособности отечественного сельхозтоваропроизводителя на внешних и внутренних рынках и норм не истощительного аграрного природопользования. Между тем отставание по производительности труда в реальном производстве в 10 раз и более в сочетании с существенно менее высокой дотацией сельскохозяйственной продукции со стороны государства не позволяют ему на равных конкурировать со своими зарубежными коллегами (Гайденко, 2001; Жданов, 2006).

В таких условиях практически и оперативно реализуемыми мероприятиями являются использование малозатратных агротехнологий с минимальной мульчирующей обработкой почвы в сочетании с адаптированными севооборотами и применение высокопроизводительных посевных комплексов в качестве элементов сберегающего самовосстанавливающегося земледелия. Проведенные к настоящему времени в зональных условиях исследования полностью не исчерпывают поставленного вопроса в связи со сменой приоритетов в оценке этих приемов, отсутствием или недостаточностью необходимых экспериментальных данных, общепринятых теоретических мнений и установившейся практики, что требует дальнейшего изучения проблемы для получения более полных и конкретных данных.

Проведенными в Нижнем Поволжье с 20-х годов прошлого столетия исследованиями (Шульмейстер, 1933, 1995; Лангельд, 1936, 1969; Залялов, 1958; Смирнов, 1999; Сухов, 1987, 2011; Захаров, 2003; Шатрыкин, 1978; Шишлянников, 2004; Беленков, 2007; Лобачева, 2007 и др.) изучена сравнительная эффективность глубины, способов и сочетания обработок почвы и предложены различные ее модели для полевых севооборотов зоны. Однако в

них использовались традиционные приемы и орудия обработки почвы, они не всегда экономически состоятельны и практически не учитывали экологическую составляющую, хотя интенсивная обработка почвы является одним из самых сильных антропогенных разрушителей агроландшафтов. Исследования ограничивались элементами технологии «Mini-Till», отсутствовали научные данные по применению прямого посева зерновых культур посевными комплексами по технологии «No-Till».

Научная новизна. Изучены и рекомендованы альтернативные приемы мульчирующей обработки почвы и их сочетания под отдельные сельскохозяйственные культуры и поля севооборотов разной степени биологизации. Обобщены литературные данные и получены результаты по применению посевных комплексов при возделывании зерновых культур по чистому пару и непаровым предшественникам в Волгоградской области. Использованы стойки Ранчо - новое универсальное орудие для глубокой мульчирующей безотвальной обработки почвы. Предложены комплексы показателей для экологической оценки обработки почвы и методика сравнительного изучения посевных комплексов с использованием единого связующего контроля. На основании разработанной методики установлены зависимости рентабельности минимальной обработки почвы от продуктивности севооборотов и соотношения стоимостных составляющих чистого дохода, а также условия и приемы ее повышения. Проведена наиболее полная оценка приемов обработки почвы с использованием комплекса агрономических, экономических, биоэнергетических и экологических показателей.

Полученные в этих условиях новые данные позволяют более обоснованно, с учетом прямых и косвенных, ближайших и отдаленных перспектив решать технологические вопросы применения современных видов минимализированной мульчирующей обработки почвы и посевных комплексов в агротехнологиях «Mini-Till» и «No-Till».

Цель и задачи исследований. Цель исследования - разработка адаптированных к местным условиям ресурсосберегающих агротехнологий

зерновых культур с использованием мульчирующей обработки почвы и многооперационных посевных комплексов, обеспечивающих повышение производительности труда, экономию энергетических, трудовых, материально-денежных ресурсов и экологизацию производства. В связи с этим ставились следующие задачи:

- провести сравнительную оценку традиционной интенсивной отвальной обработки почвы и ее сокращенных бесплужных вариантов;

- дать комплексную оценку мульчирующей обработки почвы и прямого посева;

- определить агроэкономическую эффективность применения посевных комплексов при возделывании зерновых культур по паровым и непаровым предшественникам;

Для реализации поставленной цели и задач предусматривалось изучение следующих конкретных вопросов:

- агротехнологическая оценка мульчирующей обработки почвы по таким показателям как плотность, общая и интегральная порозность, структурно-агрегатный состав, водный и пищевой режимы почвы, видовой и количественный состав микрофлоры, засоренность посевов;

- баланс органики и биофильных элементов;

- технико-эксплуатационные показатели посевных комплексов;

- противоэрозионная устойчивость поверхности поля;

- влияние технологии допосевной подготовки почвы и посева на фенологию, полевую всхожесть и сохранность растений, структуру, величину и качество урожая;

- агроэкономическая и эколого-энергетическая оценка посевных комплексов и ресурсосберегающих агротехнологий обработки почвы.

Объект исследований: почвообрабатывающие орудия и посевные комплексы для возделывания зерновых культур по технологиям «Mini-Till» и «No-Till».

Предмет исследований: посевы зерновых культур при различных агротехнологиях посева и допосевной обработки почвы.

Основные положения, выносимые на защиту:

- обобщенная характеристика приемов мульчирующей и традиционной обработки почвы по комплексу агроэкономических и эколого-энергетических показателей;

- рекомендации по дифференцированному применению отвальной, безотвальной и мелкой дисковой обработки почвы под отдельные культуры и поля короткоротационных зерновых севооборотов разной степени биологизации;

- технико-эксплуатационная характеристика посевных комплексов в зависимости от их конструктивных особенностей и условий применения;

- основные условия и способы повышения рентабельности минимализации обработки почвы в условиях Волгоградской области.

Практическая значимость и реализация результатов исследования Предложены рентабельные и практически легко реализуемые рекомендации по применению минимализированной мульчирующей обработки почвы, что при вступлении России в ВТО особенно необходимо для экспортоориентированных с.-х. предприятий с целью повышения их конкурентоспособности. Разработаны мероприятия и определены условия повышения рентабельности минимализации обработки почвы. По результатам комплексной оценки приемов обработки почвы получена база нормативных экспериментальных данных, позволяющая более обоснованно решать технологические вопросы обработки почвы. Разработаны и предложены методики изучения применения посевных комплексов с приведением их к сопоставимому виду и экологической оценки агротехнологий.

Результаты исследований с положительными результатами прошли производственную проверку и внедрены в хозяйствах: ОАО «Усть-Медведицкое» Серафимовичского района, СПК «им. Артамонова H.H.» Еланского района, ИП Ишкина A.B. Михайловского района Волгоградской области в 2009...2011 гг. на площади 5040 га и с годовым экономическим эффектом около 10,0 млн.рублей.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и публиковались на научно-практических конференциях молодых ученых Волгоградской ГСХА и Нижне-Волжского НИИСХ в 2009... 201 Irr, Всероссийских научно-практических конференциях по земледелию в засушливых условиях Нижне-Волжского НИИСХ, Международных научно-практических конференциях по аридному земледелию Прикаспийского НИИ аридного земледелия, на заседаниях кафедры земледелия и агрохимии Волгоградской госсельхозакадемии в 2010...2011 гг.

Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ и 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ при защите кандидатских диссертаций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, библиографического списка и приложения, изложена на 136 страницах компьютерного текста, включает 46 таблиц, 5 рисунков, 4 фотографии и списка из 177 использованных литературных источников, в т.ч. 16 иностранных авторов.

Декларация личного участия в выполнении работы. Работа выполнялась на кафедре земледелия и агрохимии Волгоградской ГСХА, ее основная полевая экспериментальная часть - на опытном поле НижнеВолжского НИИСХ, где автор являлся научным сотрудником. Автор принимал непосредственное участие в разработке научной и рабочей программы и методики исследований, в т.ч. оригинальных авторских методик по экологической оценке обработки почвы и экономической эффективности ее минимализации в севооборотах, изучению посевных комплексов методом единого объединяющего контроля. Лично им выполнялись полевые, лабораторные и статистические исследования в 2009...2011 гг., обработаны, обобщены и проанализированы данные полевых и лабораторных исследований в 2007...2008 гг., сформулированы выводы и предложения производству. Лично или под его руководством проведена производственная проверка и

внедрение результатов работы. Доля личного участия диссертанта в получении и обобщении результатов исследований составляет 75.. .80%.

На разных этапах совместных исследований в них участвовали сотрудники Нижне-Волжского НИИСХ и аспиранты кафедры земледелия и агрохимии Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии доктор с.-х. наук Захаров ПЛ., кандидат с.-х. наук Лобачева E.H., ст. научный сотрудник Гольман H.A., которых автор благодарит за сотрудничество. Особую благодарность он выражает своему научному руководителю доктору с.-х. наук, профессору, Заслуженному агроному РФ Сухову А.Н.

1. Аналитический обзор литературных источников по вопросам основной обработки почвы и применению посевных комплексов

Обработка почвы - самый древний, массовый и трудоэнергоёмкий процесс земледелия и поэтому издавна привлекала и привлекает внимание практиков и учёных-аграриев, начиная с классиков античного земледелия Катона, Варрона, Колумеллы и Плиния Старшего [67] до сегодняшних работников аграрной сферы. Это относится, прежде всего, к глубине рыхления и оборачиванию почвы, так как именно эти технологические операции во многом определяют её затратность и характер воздействия на почвенное плодородие.

В работах М.Г. Павлова [119], И.А.Стебута [150], А.А.Измаильского [62] и других ученых-классиков отечественного земледелия отмечаются такие положительные стороны глубокой обработки, как улучшение водно-воздушного и пищевого режимов почвы, формирование более мощной и глубокой корневой системы у возделываемых растений, очищение полей от сорняков. Так, А.Т. Болотов [13] к вспашке предъявлял требования, чтобы «...земля сколько можно глубже вспахана и мягче была уработана», а М.Г. Павлов [119] считал, что «...глубокая пашня есть основание для всех улучшений по земледелию».

Однако положение о пользе глубокой обработки почвы не имело всеобщего признания не только в античные времена, но и у нас, в России. По этому поводу A.B. Советов писал: «Хлебные растения ... по общему убеждению не нуждаются в глубокой обработке, так как их корни больше расстилаются по верхнему слою земли, нежели проникают вглубь» [149]. Этот вывод нашел свое подтверждение в многолетней практике И.Е. Овсинского, который на черноземах Бессарабии под зерновые культуры применял только мелкую обработку на 5—6 см, получая урожай зерна около 5 т с гектара [114].

Систематическое изучение глубины обработки почвы в России началось во второй половине XIX в. опытами Д.И. Менделеева [99] и особенно широко развернулось в конце 80-х — начале 90-х гг. этого столетия. Н.М. Тулайков,

обобщив опытные данные научных учреждений засушливых районов страны за 1909—1929 гг., сделал заключение о нецелесообразности глубокой - более 15 см - вспашки под озимые и яровые зерновые культуры [158].

Особую роль и драматичность дискуссия о глубине обработки почвы приобрела в отечеств