Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕГУЛИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, УДОБРЕНИЙ И ГЕРБИЦИДОВ НА СОРНЫЙ КОМПОНЕНТ АГРОФИТОЦЕНОЗА И УРОЖАЙНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР В ЦЕНТРАЛЬНОМ РАЙОНЕ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕГУЛИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, УДОБРЕНИЙ И ГЕРБИЦИДОВ НА СОРНЫЙ КОМПОНЕНТ АГРОФИТОЦЕНОЗА И УРОЖАЙНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР В ЦЕНТРАЛЬНОМ РАЙОНЕ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ"



На правах рукописи

КАРАБАЕВ Кенешбек Турдубаевич

АГРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕГУЛИРУЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ СИСТЕМ

ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, УДОБРЕНИЙ И ГЕРБИЦИДОВ НА СОРНЫЙ КОМПОНЕНТ АГРОФИТОЦЕНОЗА И УРОЖАЙНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР В ЦЕНТРАЛЬНОМ РАЙОНЕ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ РОССИИ

Специальность 06.01.01 — общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва — 2001

Работа выполнена на кафедре земледелия и методики опытного дела в Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева

Научный руководитель —доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.В. Захаренко.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, заслуженный деятель науки РФ, профессор Ю.П. Жуков; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент О.А. Распутин.

Ведущее учреждение — Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны.

Змчята диссертации состоится " г ^2001 г. п

" часов на заседании диссертационного совета К 220.043.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К А.Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул , 49.

Ученый совет МСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА.

Приглашаем Вас принять участие в работе совета или прислать с" ' ыв в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, п ' казаннпму шше

Авторе.

Ученый секретат диссертационно

Н.Г. Тазина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из путей научно-технического прогресса в современном земледелии является обоснование и переход к экономически сбалансированным, энергосберегающим системам зашиты сельскохозяйственных культур от сорных растений.

Необходимость разработки научных и практических основ регулирования сорного компонента агрофитоценоза вызвана, с одной стороны, недостаточной эффективностью защитных мероприятий, не в полной мере учитывающих изменение эколого-ценотических условий развития агрофитоценозов при совершенствовании механической обработки почвы, специализации севооборотов и систематическом применении гербицидов, с другой стороны, определенной положительной ролью сорных растений в формировании и развитии эколого-энергетических взаимоотношений в агрофитоценозах.

Совершенствование в этом направлении традиционных и разработка новых приемов и систем регулирования сорного компонента полевых агрофитоценозов в земледелии Центрального района Нечерноземной зоны - научная проблема, имеющая важное народно хозяйственное значение.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с программой работ РАСХН по научно-техническому заданию о.сх.81 «Разработать научные основы интегрированных методов борьбы с сорняками в севооборотах Нечерноземной зоны» и Федеральной целевой программой Минсельхозпрода России «Плодородие». ' .

Цель и задачи исследований. Целью исследований является изучение агротехнической и энергетической эффективности регулирующего воздействия на сорный компонент агрофитоценоза разных по интенсивности систем обработки почвы, удобрений и гербицидов в севооборотах различной специализации и разработка на этой основе предложений по дальнейшему совершенствованию технологий возделывания сельскохозяйственных культур в земледелии Центрального района Нечерноземной зоны России.

В связи с этим решались следующие задачи:

— оценить агротехническую и энергетическую эффективность применения разных систем механической обработки почвы в сочетании с удобрениями и гербицидами в севооборотах с различным насыщением зерновыми культурами;

— определить закономерности изменения количественных и качественных параметров сорного компонента агрофитоценоза под действием разных систем обработки почвы, удобрений и гербицидов;

— изучить влияние элементов системы земледелия на количество и качество поступающих в почву растительных остатков культурных и сорных растений и их биоэнергетический потенциал;

— провести экологическую оценку применения гербицидов в севооборотах;

— изучить влияние разных систем обработки почвы, удобрений и гербицидов на урожайность и качество урожая полевых культур

Научная новизна. Определены закономерности изменения количественных и качественных параметров сорного компонента агрофитоценоза под действием многолетнего (26-28 лет) применения разных по интенсивности систем обработки почвы, удобрений и гербицидов в севооборотах Дана энергетическая оценка применения отдельных элементов системы земледелия и их сочетаний Изучено влияние разных систем механической обработки на количество и качество поступающих в почву растительных остатков культурных и сорных растений Определены запасы энергии в пожнивно-корневых остатках сорного компонента агрофитоценоза Дана эколого-токсикологическая оценка применения гербицидов Изучено влияние разных систем обработки почвы на показатели качества сельскохозяйственной продукции

Практическая значимость работы Полученные жсперименгальные данные позволили разработать и обосновать комплекс энергосберегающих мероприятий для повышения эффективности регулирующего воздействия на сорный компонент агрофитоценоза, включающий дифференцированную систему механической обработки почвы в сочетании с системой высокоэффективных гербицидов Предлагаемый комплекс мероприятий позволяет снизить затраты техногенной энергии на 20-25% и повысить продуктивность сельскохозяйственных культур на 15-20% Проведена эколого-юксикологи-ческая оценка предлагаемых производству гербицидов

Исследования выполнены в рамках общероссийских научно-технических программ и тематических планов НИР Московской сельскохозяйственной академии им К А.Тимирязева

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-практической конференции «Состояние и развитие гербологии на пороге XXI столетия» (Голицыне, 2000), научных конференциях молодых ученых МСХА им К А Тимирязева (Москва, 1999, 2000), заседаниях кафедры земледелия и методики опытного дела в 1998-2000гг

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 печатные работы

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 137 страницах машинописного текста, включает 47 таблиц, 5 рисунков и состоит из ведения, пяти глав, выводов и предложений производству. Список использованной литературы включает 146 наименований, в том числе 36 иностранных авторов

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Условия и методика исследований

Исстедования проводили в 1998 - 2000гг на экспериментальной базе МСХА им К А Тимирязева в учебно-опытном хозяйстве «Мичлловское» (Подольский район, Московская обл ) в полевых стационарных опытах

у

Трехфакторный полевой стационарный опыт 9x7x2 (опыт №7) «Действие обработок почвы, удобрений и гербицидов на плодородие дерново-подзолистой почвы» заложен в 1969 году Б.А.Доспеховым. ■

Трехфакторный полевой стационарный опыт 7x2x2 (опыт №9) «Обоснование систем минимальной обработки почвы в севооборотах» заложен в 1972г. А.И.Пупониным.

Почва опытных участков - дерново-подзолистая среднесуглинистая, содержание гумуса 1,8-2,0%, подвижных форм фосфора 20-25 мг/100г почвы, обменного калия 25-30 мг/100г почвы, сумма поглощенных оснований 11,512,5 мг-экв/100г почвы, РН сол 5,6-5,8.

Подробное описание схем стационарных опытов и программы исследований приводятся в диссертации и опубликованных работах.

Засоренность посевов определяли по методике Б.А.Смирнова, В.И.Смирновой (1976) для стационарных полевых опытов. Для определения массы сорняков рендомизированно выделяли временные площадки размером 0,25 м2 (0,5x0,5), по 4 на каждой делянке. Сорняки срезали и сушили до воздушно-сухого состояния, затем взвешивали.

Потенциальную засоренность почвы семенами сорняков учитывали методом малых проб по Б. А. Доспехову и А. Д.Чекрыжову (1972).

Для определения запасов органов вегетативного размножения сорняков в почве на каждой делянке рендомизированно выделяли по 4 временные площадки размером 0,25 м2 (0,5x0,5). Раскопки вели до глубины 40 см по слоям 0-10,10-20,20-30 и 30-40 см. Определяли длину органов вегетативного размножения по каждому виду многолетних сорняков и их массу.

Корневые системы культурных и сорных растений учитывались по методу Станкова. На каждую делянку рендомизированно накладывали рамки размером 0,25 м2 (0,5x0,5). Пожнивные остатки срезали на уровне поверхности почвы. Повторность отбора монолита для учета корневой массы 5-кратная по каждому варианту. После отмывания и высушивания до воздушно сухого состояния корневые и пожнивные остатки разбирались и объединялись по повторениям для последующего химического анализа.

Остаточные количества гербицидов в почве и сельскохозяйственной продукции определяли методами газожидкостной хроматографии в модификации контрольно-токсикологической лаборатории Московской областной СТАЗР.

Экотоксикологическая оценка применения гербицидов проводилась по методике Н.Н.Мельникова (1987).

Агроэнергетическая оценка изучаемых элементов системы земледелия проводилась по методике А.В.Захаренко (1994).

Полученные экспериментальные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа с использованием разработанного на кафедре земледелия и методики опытного дела МСХА им. К.А.Тимирязева пакета прикладных программ «8ТЯА2>.

Метеорологические условия в годы проведения исследований различались по температурному режиму и количеству осадков Вегетационный период 1998г характеризовался повышенным количеством осадков (136% к среднемноголетне-му уровню) Вегетационный период 1999г характеризовался продолжительной засухой, что отрицательно отразилось на росте и развитии сельскохозяйственных культур Вегетационный период 2000 г по температурному режиму и количеству осадков был благоприятным для роста и развития полевых культур

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Действие разных систем обработки почвы, удобрений и гербицидов па сорный компонент агрофитоценоза

Система обработки почвы в севооборотах Результаты выполненных исследований свидетельствуют, что в среднем за три года (1998-2000 гг ) засоренность посевов полевых к>льтур при системах обработки с условными названиями сочетание отвальной и нулевой, чизельная и роторная в сочетании с гербицидами была на уровне традиционной в Нечерноземной зоне России системы отвальной обработки, а различия между ними находятся в нреде-пах значения НСРоі, т е несущественны (табл 1)

1аблица 1

Действие разных систем обработки почвы в сочетании с гербицидами на сорный компонент агрофитоценоза в плодосменном севообороте (среднее за 1498-2000 гт)

Системы

Видовой состав % к обще і чистениости

обработки почвы ность пикуль- торцы трехре звезд- прочие

(уставное название) посевов, ник берник чатка виды

пгг/м2 іябра непаху средняя

(НСР0<—22) чи и

Отвальная

(контроль) 61 12,6 24,6 23,9 7,8 31,1

Нулевая 122 7,8 15,1 25.1 16 5 35 5

Поверхностная 94 72 148 32.1 7,9 38 0

Чизельная 70 5,7 15,9 25 8 15,1 37,^

Роторная 77 7.0 12 8 26 2 67 47 3

Плоскорезная 93 9,1 12 3 22,0 105 46,1

Сочетание отваль-

ной и нулевой 62 13.3 15,1 20 6 4.3 46 7

При всех системах обработки почвы в сообществе малолетних сорняков наибольшее распространение получили трехреберник непахучий (20-32% от общего числа малолетников), виды горцев (12-24%), звездчатка средняя (4-16%) и пикульник зябра (5-13%)

При минимализации обработки почвы путем замены ежегодной вспашки поверхностными или мелкими обработками в сообществе малолетников

увеличивается доля участия сорняков, семена которых прорастают при относительно низкой температуре почвы и воздуха (метлица полевая, подмаренник цепкий, звездчатка средняя, трехреберник непахучий). Наличие послеуборочных остатков при этих системах обработки способствует лучшей перезимовке озимых и зимующих сорных растений.

В сообществе многолетних сорняков наибольшее распространение получили осот полевой (23-30% от общего числа многолетников), бодяк полевой (9-20%) и хвощ полевой (9-17%). Системы нулевой и поверхностной обработки почвы приводят к увеличению доли корневищных, корнеотпрыско-вых и клубневых сорняков практически не влияя на долю других многолетников.. При системе отвальной обработки почвы наблюдалось увеличение по сравнению с другими системами обработки почвы доли участия в атрофито-ценозе мочковатокорневых многолетников. При минимализации обработки почвы одной из причин увеличения доли корнеотпрысковых сорняков является интенсивное отрастание их побегов в послеуборочный период, что позволяет им сформировать дополнительный запас вегетативных зачатков в пахотном слое почвы.

При минимализации основной и предпосевной обработки почвы в структуре сорного компонента агрофитоценоза биологическая группа малолетних сорняков занимает доминирующее положение как по численности, так и по вегетативной массе.

Известно, что в системе управления сорным компонентом агрофитоценоза важное место принадлежит севообороту (Егоров В JE., 1972; Воробьев С.А., 1973; Лошаков В.Г., 1988).

В результате наших исследований установлено, что в плодосменном севообороте в среднем за три года (1998-2000 гг.) при всех системах обработки почвы засоренность посевов полевых культур была в среднем на 2530% ниже, чем в зернотравяном (75% зерновых). Высокая эффективность регулирующего воздействия плодосмена на сорный компонент обусловлена не только заметным сокращением численности сорных растений, но и уменьшением доли участия наиболее вредоносных видов сорняков (пырей ползучий, бодяк полевой, осот полевой, хвощ полевой).

Для теории и практики совершенствования системы управления сорным компонентом агрофитоценоза важное значение имеет изучение эффективности регулирующего воздействия разных по глубине и интенсивности систем обработки почвы в севооборотах (Захаренко A.B., 1997). Неодинаковое действие разных систем обработки на потенциальную засоренность почвы обусловлено различиями в заделке и перемещении семян и вегетативных зачатков сорных растений в обрабатываемом слое. При применении орудий с активными рабочими органами (роторный плуг, фрезерный культиватор) от 30 до 40% семян сорняков, сосредоточенных в верхнем 5-сантиметровом слое почвы, не перемещается и остается в том же слое. При системе отвальной обработки верхний 5-сантиметровый слой почвы с осыпавшимися семе-

нами сорняков практически равномерно распределяется по слоям почвы 1015 см, 15-20 см и 20-25 см

Наиболее высокий эффект в снижении потенциальной засоренности верхней части пахотного слоя (0-10 см) достигался на фоне нр!шенения гербицидов при системах отвальной и чизельной обработки почвы Так, на 27-и год исследований засоренность почвы в слое 0-10 см при этих системах обработки составила соответственно 29 и 36% к исходному уровню (табл 2)

В зернотравяном и плодосменном севооборотах в 1999 г в слое почвы 0-30 см обнаружены семена 31 вида сорняков, в том числе 20 видов семян малолетников и 11 - многолетников Количественно преобладали ссмена малолетних видов сорняков (до 80-90% от общего запаса семян в слое 0-30 см) При системах минимальной обработки в слое почвы 0-30 см наибольшее распространение получили семена пикульника зябра (25% от общего числа семян), трехреберника непахучего (24%), горцев (12%) и мари белой (10%)

Таблица 2

Изменение потенциальной засоренности почвы при разных системах обработки

Система і _Засоренность почвы

обработки почвы семенами (слой 0-10 см). органами вегетативного раз-

(условное название) млндш/га множения, см/м'

исходная. 1999 г. исходная, 1999 г

1973 г* 1973 г*

Отвальная 253 72,5 1048 47

Нулевая 353 149,8 2339 205

Поверхностная 336 133,4 1152 114

Чизельная 299 109,0 1048 87

* данные Б .Л Смирнова

Многолетнее применение систем минимальной обработки почвы в сочетании с гербицидами способствует уменьшению засоренности почвы в слое 0-40 см органами вегетативного размножения многолетних сорняков (табл 2). При высокой исходной засоренности почвы вегетативными зачатками, на 26-й год исследований под действием изучаемых факторов она составила 8-10% от исходного уровня

Система удобрений Литературные данные о влиянии удобрений на засоренность посевов весьма противоречивы (Груздев Г С , 1969, Березовский МЯ, 1972; Ладонин ВФ, 1976, Туликов АМ, 1983, Смирнов Б А , 1488, Захаренко А В , 1997)

Нашими исследованиями установлено, что интенсивность и направ-тенность регулирующего воздействия удобрений опредетяется видовым составом сорных растений При низком уровне плодородия дерново-подзолистой почвы (фон без удобрений) конкурентоспособность биочогиче-ской группы многолетних сорняков по отношению к культурным растениям заметно возрастает При систематическом применении полного минерально-

го удобрения засоренность посевов многолетними сорняками в среднем за три года (1998-2000 гг.) была существенно ниже в сравнении с уровнем засоренности на неудобренном фоне, а засоренность посевов малолетними сорняками - практически на уровне неудобренного фона.

На фоне полного минерального удобрения в агрофитоценозе заметно , уменьшается по сравнению с неудобренным фоном доля фиалки полевой, горцев (вьюнкового, птичьего и развесистого), осота полевого и чистеца болотного. При этом возрастает доля участия пикульника зябра, дымянки аптечной, звездчатки средней, хвоща полевого и подорожника большого.

Система гербицидов. Высокий уровень регулирующего воздействия на сорный компонент агрофитоценоза в посевах овса установлен при применении смеси гербицидов 2,4-ДА и лонтрел. Судя по проценту гибели сорняков техническая эффективность гербицидной смеси в 1998 г. в посевах овса составила на фоне отвальной обработки - 59%, фрезерной минимальной - 70%, фрезерной интенсивной — 66%. В наших исследованиях на фоне систем минимальной обработки почвы техническая эффективность гербицидов 2,4-ДА + лонтрел, зенкор и симазин была заметно выше, чем на фоне системы отвальной обработки.

Ответной реакцией сорного компонента агрофитоценоза на длительное (26-28 лет) воздействие систем минимальной обработки почвы в сочетании с гербицидами, в системе которых преобладали препараты группы 2,4-Д, явилось увеличение в агрофитоценозе доли многолетних корнеотпрысковых и корневищных сорняков (осот полевой, бодяк полевой, пырей ползучий, хвощ полевой), малолетних видов (пикульник зябра, виды горцев), а также других устойчивых к действию гербицидов этой группы сорных растений (до 6575% от общего числа сорняков в посевах).

Гербициды 2,4-ДА + лонтрел, симазин и зенкор, применяемые в рекомендуемых нормах, не накапливались в пахотном слое почвы и растительной продукции.

Поступление элементов питания в почву с растительными остатками компонентов агрофитоценоза

В результате исследований установлено, что наибольшее количество пожнивно-корневых остатков поступает в почву при системах чизельной (18,7 ц/га), плоскорезной (17,7) и поверхностной обработки (17,4) (рис. 1). По количеству поступающих в почву растительных остатков сорных растений преимущественное положение занимают системы нулевой (8,0 ц/га сухой массы), плоскорезной (6,5) и роторной обработки почвы (5,7). Следовательно, при минимализации обработки поступле ние в почву органического вещества в виде растительных остатков, особенно сорняков, заметно возрастает.

В среднем за два года исследований (1998-1999 гг.) содержание азота в пожнивных остатках культур составило 1,25%, фосфора — 0,66%, калия — 2,87%. Установлено, что растительные остатки сорняков, особенно корневые, содержат значительно больше калия, чем растительные остатки полевых культур.

со

Оі вальная Нуіевая (контроль)

Поверхностная Чизельная Роторная ІІлоскорезная Сочетание

ошмая пшеница, [ - сорные растения

Рис 4 Денстние разных систем обработки почвы на количество пожнивно-корневых оешков озимой пшеницы и сорняков в ее посевах, ц/га сухой массы, 1999г.

Сорные растения аккумулируют значитетьное количество з гементов минерального питания, особенно на фоне систем минимальной обработки почвы В 1998 г в посевах вико-овсяной смеси при нулевой системе обработки почвы суммарное содержание азота, фосфора и калия в надземной массе сорняков составило 74,6 кг/га, что в 2,2 раза больше, чем при системе отвальной обработки почвы В 1999 г. в посевах озимой пшеницы суммарное содержание элементов питания в надземной массе сорняков при системе поверхностной обработки почвы составило 24,1 кг/га, при плоскорезной - 31,4 кг/га, при роторной - 25,7 кг/га, что соответственно в 1,9, 2,5 и 2 раза больше, чем при отвальной

В научной литературе одной из основных причин снижения урожайности сельскохозяйственных культур от конкуренции сорняков считается вынос ими элементов питания из почвы Не оспаривая этот очевидный факт, при интегральной оценке вредоносности сорных растений в агрофитоцено-зах, по нашему мнению, необходимо принимать во внимание и определенное положительное значение сорняков, которые играют заметную роль в пополнении запасов органического вещества и элементов питания в почве

Зколо! о-токсикологическая оценка применения гербицидов

Проведенными исследованиями установлено, что по уровню экотокси-кологической нагрузки гербициды симазил и аминная соль 2,4-Д мало различаются между собой (Эн соответственно 1,08х102 и 1,15x102} Наиболее высоким уровнем жотоксикологическои нагрузки на агрофитоценоз из применяемых в опыте гербицидов характеризовался зенкор (Эн - 8,18x10 ') Эколого-токсикологическая нагрузка диапена была в 2,3 раза выше в сравнении с аминной солью 2,4-Д (табл 3)

Таблица 3

Эколого-токсикологическая нагрузка (Эн) гербицидов на агрофитоценоз в севооборот.«, 1998-2000 гг

Гербицид

Внесено на 1 га кг л в

Тед, сут

в среднем за 1 _год

ЛДм иг кг

Э„, хЮ*

общая

вереї нем іа 1 год

Аминная соль 2,4-Д

Симазин

Зенкор

Днален

Всего

08 0 24 1 5 1.0 3 54

0,27 0,08 0.5 0.33 1,18

17

225 120 25

1175 5000 2200 950

1.И 1,08 8,18 2 63 13 04

О 3« О 36 2.73 0 87 4 35

Всего, в расчете на 1 га севооборотной площади за годы наших исследований (1998-2000 гг } было внесено 3,54 кг/га Действующего вещества гербицидов Совокупный и среднегодовой по казахе та экотоксикологической нагрузки на агрофитоценоз составили соответственно 13,04x10 2 и 4,35x10 2

Таким образом, в среднем за три года экотоксикологическая нагрузка гербицидов зенкор и диален на агрофитоценоз в расчете на 1 га севооборотной площади выше соответственно в 7 и 2 раза в сравнении с широко распространенным в земледелии гербицидом 2,4-ДА, а уровень экотоксикологи-ческой нагрузки симазина несколько ниже.

Энергетическая опенка систем обработки почвы, удобрений и гербицидов в севооборотах

В результате исследований установлено, что наибольшие затраты энергии реализуются при применении отвальных плугов типа ПН-4-35, ПЛН-4-35, ПТК-3-40, а также ротационного плуга ПР-2,7.

В зернотравяном и плодосменном севооборотах энергозатраты на обработку почвы при роторной системе составили 3695 МДж/га, что на 34% выше по. сравнению с системой отвальной обработки почвы.

В зернопропашном севообороте при трехъярусной и отвальной обработке почвы с фрезерованием энергозатраты на всю технологию возделывания полевых культур в среднем за 1998-2000 гг. составили 27540 МДж/га. Наибольшее количество техногенной энергии - 28660 МДж/га затрачивается при системе фрезерной интенсивной обработки почвы. Менее энергоемки системы фрезерной минимальной и отвальной обработки почвы с дискованием.

В среднем за три года затраты дизельного топлива в зернотравяном и плодосменном севооборотах составили при системе отвальной обработки почвы 39,1 кг/га, при поверхностной - 24,7 кг/га, чизельной - 34,0 кг/га и роторной — 52,9 кг/га.

Анализ энергетической эффективности применения удобрений свидетельствует, что в среднем за 1998-2000 гг. наименьший уровень энергозатрат в расчете на 1 ц кормовых единиц основной продукции - 805 МДж отмечен на фоне 'полного минерального удобрения (2 NPK). Применение соломы или . навоза в сочетании с 2 NPK увеличивало энергоемкость 1 ц кормовых единиц соответственно на 43 и 104 МДж. Наиболее высокий коэффициент энергетической эффективности — 1,41 достигался на фоне полного минерального удобрения.

По нашему мнению, для интегральной оценки энергетического эффекта удобрений, особенно органических, следует учитывать их вклад в формирование биоэнергетического потенциала почвы за счет увеличения содержания гумуса в пахотном слое. Установлено, что запасы энергии в гумусе на неудобренном фоне составили 8,2x103 МДж/га, на фоне 2 NPK - 9,0x10 МДж/га, а при внесении соломы + 2 NPK и навоза + 2NPK - соответственно 9,8х105 и 10,4х105 МДж/га.

Доля гербицидов в общей структуре энергозатрат сравнительно невелика и составляет 3-4%. Вместе с тем применение гербицидов обеспечивает высокий, энергетический эффект. Так, , за 1999-2000 гг. энергосодержание прибавки урожая полевых культур от применения гербицидов составило 7,910,0 тыс. МДж/га.

С учетом энергозатрат на применение гербицидов, которые включают энергосодержание гербицида, энергозатраты на его внесение и на уборку дополнительного урожая, полученного от применения гербицида, наиболее высокий коэффициент энергетической эффективности - 1,75 отмечен на фоне системы чизельной обработки почвы.

Энергетический потенциал растительных остатков компонентов агпофитоценоза

Характер и интенсивность протекающих в агроценозах процессов энерго-и массообмена тесно связаны с запасами энергии, аккумулированной в таких функционально значимых органических компонентах почвы, как гумус и растительные остатки культурных и сорных растений (Захаренко А В, 1998)

В отечественной и зарубежной научной литературе экспериментальные данные о влиянии разных систем обработки на биоэнергетический потенциал органического вещества почвы с учетом растительных остатков сорных растений практически отсутствуют

Полученные нами экспериментальные данные свидетельствуют, что растительные остатки культурных и сорных растений являются важным источником энергии, во многом определяющим характер и интенсивность протекающих в почве биоэнергетических процессов При анализе энергосодержания послеуборочных растительных остатков вико-овсяной смеси в 1998 г установлено, что при всех изучаемых системах обработки почвы оно было достаточно высоким (табл 4)

Таблица 4

Энергетический потенциал пожнивно-корневых остатков впко-овсяной смеси и сорных растений при разных системах обработки почвы, тыс МДж/га, 1998 г

Система Вико-овсхная смесь Сорные растения

обработки почвы пожнив- корне- всего пожнив- корне- всего

ные вые ные вые

1 Отвальная 2,17 2.83 5.0 0.29 0,47 0,76

2 Нулевая 1,96 2,36 4,32 0,66 1,16 1.82

3 Поверхностная 1,85 2,66 4,51 0,47 0,66 1,13

4 Чизельная 2,19 3,67 5.86 0,28 0,35 0,63

5 Роторная 1,97 2,62 4,59 0,38 0,54 0,92

6 Плоскорезная 2,07 2,73 4,80 0,57 0,86 1,43

7 Сочетание отваль-

ной и нулевой 2,27 3,15 5,42 0,25 , 0,40 0 65

Следует отметить, что с корневыми остатками в почву поступает больше энергии, чем с пожнивными Так, при системе отвальной обработки почвы энергосодержание пожнивных растительных остатков составило 2170 МДж/га, а корневых - 2Б30 \Щж/га. Аналогичная закономерность отмечена и при других системах обработки почвы.

Установлено, что растительные остатки сорных растений содержат значительное количество энергии. Так, при системе нулевой обработки запасы энергии в послеуборочных растительных остатках сорняков составили 1820 МДж/га, в том числе пожнивных — 660 МДж/га и корневых — 1160. МДж/га, при поверхностной - 1130 МДж/га (470 и 660 МДж/га), при плоскорезной - 1430 МДж/га (570 и 860 МДж/га), при отвальной - 760 МДж/га (290 и 470 МДж/га) (табл. 4).

Аналогичная тенденция отмечена и в 1999 г. при анализе запасов энергии в растительных остатках озимой пшеницы и сорняков в ее посевах.

Таким образом, при минимализации механической обработки почвы энергетический потенциал пожнивно-корневых остатков сорняков заметно возрастает. Независимо от уровня интенсивности обработки почвы запасы энергии в корневых остатках сорняков были выше, чем в пожнивных.

Наиболее высокий энергетический потенциал растительных остатков вико-овсяной смеси и озимой пшеницы отмечен при системе чизелыюй обработки почвы (соответственно 5860 МДж/га и 2320 МДж/га).

Агротехническая и энергетическая эффективность

совершенствования системы обработки почвы в севооборотах

Результаты выполненных нами исследований свидетельствуют, что в зернотравяном и плодосменном севооборотах на фоне применения гербицидов, минимализация - основной и предпосевной обработки дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы путем замены традиционных приемов отвальной обработки безотвальными и совмещение предпосевной обработки почвы и посева зерновых культур за один проход комбинированного агрегата КА-3,6 обеспечивает уровень урожайности полевых культур не ниже уровня при традиционной в земледелии Нечерноземной зоны отвальной обработке, а в отдельные годы — существенное ее увеличение (табл. 5). Так, в зернотравяном севообороте в 1998 г. достоверное увеличение урожайности зеленой массы вико-овсяной смеси, а в 2000 г. — зерна овса по сравнению с контролем отмечено при системе чизельной обработки почвы.

Изучаемые системы обработки почвы не 'оказали существенного влияния на показатели качества зерна озимой пшеницы (натура, масса 1000 зерен, количество клейковины) и зерна овса (натура, масса 1000 зерен, содержание белка, пленчатость). •

Таблица 5

Действие разных систем обработки почвы в сочетании с гербицидами на урожайность полевых культур в зернотравяном и плодосменном севооборотах, ц/га

Система обработки почвы (фактор А) Зернотравяной севооборот (ВО Плодосменный севооборот (В;)

вико-овсяная смесь, 1998 г озимая пшеница, 1999 г овес, 2000 г вико-овсяная смесь 1998 г озимая пшеница, 1999г картофель 2000г

Отвальная (кон-

троль) 221 25,1 32 1 220 25 3 293,7

Нулевая 226 17 5 29 0 198 21,1 244,1

Поверхностная 200 28 2 30,2 201 28,5 269 1

Чизельная 2S4 29 3 34,9 220 30.5 334 «

Роторная 203 23,6 29,7 202 і 27,9 297,7

Плоскорезная 199 28,6 31,4 200 26 5 286 5

Сочетание отваль-

ной и нулевой 238 24,2 31,0 232 27.6 292 2

НСР05 А 22 5 60 2,6 22 5 60 47,7

В 90 1,6 - 1 90 1 6 -

В среднем за годы исследований (1998-2000 Iт) наиболее высокое энерго-содержшше основной продукции отмечено при системе чизелыюй обработки почвы, которая превышала по этому показателю контрольный варишгг на 2400 МДжуга Высоким энергосодержанием основной продукции полевых кулыур характеризовались также системы сочетания отвальной и кулевой (47,8 тыс МДно'га), поверхностной (47,2) и роторной обработки почвы (46,6) (табл 6)

Таолица 6

Ахроэнергетическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур при разных системах обработки почвы, среднее за 1998-2000 гг.

Система Энергосодер- Расход дизель- Энергоем- Коэффициент

жание основ- ного топлива кость 1 ц Энергетиче-

обработки ной продук- на 1 ц корм ед корм ед, ской эффек-

почвы ции, ХІ О3 основной про МДж тивности Ке

МДж/га духции кг

Отвальная (контроль) 46 1 2,31 670 1.52

Нутевая 43 7 1,73 651 1 М

Поверхностная 47 2 1,96 635 1,59

Чизельная •«8,5 2,13 6чЗ 1,61

Роторная 46 6 2 63 080 1 <3

Пло^ корсз ная 45 8 2 26 675 1 51

Сочетание и шальном

и нутевои 47 8 2 23 660 1 56

Наименьшей энергоемкостью 1 ц кормовых единиц характеризовались-системы поверхностной и чизельной обработки почвы (соответственно 635 и 643 МДж/ц). По показателю расхода дизельного топлива на 1 ц кормовых единиц преимущественное положение занимали системы нулевой (1,73 кг/ц) и поверхностной обработки почвы (1,96).

Наиболее высокие коэффициенты энергетической эффективности отмечены при системах чизельной и поверхностной обработки почвы (соответственно 1,61 и 1,59).

ВЫВОДЫ .

1. Эффективность регулирующего воздействия на сорный компонент агрофитоценоза изучаемых систем механической обработки дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы определяется глубиной заделки семян и вегетативных зачатков сорняков в обрабатываемом слое почвы. Системы минимальной обработки почвы с условными названиями нулевая, поверхностная, фрезерная минимальная и плоскорезная характеризуются более высоким, чем при отвальной системе обработки уровнем засоренности посевов в начале вегетации полевых культур, так как при этих системах обработки основная масса семян и вегетативных зачатков сорняков заделывается не глубоко (0-10 см), что способствует их раннему и интенсивному отрастанию.

2. Ответной реакцией сорного компонента агрофитоценоза на длительное (26-28 лет) воздействие систем минимальной обработки почвы в сочетании с гербицидами, в системе которых преобладали препараты группы 2,4-Д, было увеличение в агрофитоценозе доли многолетних корнеотпрысковых и корневищных сорняков (осот полевой, бодяк полевой, пырей ползучий, хвощ полевой), малолетних видов (пикульник зябра, виды горцев), а также других устойчивых к действию гербицидов этой группы сорных растений (до 6575% от общего числа сорняков в посевах).

3. Многолетнее (1973-1999 тт.) применение систем безотвальной обработки почвы (нулевая, поверхностная, чизельная, плоскорезная) в сочетании с гербицидами способствовует существенному уменьшению засоренности верхней части пахотного слоя почвы (0-10 см) семенами (за 27 лет в среднем на 60-70%) и органами вегетативного размножения (на 80-96%).

4. Применение гербицидов (2,4-ДА + лонтрел, диален-супер, зенкор, симазин) на фоне систем минимальной обработки способствует уменьшению засоренности посевов сельскохозяйственных культур до уровня традиционной системы отвальной обработки почвы.

5. В плодосменном севообороте при всех системах обработки почвы засоренность посевов полевых культур затри года исследований (1998-2000 гг.) была в среднем на 25-30% ниже, чем в зернотравяном (75% зерновых). Под действием плодосмена в агрофитоценозе уменьшилась доля наиболее вредоносных видов сорняков (пырей ползучий, бодяк полевой, хвощ полевой).

6. При низком уровне плодородия дерново-подзолистой почвы (фон без удобрений) заметно увеличивается • конкурентоспособность многолетних сорняков. При внесении полного минерального удобрения или в сочетании с

органическими (навоз, солома) засоренность посевов многолетними сорняками существенно снижалась при всех системах обработки почвы

7 Определена энергетическая эффективность применения разных систем обработки почвы, удобрений и гербицидов

- системы чизельной и поверхностной обработки почвы обеспечивают наиболее высокий коэффициент энергетической эффективности (1,61 и 1,59) и наименьшую энергоемкость получения основной продукции (635 и 643 МДж/ц),

- доля гербицидов в структуре суммарных энергозатрат на всю технологию возделывания культур не превышает 5% Наиболее высокая энергетическая эффективность применения гербицидов отмечается на фоне систем чизетьной и роторной обработки почвы (коэффициенты энергетической эффективности соответственно 1,75 и 1,70),

- среди изучаемых вариантов удобрений наиболее высокий энергетический эффект достигается на фоне полного минерального удобрения (2 МРК) или его сочетания с соломой

8 Разные по интенсивности и характеру воздействия на почву системы обработки оказывают неодинаковое воздействие на количество и качество растительных остатков культурных и сорных растений

- при минимализации механической обработки общее количество поступающих в почву растительных остатков кучьтурных и сорных растений возрастает по сравнению с отвальной обработкой,

- содержание элементов питания в пожнивно-корневых остатках полевых культур при разных системах обработки существенно не изменялось и составило (в среднем за 2 года) азо га - 1,25%, фосфора — 0,6б%, калия - 2,87%,

- при всех системах обработки почвы растительные остатки сорняков, особенно корневые, содержат значительно больше калия в сравнении с растительными остатками полевых культур,

- содержание азота в пожнивных остатках сорных растении при с тле мах нулевой и поверхностной обработки было на 20% выше, чем в пожнивных остатках озимой пшеницы и вико-овсяной смеси

9 При минимализации механической обработки почвы энергетический потенциал пожнивно-корневых остатков сорняков заметно во ¡растает Независимо от уровня интенсивности обработки почвы запасы энергии в корневых остатках сорняков были выше, чем в пожнивных.

Наиболее высокий энергетический потенциал растительных остатков вико-овсяной смеси и озимой пшеницы отмечен при системе чизельнои обработки почвы (соответственно 5860 и 2320 МДж/га)

10 'Урожайность сельскохозяйственных культур за годы исследовании (1998-2000 гг ) на фоне систем минимальной обработки, кроме нулевой, при применении удобрений и гербицидов не уступала уровшо урожайности при традиционной системе отвальной обработки почвы В зернотравяном и плодосменном севооборотах наиболее высокая урожайность полевых кутьтур по IV чена при системе чизельной обработки почвы

11. Энергосберегающие системы минимальной обработки почвы по своему влиянию на показатели качества зерна озимой пшеницы (натура, масса 1000 зерен, количество клейковины) и зерна овса (натура, масса 1000 зерен, содержание белка, пленчатость) не уступали варианту с системой отвальной-обработки почвы, а наибольшая натура зерна и масса 1000 зерен отмечены при системе чизельной обработки почвы. •

На дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Центрального района Нечерноземной зоны России при внесении удобрений на планируемый урожай и периодическом известковании в плодосменных, зернотравя-ных и зернопропашных севооборотах предлагается комплекс энергосберегающих мероприятий для повышения эффективности регулирующего воздействия на сорный компонент агрофитоценоза: . ,

— система обработки почвы, включающая лущение на глубину 8-10 см сразу после уборки однолетних трав и зерновых культур, чизелевание на 38-40 см под озимые зерновые и пропашные культуры; предпосевная обработка и одновременный посев зерновых культур и однолетних трав комбинированным агрегатом КА-3,6. При этом под ячмень и однолетние травы один раз в 2-3 года проводится зяблевая вспашка на глубину 20-22 см. После уборки пропашных культур (картофель) проводится мелкая основная обработка на глубину до 1012 см дисковыми или лемешными лущильниками;

- система гербицидов, включающая применение симазина (0,24 кг/га д.в.) сразу после посева, до появления всходов озимой пшеницы; 2,4-ДА + лонтрел (0,8 кг/га д.в. + 0,05 кг/га д.в.) или диален-супер (1,0 кг/га д.в.) в фазу кущения овса; зенкора (1,5 кг/га д.в.) сразу после посадки картофеля до появления всходов культуры.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Пупонин А.И., Захаренко A.B., Карабаев К.Т. Действие многолетнего применения систем обработки почвы и гербицидов на сорный компонент агрофитоценоза и урожайность полевых культур // Изв. ТСХА. — 1999. - № 3. - С.3-9.

2. Пупонин А.И., Захаренко A.B., Карабаев К.Т. Содержание элементов питания в растительных остатках компонентов агрофитоценоза и их энергетический потенциал при разных системах механической обработки почвы // Изв. ТСХА. -2000.-№ 3. - С.3-13.

3. Захаренко A.B., Карабаев К.Т. Биоэнергетический потенциал органического вещества дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы при минимализации ее механической обработки // Достижения науки и техники в АПК. - 2000. - № 9. -С.7-9. , ,..■-.. . • ..

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Объем 1,0 печ л

Зак. 215

Тираж 100экз

АНО «Издательство МСХА» 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44