Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ДЕЙСТВИЕ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ И УРОЖАЙНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ДЕЙСТВИЕ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ И УРОЖАЙНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ"

Л-зягзя

На правах рукописи

МАНИШКИН Сергей Геннадьевич

ДЕЙСТВИЕ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ И УРОЖАЙНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ

Специальность 06.01.01 - Общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2006

Работа выполнена на кафедре земледелия и МОД ФГОУ ВПО Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К А Тимирязева

Заслуженный деятель науки РФ, доктор Научный руководитель: сечьскохозяйственных наук, профессор

Геннадий Иванович Баздырев

Доктор сельскохозяйственных наук, Дмитрий Сергеевич Булгаков Официальные оппоненты: Кандидат сельскохозяйственных наук,

Михаил Степанович Раскин

Ведущая организация Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д Н Прянишникова (ВНИИА)

Защита состоится « » в на заседании

диссертационного совета К 220 043 01 при РГАУ-МСХА имени К А Тимирязева

Адрес 127550, Москва И-550, Типп кая ул , д , тет /факс 976-24-92

Ученый совет РГАУ-МСХА имен? I имирязева

С диссертацией можно ознакомиться . . ГШ РГАУ .-_ХА имени К А Тимирязева

Приглашаем вас принять участие в работе овета или . -"¡ть свой отзыв в двух экземплярах, заверенных герб< 1 печатью, г 1 адресу указанному выше

Автореферат разослан « $ » 20(

Ученый секретарь ^^

II

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Всемерное повышение плодородия почвы, охрана ее от эрозии и деградации, представляющее ухудшение качества окружающей среды, улучшение экологии агроландшафтов является основополагающим стратегическим направлением в современном земледелии (Н.А. Каштанов, 1995; А.А. Жученко, 2004; Г.И. Баздырев, 2005).

Одним из главных факторов деградации почв является эрозия. В настоящее время скорость прироста площадей эродированных почв в России оценивается в 0,36% в год, а в некоторых регионах она достигает 1%, что составляет 500 тыс. - 1 млн. га в год. За счет эрозии теряется значительное количество элементов питания. Ежегодно с пашни теряется 21,8 млн.т. почвы, с которыми отчуждается 310,1 тыс.т. гумуса; 16,5 тыс.т. азота; 13,6 тыс.т. фосфора и 255,1 тыс.т. калия (В.А. Ковда, 1981; И.С. Кочетов, 1999). В центральных районах Нечерноземной зоны действие длительного применения почвозащитных технологий, севооборота, комплексной химизации на эрозионные процессы изучено недостаточно и требуется проводить дополнительные исследования.

Исследования по теме диссертации являются составной частью Государственного контракта № 731/13 от 27.07.2004 г. с МСХ Российской Федерации "Проведение исследований и разработка ресурсосберегающих почвозащитных технологий обработки почвы и защиты сельскохозяйственных культур от сорных растений на эрозионноопасных землях Нечерноземной зоны".

Задачи исследований. С целью изучения закономерностей формирования стока талых вод и эффективности почвозащитных мероприятий в его регулировании в условиях Центрального Нечерноземья был заложен стационарный полевой опыт и поставлены следующие задачи:

1.Оценить роль метеорологических условий в развитии процессов водной эрозии почв.

2.Изучить влияние противоэрозионных обработок на поверхностный и внутрипочвенный сток, смыв почвы и продуктивность полевых культур.

3.Определить влияние противоэрозионных обработок на водный режим склоновых земель.

4.Изучить агрофизические свойства, дерново—подзолистой среднеэроди-рованной почвы и приемы восстановления ее плодородия.

5.Изучить действие почвозащитных технологий обработки почвы на агрохимические показатели ее плодородия.

6.Установить динамику изменения содержания органического вещества почвы при длительном цриШкешздгдо&ЗДОХАых технолог й обработки почвы. имени К.А. Тимирязева

ЦНБ имени Н И. Железнова Фонд научай л^терату^ №

СПИ !,»■»'• *--------

га

7 Определить агрономическую, экономическую и шергетическую эффективность противоэрозионных обработок

Научная новизна В условиях Центрального Нечерноземья дана сравнительная почвозащитная оценка противоэрозионных технологий механической обработки почв склонов разной крутизны Опредетено втияние метеорологических условий зимнего и ранневесеннего периодов на интенсивность развития процессов водной эрозии Наиболее эффективным почвозащитным приемом в сложных почвенно-климатических условиях формирования и прохождения стока тальк вод является шелевание, проведенное по фону зяблевой обработки при промерзании поверхности почвы на глубину 3-5 см

Апробация работы и публикации Результаты исследований доложены на научных конференциях РГАУ-МСХА им К А Тимирязева в 2003 2004, 2005 годах, Всероссийской конференции "Молодые ученые - сельскому хозяйству России'' Москва 2004год, Межрегиональной научно-практической конференции - Йошкар-Ола 2005 год По материалам диссертации опубликовано шесть статей

Объем работы Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, включает 22 таблицы, 28 рисунков и состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству и 17 приложений Список использованной литературы включает 150 источников, в т ч 17 иностранных авторов

Содержание работы.

Условия и методика проведения исследований.

Исстедования проводили в многолетнем полевом опыте М-ОЫ8-ОП «Разработка научных основ защиты почв от эрозии на склоновых землях в адаптивно-ландшафтном земледечии Нечерноземной зоны РФ» Опыт заложен осенью 1980 года профессором Кочетовым И С в Подольском районе Московской области, на опытном поле МСХА имени К А Тимирязева Схема двухфакторного опыта 6x2:

А. Система обработки В Крутизна склона

1 Вспашка 1 4°

2. Вспашка + шелевание 2 8°

3 Плоскорезная +- щелевание

4 Плоскорезная + чизелевание

5 Поверхностная +• щелевание

6 Поверхностная

Перед закладкой опыта был проведен уравнительный посев ячменя с последующим дробным учетом урожая На опыте развернут во времени пяти-

польный почвозащитный севооборот: овес; ячмень с подсевом многолетних трав; многолетние травы 1-го года пользования; многолетние травы 2-го года пользования; озимая пшеница. Повторность опыта трехкратная, число вариантов - 6, делянок — 36. Размещение вариантов методом организованных повторений. Экспозиция склона — южная, крутизна склонов 4е и 8°. Общая площадь делянок 1-го порядка (11,5 х 240 = 2760 м2), учетная - (4,2 х 240 = 1008 м2), 2-го порядка общая (11,5 х 120 = 1380 м2), учетная (4,2 х 120 = 504 м2). Учетная площадь стоковых площадок (120 х 10 = 1200 м2). Для изучения внутрипочвен-ного горизонтального стока заложены стационарные водобалансовые площадки (200 м2). Всего под опытом занято 6 га.

Исходная агрохимическая характеристика пахотного слоя следующая: С — 1,1%, N — 0,1%, рН — 6,0, гидролитическая кислотность около 2,5 мэкв, сумма поглощенных оснований - 26,4 мэкв, Р205 —16,5 мг, К20 - 10,2 мг на 100 г почвы.

Почвенный покров участка представлен сочетанием дерново-слабо- и среднеподзолистых почв с преобладанием первых. Отдельными пятнами встречаются дерново-подзолистые глееватые. Гранулометрический состав - от легко- до тяжелосуглинистого с преобладанием легко- и среднесуглинистого.

Предпосевная обработка почвы под изучаемые культуры, за исключением многолетних трав, включает дискование тяжелыми дисковыми боронами (БДТ-3), культивацию и обработку РВК-3,6 на глубину заделки семян. На вариантах вспашки с щелеванием и поверхностной со щелеванием нарезание щелей проводили при устойчивом промерзании почвы на глубину 3...5 см. На вариантах, включающих плоскорезную обработку в сочетании со щелеванием и чизелеванием, основная, обработка почвы проводилась в обычные сроки комбинированным агрегатом ПЩН-2,5. Все обработки и посев проводили поперек склона.

Анализы проводились по соответствующим методикам и ГОСТам. Программа исследований включала: измерение мощности снежного покрова и накопления влаги в нем, глубины промерзания и оттаивания почвы, учет поверхностного стока, в период таяния снега, в течение дня, с 6.00 до 24.00 — с помощью стационарных водосливов с углом выреза 90° конструкции почвенного института им. В.В. Докучаева. При этом учитывали объемы воды, поступающей с делянок и отбирали пробы на мутность в литровые полиэтиленовые бутылки. Учет внутрипочвенного стока, по слоям 0...20 и 0...50 см проводили на водоба-лансовых площадках, заложенных по схеме опыта, смыва почвы по мутности стоковой воды, плотности, влажности, водопроницаемости, содержание химических элементов почвы, энергетической и экономической эффективности про-тивоэрозионных обработок почвы. Образцы отбирали по горизонтам 0-10, 10-

20, 20-30 и 30-40 см Урожай учитывали сплошным методом со всей площади учетной делянки Данные урожая обработаны методом дисперсионного анализа для многофакторных опытов (Б А Доспехов, 1985)

Результаты исследовании 1. Роль метеорологических условий в развитии водной эрозии почвы.

Эрозия при снеготаянии отличается своей продолжительностью и занимает период от нескольких дней до нескольких недеть Формирование поверхностного стока талых вод, высота снежного покрова, глубина промерзания почвы, запасы воды в снеге, хотя незначительно отличались по изучаемым вариантам, имели определенные различия Существенное влияние на количественные и качественные характеристики факторов эрозии в годы проведения исследований 2002-2005 гг , оказали элементы склона (табл 1) 1 .Действие протпвоэрозионных обработок и крутизны склона на глубину

промерзания почвы (см), высоту снежного покрова (см) и запасы воды в снеге (мм), в среднем за 2003-2005 годы.

Высота Глубина Запасы во- 1

Варианты обработки (А) снежного промерзания ды в снеге, '

покрова, см почвы, см мм

Крутизна склона - 4° (В)

Вспашка (контроль) 34,2* 34.7* 73,8*

Вспашка — щелевание 32,9* 31,7* 76,5*

Плоскорезная ■+- щелевание 34,4* 32,0 75.8*

Плоскорезная + чизелевание 34,1 31,7* 75.7*

Поверхностная + щелевание 33,9 31,7* 74.4

Поверхностная 33,5 31,7* 73 0*

Крутизна склона — 8° (В)

Вспашка (контрочь) 30,7* 34.0* 78,4*

Вспашка + щелевание 29.4* 28,7* 72,9*

Плоскорезная + щетевание 29,8 32,3* 74,5

Плоскорезная + чизелевание 30.9' 34,7* 77 2'

Поверхностная + щетевание 31 3* 36,3* 77,9*

Поверхностная 31 6' 28,0 75,6*

нср05а 1,2 2,9 2,6

В 2,0 4.9 4,5

Стабильно отрицательные температуры воздуха в зимние периоды способствовали закреплению твердых осадков, в виде уплотненного снега, на изучаемых вариантах Разница между вариантами (в том числе и по элементам

склока) по высоте снега и запасам воды в нем не превышали 1-Зсм и 2-5мм соответственно. С увеличением крутизны склона с 4° до 8°, высота снежного покрова уменьшалась на 2-4 см, а запасы воды в нем увеличивались на 2-5 мм.

Нами выявлена корреляционная зависимость между этими факторами (высота снежного покрова и запасы воды в нем), по влиянию на эрозионные процессы за 2002-2005 гг. Коэффициенты корреляции: г = -0,89 и 0,33, показывают тесную обратную связь между высотой снежного покрова и поверхностного стока и среднюю прямую зависимость стока от запасов воды в снеге.

Промерзание почвы за исследуемый период в среднем было незначительным, существенных различий по вариантам обработки и крутизне склона не отмечено. Однако следует отметить, что на поверхностной обработке обоих склонов почва была менее выхоложена. Это зависело не только от сложения пахотного слоя по разным обработкам, но и наличия пожнивных остатков на поверхности почвы.

2. Влияние противоэрозионных обработок на поверхностный сток и смыв почвы.

Поверхностный сток талых вод формируется под влиянием внешних и внутренних факторов, находящихся между собой в неразрывной связи. Каждый год выделяется ведущий фактор формирования и количественные характеристики стока сильно изменяются. К внешним факторам стока талых вод можно отнеси уровень солнечной радиации, температуру воздуха, осадки и мощность снежного покрова. К внутренним - влажность почвы, глубину и степень промерзания, водопроницаемость и скорость оттаивания почвы.

На рисунке 1, представлено действие приемов обработки почвы на сток воды и смыв почвы в зависимости от крутизны склона.

ЭСток4 ¡^^вСтокв —*—Смыв 4 ---д---Смыв8

Вспаижа + Ппоскореэная +ГУюскорезная -ьПоверхностнаяПюерхностная шэлевание щелеванив чиэелевание +щзлевание

Рис.1 Действие почвозащитных технологий на сток, мм н смыв, т/га почвы.

Щелевание зяби, проведенное на глубину 38-40 см, при устойчивом промерзании почвы на 3-5 см на вспашке и поверхностной обработке было более эффективным почвозащитным приемом на склоне крутизной 4° Оно позволило уменьшить сток талых вод на 1,5-7,5%, а смыв почвы на 35% по сравнению с обычной вспашкой, плоскорезными и поверхностной обработками почвы, проводимыми без сочетания с щелеванием и чизелеванием Щелевание было эффективным на вариантах со вспашкой и плоскорезной обработками и на склоне крутизной 8°

Эрозионные процессы и их интенсивность на склонах с различной крутизной зависели не только от проведения специальных приемов по защите от эрозии, но и основных приемов по обработке почвы Так, максимальный сток талых вод - 22,6 мм, отмечен на плоскорезной обработке в сочетании с чизете-ванием, а смыв - 0,45 т/га на поверхностной обработке на склоне крутизной 8° С увеличением крутизны склона с 4° до 8° сток и смыв почвы возрастал в 2,5-3 раза, а смыв почвы в 7-9 раз Отмечается дифференциация стока и смыва почвы в зависимости от технологии обработки почвы с использованием орудий глубоко рыхляших почву (щелевание, чизелевание, плоскорезная обработки) Благодаря этому удалось добиться на изучаемых вариантах оценки стока и смыва почвы, характеризующийся как стабый (М Н Заславский, 1969)

3. Влияние противоэрозионных обработок на водный режим почвы и влагообеспечепность полевых культур.

В годы проведения исследований на водно-физические свойства почвы оказали влияние, прежде всего, складывающиеся погодные условия, приемы обработки почвы, водопроницаемость пахотного и подпахотного слоев, техно-тогии возделывания культур (рис 2,3)

Исследованиями установлено, что водопроницаемость пахотного горизонта на плоскорезной с чизелеванием и поверхностной обработках, в среднем ¡а 2003-2005 гг была выше на склоне 4° на 7-30%, а на склоне 8° - 4-30%, по сравнению с другими изучаемыми приемами обработки Это же подтверждают данные подпахотного горизонта, что можно объяснить изменениями в сложении пахотных и подпахотных слоев

Влагообеспеченность возделываемых культур позволяет оценить способность изучаемых вариантов аккумутировать влагу, накопленную в осенне-зимний период с дополнительным увлажнением во время вегетации

Вегетационный период 2003 года характеризовался как крайне засуш-тивый В этих условиях положительную роль сыграли глубокие безотвальные обработки почвы На посевах многолетних трав по плоскорезной обработке с чизелеванием дополнительно накопилось 24 мм влага — на склоне крутизной 4°,

а на склоне крутизной 8° запас продуктивной влаги увеличивался на 13 мм, составляя, в целом 188 и 173 мм соответственно. По оценке запасы продуктивной влаги характеризуются как очень хорошие.

Ш 2003г

В2004Г

I2005Г

Вспаижа

Вслацка* Ппоскореэная + Ппоскорезная + Поверхностная + Поверхностная (цэлевание щрлевание чизелевание идоевание

Рис2. Влияние противоэрозионных обработок на запас продуктивной влаги (в слое 0-100 см) в посевах полевых культур (мм), склон 4°

S 2003Г

12004Г

2005г

Вслаика Вспаижа + Плоскорезная + Ппоскорезная +■ Поверхностная Поверхностная

и£левание идоевание чизелевание +щелевание

РнсЗ. Влияние противоэрозионных обработок на запас продуктивной влаги (в слое 0-100 см) в посевах полевых культур (мм), склон 8°

В условиях 2004 года запас продуктивной влаги сформировался в основном в зимне-весенний период. Максимальное влагосодержание на склоне 4° отмечено так же на плоскорезной обработке с чизелеванием (187 мм), что на 7,5% выше контроля (вспашки), а на склоне 8° при поверхностной обработке с щелеванием (162 мм), 12,5% соответственно.

Выявленные закономерности подтвердились в 2005 году, который оказался крайне неблагоприятным для возделывания яровых зерновых. В посевах овса на поверхностной и поверхностной со щелеванием обработках почвы, содержание доступной влаги было выше контроля на 37 и 12 мм соответственно, на склоне крутизной 8°. Содержание продуктивной влаги на вспашке было 167

мм, что в последующем отразилось на уровне урожайности На этих вариантах был получен самый высокий урожай, который составил 2,57 и 2,20 т/га

При рассмотрении влагообеспеченности растений, немаловажное значение имеет и то, в каких стучаях продуктивная влага используется более рационально О рациональной продуктивности ее использования можно судить по величине коэффициента водопотребления Показатели коэффициентов во-допотребчения свидетельствуют о том, что на вариантах почвозащитных ресурсосберегающих поверхностных обработок расход продуктивной влаги значительно ниже, чем на остальных обработках Так, в среднем за три года на поверхностной обработке он составлял 614 м3/га на сктоне крутизной 4° и 640 м3/га на склоне 8°, а на обычной вспашке 748 и 721 м3/га соответственно

4. Влияние противоэрозионных обработок на агрофизические показатели почвы.

Характеризуя плодородие почвы и факторы, его обуставливающие, П А Костычев (1949) на первое место выдвигал физические свойства почвы, особенно птотность ее стожения И Б Ревут (1975) считал, что с плотностью сложения связан весь комплекс физических и биофизических процессов в почве

В годы исстедований установлено существенное уптотнение почвы, особенно в 2004 и 2005 годах, где ветичина средней плотности по отдетьным горизонтам, в среднем за вегетацию, достигала 1,51-1,55 г/см3 (табл 2) В 2003 г, при воздетывании многолетних трав, наоборот, отмечено существенное снижение средней плотности до 1,20 г/см3, она была близка к оптимальной Это объясняется рядом причин - немногочисленные осадки, промерзание почвы зимой, разуплотняющее действие корневой системой многолетних трав

В среднем за три года исстедований структурное состояние почвы по изучаемым обработкам было хорошим, что связано с возлечыванием в севообороте многолетних трав и культур сплошного сева Наибольшее количество агрономически ценных агрегатов содержалось при поверхностной обработке почвы обоих склонов (70,6 и 67,3%), что на 3-16% выше, чем на других изучаемых вариантах обработки С увеличением крутизны склона отмечено снижение коэффициента структурности в 1,2 раза, то есть уменьшение количества агрономически ценных агрегатов и увеличения не ценных

Определение водопрочности структуры, как качественная ее характеристика, показало определенную зависимость от приемов обработки почвы Установлено, что наиболее устойчива к воздействию воды почва на склоне 4°, при поверхностной обработке в сочетании с шелеванием (48,0%) плоскорезной с щелеванием (47,0%) и поверхностной (47,2%), а на склоне крутизной 8° наибольшее количество водопрочных агрегатов так же оказалось по поверхностной

2. Влияние противоэрозионных обработок на агрофизические __свойства почвы, в среднем за 2003-2005гг. _

Вариант обработки (А)

Плотность, г/см3

Агрономически ценные агрега-

Водопроч-ность, %

Водопро-I

I

ницаечость* мшмнн I

Крутизна склона 4° ( В>

Вспашка (контроль) 1 1,43 63,8 47,2 2,1

Вспашка + щелевание 1,42 63,0 45 5 1.9 1

Плоскорезная -+- щелевание 1,41 66.6 45,8 2.2

Плоскорезная -г чизедевшше 1.41 63.5 47.0 2.5

Поверхностная -1- щелевание 1 1.42 68,3 48 0 23

Поверхностная 1,44 70 6 47 2 2,7

Крутизна склона 8° (В)

Вспашка (контроль) 1 1.48 56 5 42,0 1,8

Вспашка - щелевание , 1,46 57.4 43 6 2,1

Плоскорезная + щелевание ' 1,46 60 2 43,8 25

Плоскорезная чизелевание 1.45 57.0 44.8 2,5

Поверхностная -1- щелевание 1 1,46 62,8 44 4 2,4

Поверхностная 1 1,49 67,3 42,0 2,6

НСРи< А 0,02 2,4 2,9 0,4

1 в | 0,04 4,2 5,0 07

со щелеванием (44,4%), плоскорезной со щелеванием (43,8%) и плоскорезной с чизелеванием (44,8%) С увеличением крутизны склона количество водопрочных агрегатов уменьшалось на 4-11° о На вариантах поверхностной обработки почвы без усиления почвозащитной роли щелеванием и чизелеванием отмечается максимальное их снижение (до 27,9%) на поверхностной обработке, что является следствием более интенсивного поверхностного стока и смыва почвы

5. Влияние противоэрозионных обработок на агрохимические показатели плодородия почвы.

Плодородие почвы традиционно и вполне обоснованно рассматривается в качестве основы национального богатства Наиболее важным показателем плодородия почвы является содержание гумуса С какой бы стороны мы ни рассматривали почву, всегда встает вопрос содержания гумуса и питательных веществ (ДН Прянишников, 1948, А М Лыков, 2004)

Результаты наших исследований, по определению содержания гумуса, показали существенное перераспределение по горизонтам пахотного слоя в за-

висимости от вариантов обработки (табл.3). Общие запасы гумуса в слое почвы 0-40 см колебались в пределах 85-105 т/га. Глубокая обработка с оборачиванием (вспашка), приводит к понижению содержания гумуса в верхнем 0-10 см слое, как на склоне крутизной 4° (на 8-19%), так и на склоне крутизной 8° (на 14-30%), по сравнению с поверхностной обработкой. На варианте обработки

3. Действие противоэрозионных приемов обработки на содержание гумуса (т/га), 2004 год

Вариант обработки (А) Слой почвы Элемент склона Среднее

Верх Середина Низ

Крутизна склона 4" (В)

Вспашка 0-10 29,0 31,5 33,3 31,3

10-20 31,5 30,2 33,8 31,8

20-40 33,2 37,2 39,0 36,5

0-40 93,6 98,9 106,1 99,5

Вспашка + щелевание 0-10 28,7 31,5 37,5 32,6

10-20 28,7 28,5 29,4 28,9

20-40 32,3 39,2 39,0 36,8

0-40 89,6 99,2 105,9 98,2

Поверхностная 0-10 31,5 39,0 38,3 36,3

10-20 29,7 24,9 32,1 28,9

20-40 26,3 38,1 37,4 33,9

0-40 87,5 102,0 107,7 99,1

Крутизна склона 8° (В)

Вспашка 0-10 26,6 27,9 27,9 27,5

10-20 30,5 28,1 28,1 28,9

20-40 28,5 33,3 36,5 32,8

0-40 85,5 89,3 92,4 89,1

Вспашка + щелевание 0-10 33,9 37,5 28,5 33,3

10-20 31,5 29,0 29,6 30,0

20-40 30,8 32,5 38,1 33,8

0-40 96,2 99,0 96,2 97,1

Поверхностная 0-10 38,0 37,2 32,3 35,8

10-20 26,6 29,6 29,1 28,4

20-40 24,9 24,3 34,8 28,0

0-40 89,4 91,1 96,2 92,2

нср05а В 3,1 3,8

почвы вспашка + щечевание наблюдалась та же тенденция, с той тишь разницей, что содержание гумуса было на 11,2% выше, на склоне 4" в нижнем его этементе и на 2,1 -25,6° о выше на протяжении всего склона 8° На детянках с поверхностной обработкой почвы произошло существенное увеличение содержания органического вещества в слое 0-10 см и составило 36,3 т/га на склоне крутизной 4", 35,Ь т/га на склоне крутизиои 8", что на 5,0 т и 8,3 т больше по сравнению со вспашкой Содержание органического вещества зависело от элементов склона, возрастая от 10 до 15 и даже 20 т в нижних этементах по сравнению с верхними

В более глубоких горизонтах 10-20 см, а тем более 20-40 см, отмечается уменьшение содержания гумуса Выявлено, что в подпахотном горизонте содержится больше гумуса на глубоких обработках, чем на поверхностной (на 2,9-20,8% на склоне крутизной 4° и на 4,7-27,1% на склоне крутизной 8°)

В общем, по стою 0-40 см видно, что общее содержание гумуса на склоне крутизной 4° выше на 2,3-20,6%, чем на склоне крутизной 8е В среднем на склоне крутизной 4° содержится 98,9 т гумуса, а на склоне 8° - 92,8 т, т е на 6,1т меньше

Содержание валового азота в дерново-подзолистой почве в стое 0-40 см в значитечьной мере зависит от способов обработки (табл 4)

4. Влияние противоэрозионных обработок на агрохимические _показатели почвы, в среднем в слое 0-40 см. 2003г._

Вариант обработки (А) N. % Р:05 мг/кг К20 мг/кг

Крутизна склона 4° (В)

Вспашка (контроль) 0,108 281 219 |

Вспашка + щелевание 0,114 261 234

Плоскорезная щелевание 0,106 271 217

Плоскорезная чизелевание 0.106 291 190

Поверхностная + щелевание 0,108 253 203

Поверхностная 0,112 252 230

Крутизна склона 8° (В)

Вспашка (контроль) 0,094 264 174

Вспашка + щелевание 0,106 274 181

Плоскорезная + щелевание 0 101 266 171

Плоскорезная +- чизелевание 0,102 267 181

Поверхностная ■+• щелевание 0,101 249 164

Поверхностная 0,094 249 196

НСР05 А 0,006 12 13

В 0,011 20 22

При плоскорезных обработках содержание азота резко снижается, на склоне крутизной 4°, и составляет 98,1% от его содержания при вспашке, 93,0% при вспашке с щелеванием, а при минимальных обработках это снижение менее значительно, и содержание азота приближалось к вариантам поверхностных обработок.

На склоне крутизной 8°, наметилась другая тенденция. Наибольшее содержание валового азота наблюдалось на варианте вспашка с щелеванием и составило 0,106%. Минимальное же содержание общего азота наблюдалось на вариантах поверхностной обработки и вспашки 0,094%. Это объясняется тем, что почва в этих вариантах более смыта. На остальных изучаемых почвозащитных обработках содержание азота находилось в интервале 0,101-0,102%.

Обработка почвы, внесение удобрений и другие приемы окультуривания почвы в нашем опыте способствовали различному распределению подвижного фосфора по изучаемым обработкам почвы. Наибольшее содержание фосфора было отмечено при плоскорезной обработке с чизелеванием (291 мг/кг) на склоне крутизной 4° и при вспашке с щелеванием (274 мг/кг) на склоне крутизной 8°. При длительном проведении глубоких обработок почвы (вспашка, плоскорезная) происходило накопление фосфорной кислоты в слое почвы 0-40 см. После многолетнего проведения поверхностных обработок содержание фосфорной кислоты в слое 0-40 см было несколько ниже, чем на контроле, на склоне крутизной 4° на 10,4%, на склоне крутизной 8° на 5,7%, что согласуется с интенсивностью жидкого и твердого стока на этих вариантах.

Содержание обменного калия в почве нашего опыта колебалось в пределах 164 — 234 мг/кг почвы. На склоне крутизной 4° максимальное содержание калия наблюдалось на вариантах поверхностной обработки (230 мг/кг) и вспашки с щелеванием (234 мг/кг), что на 6,4 - 18,8% больше чем на остальных изучаемых обработках. На склоне крутизной 8° наблюдалась такая же тенденция, с разницей в меньшем (на 15-23%) содержании обменного калия. Увеличение содержания обменного калия в слое 0-40 см при поверхностной обработке, вероятно, связано с тем, что в этом слое возрастает емкость почвенного поглощающего комплекса, и вымывание калия из всего 0-40 см слоя идет слабее, чем из этого же слоя при глубоких обработках почвы, где вымываемый из пахотного слоя калий меньше задерживается.

Результаты агрохимических исследований показывают, что содержание элементов питания на склоне крутизной 4" было на 15-25% выше, чем на склоне крутизной 8". Это объясняется и подтверждается тем, что почва на склоне 8° более смыта.

6. Действие противоэрозиопных обработок почвы на урожайность полевых культур Склоны разной крутизны и противоэрозионные обработки оказали существенное влияние на урожайность ячменя, многолетних трав, озимой пшеницы и овса (табл 5) Это связано с изменениями экологических условий, разным обеспечением культурных растений земными и космическими факторами жизни

5. Влияние противоэрозиопных обработок на ____урожайность полевых культур, т/га. _

Вариант обработки (А)

Ячмень + мн травы 2002 г

Мн травы 2003г

Оз пшеница 2004 г

Крутизна склона - 4° (В) _

Овес 2005г

Вспашка (контроль) 1,38 , 8,80 3.89 1.71

Вспашка + щетевание 1.49 9,07 3.93 2.04

Плоскорезная мцечевание 1.45 1 8.73 4,18 2.20

Плоскорезная - чизетевание 1,31 8.71 4 08 2.15

Поверхностная - щелевание 1 1 23 8 37 3 91 2,31

Поверхностная ' 1,35 9,34 1 3,99 2,44

Среднее 1 1,37 8,84 , 4,00 | 2,14

Крутизна склона - 8° (В)

Вспашка(контроль) 2 06 8,05 3,86 1.83

Вспашка + шетевание 2 03 8.60 4,12 1.88

Плоскорезная -щелевание 1,98 9.13 4 38 1.98

Плоскорезная - чизелевание 1,85 8.46 4,34 2,19

Поверхностная + шетебание 1,84 1 9.36 4,18 2,20

Поверхностная 1,98 1 9,00 ] 4 53 2.57

1 Среднее 1,96 8,77 1 4,24 ^ 2,11

НСР05 А В 0,16 | 0,51 0 28 | 0.98 0,18 1 0,10 0,31 | 0.17

Реакция культур на крутизну склонов была различной Ячмень и озимая пшеница с увеличением крутизны склона существенно увеличивали урожайность

Наибольшая урожайность зерна ячменя отмечена на склоне крутизной 8° при вспашке (2,06 т/га) Средняя урожайность на склоне крутизной 4° - 1,37 т с 1 га а склоне крутизной 8° — 1,96 т соответственно, что на 0,59 т выше Аналогичная тенденция отмечается в озимой пшенице, при существенной разнице урожая на склоне 4° - 4,0 т и на 8° - 4,2 т с 1 га, что можно объяснить изменением экологических условий Многолетние травы и овес практически не реагиро-

вали на крутизну склона, и их урожайность зависела от применяемых вариантов обработки почвы. .

Максимальный урожай многолетних трав, получен при поверхностной обработке с щелеванием (9,36 т/га), а минимальный (8,05 т/га) - при вспашке.

Максимальная урожайность озимой пшеницы отмечена на склоне крутизной 8° при поверхностной обработке - 4,53 т/га, а на склоне 4® при плоскорезной обработке с чизелеванием - 4,18 т/га. С увеличением крутизны склона продуктивность озимой пшеницы возрастала на 8 - 14%.

Влияние засухи в период вегетации овса не позволил реализовать его биологический потенциал продуктивности этой культуры. В этих условиях наибольший выход продукции отмечен при поверхностной обработке обоих склонов: 2,44 и 2,57 т/га соответственно. Близкие по значению показатели получены и при поверхностной обработке со щелеванием. По другим изучаемым вариантам урожайность овса была существенно ниже. Подтвердилась эффективность почвозащитных ресурсосберегающих технологий в экстремальных условиях (плоскорезная обработка и ее сочетание со щелеванием и чизелеванием).

Оценка продуктивности культур почвозащитного севооборота на склоновых землях при ежегодной оценке была сравнительно высокой и составила 4,25 — 4,74 т кормовых единиц с 1 га севооборотной площади на склоне крутизной 4° и 4,17 - 5,04 т корм.едУга на склоне крутизной 8°.

7. Экономическая и энергетическая эффективность противоэрозионных обработок почвы

В среднем за годы исследований максимальный выход продукции получен при выращивании озимой пшеницы: (4,56 т корм. ед./га), чистый доход, в ценах 2004 года (2706 руб/га), в условиях 2004 года и уровень рентабельности (66%) при меньших прямых затратах (4046 руб/га) и себестоимости за 1 т корм, ед. (945 руб), отмечены при поверхностной обработке на склоне крутизной 8е. На склоне крутизной 4° высокий выход продукции и чистого дохода получен на поверхностной обработке со щелеванием.

Замена вспашки поверхностной обработкой, привела к снижению расхода горючего на 29 кг/усл.эт.га на склоне крутизной 4° и 31 кг/усл.эт.га на склоне крутизной 8°. Однако длительное применение безотвальных обработок почвы (плоскорезная с щелеванием и плоскорезная с чизелеванием) привело к накоплению факторов ограничивающих урожайность возделываемых культур и их продуктивность в среднем за ротацию снижалась на 0,04, 0,15 т корм. ед./га на склоне крутизной 4° и на 0,26, 0,32 т корм. ед./га соответственно, на склоне крутизной 8°, по сравнению с поверхностной обработкой, а по сравнению с контролем повышалась на 0,31, 0,20 и 0,35, 0,29 т корм. ед./га соответственно.

Поэтому соотношение общего расхода энергии к выходу продукции увеличивается на этих вариантах на 0 6, 9,8% на склоне крутизной 4° и на 0,7, 7,9% соответственно на склоне крутизной 8°, в сравнении с контролем и уменьшается на 19 2, 26 7% и 23,5, 29,1% соответственно, по сравнению с поверхностной обработкой, т е расчет энергетической эффективности отражает отсутствие существенных различий между изучаемыми вариантами

С большой долей уверенности можно отметить перспективность щеле-вания, чизелевания, плоскорезной обработки и их сочетания на склоновых землях

ВЫВОДЫ

1 В устовиях Центрального района Нечерноземной зоны интенсивность эрозионных процессов на пахотных землях определяется характером предзимнего и зимнего периодов, состоянием поверхности почвы в период формирования и прохождения стока талых вод, мощностью снежного покрова, наличием растительного покрова, пожнивных остатков, запасов воды Запасы воды в сне ге в годы исследований составляли 70-80 мм

2 Неустойчивые зимы с положительными температурами воздуха и глубокими оттепелями способствуют образованию ледяной корки на поверхности почвы, что способствует дополнительным потерям талой воды и растворенных в ней питательных веществ Поверхностный сток усиливается, а внутри почвенный уменьшается, что существенно ухудшает влагообеспеченность и питательный режим культур в весенне-летний период

3 Максимальный сток талых вод (34,0 мм) отмечен при поверхностной обработке с щелеванием на склоне крутизной 8° За годы исследований, объем поверхностного стока талых вод колебался на склоне крутизной 4° - от 7,3 до 7,9 мм, на склоне крутизной 8° - от 17,4 до 22,6 мм и зависел от технологии обработки почвы

4 За годы исследований смыв почвы на склоне крутизной 4° составил по вспашке - 0,05 т/га, по вспашке с щелеванием 0,03 т/га, по плоскорезной с щелеванием - 0,05 т/га, по плоскорезной с чизелеванием - 0,03 т/га, по поверхностной с щелеванием — 0,03 т/га и по поверхностной - 0,05 т/га С увеличением крутизны склона смыв почвы возрастал при вспашке - на 0,22 т/га, при вспашке с щелеванием — на 0,19 т/га, при плоскорезной с щелеванием — на 0,16 т'га, при плоскорезной с чизелеванием - на 0,26 т/га, при поверхностной с щелеванием - на 0,31 т/га, при поверхностной - на 0,41 т/га Посевы клевера лугового и озимой пшеницы оказали заметное положительное влияние на снижение интенсивности процессов эрозии

5 Дискование в сочетании со щелеванием оказало наилучший почвозащитный эффект увеличивая водопроницаемость на 35 - 40%, по сравнению с

обычной вспашкой, способствуя лучшему поглощению атмосферных осадков и дополнительному (до 30 мм) накоплению и сохранению запасов доступной влаги в метровом слое почвы.

6. Сочетание щелевания или чизелевания с плоскорезной обработкой или вспашкой оказало положительное влияние на агрофизические показатели плодородия почвы: снижало величину плотности на 0,7-2,7%, улучшало структурное состояние почвы на 1,3-15,4% и ее водопрочность на 1,9-5,3%.

7. Воспроизводство и содержание химических элементов улучшалось как на склоне крутизной 4е, так и на склоне крутизной 8° по вспашке с щелева-нием. Ухудшение обеспечения подвижными элементами питания наблюдалось по поверхностной обработке с щелеванием независимо от величины склона. Оценивая содержание химических элементов на склонах можно отметить увеличение их содержания в 1,1-1,3 раза на склоне крутизной 4°, по сравнению со склоном крутизной 8®, что связано с большей смытостью этого склона и увеличением на нем эрозионных процессов.

8. Почвозащитные технологии обработки почвы, за счет перераспределения, способствуют увеличению содержания гумуса в слое 0-10 см на 7,5-11,4 т/га по поверхностной, чизельной, плоскорезной обработкам, по сравнению с контролем (вспашка). Полученные данные подтверждают положение о дифференциации частей пахотного слоя, определяя его гетерогенное или гомогенное строение.

9. Улучшение биологических, агрохимических и агрофизических показателей плодородия почвы за счет использования почвозащитного севооборота, почвозащитных технологий обработки почвы (вспашки, плоскорезной, поверхностной в сочетании с щелеванием и чизелеванием), позволяют получить 2,02,5 т яровых зерновых, 4,0-4,5 т озимой пшеницы и 8,5-9,4 т сена многолетних трав.

10. Экономический и энергетический эффекты оказались наиболее благоприятными на вариантах поверхностной обработки почвы, уровень рентабельности производства зерна озимой пшеницы составил 60%, коэффициент энергетической эффективности - 1,35 на склоне крутизной 4°, а на склоне 8° эти показатели составили - 66% и 1,27 соответственно. Перспективными энергосберегающими приемами по результатам наших исследований оказались - сочетание поверхностной обработки со щелеванием или чизелеванием.

Рекомендации производству

В целях сохранения почвы от разрушения водной эрозией необходимо использовать почвозащитные приемы основной обработки (вспашка, плоскорезная, поверхностная) в сочетании с щелеванием или чизелеванием. Щелева-

ние проводить на озимых или многолетних травах, а чизелевание на яровых зерновых Все приемы проводить поперек склона

Возможно использовать варианты ресурсосберегающих технологий -сочетание поверхностной обработки (дискование 6-8 см) со щелеванием на 4050 см

Почвозащитный севооборот и ресурсосберегающие технологии обработки почвы улучшают агрофизические, агрохимические и биологические показатели плодородия почвы, что позволяет получать урожаи- яровых зерновых -2,0-2,5 т с 1 га зерна, озимой пшеницы - 4,0-4,5 т, сена многолетних трав 9,0-9,5 тс 1 га

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

I. Белолюбцев А И, Осипов ВН, Савоськина OA, Манишкин С Г, Копылов Е В. Действие противоэрозионных обработок на изменение показателей плодородия почвы // Докл ТСХА - 2004 - Вып 276 - С 89-95

2 Манишкин С Г Влияние почвозащитных приемов на эрозионные процессы на склонах различной крутизны // Молодые ученые - сельскому хозяйству России / Сб матер Всеросс Конф - M . ФГНУ «Росинформагротех», 2004.-С 27-33

3. Белолюбцев А И , Манишкин С Г Действие почвозащитных приемов обработки почвы на эрозионные процессы дерново-подзолистой почвы // Дозсл ТСХА -2005 -Вып 277 -С 58-62

4 Баздырев Г.И , Манишкин С Г Влияние почвозащитных технологий на водный режим и агрофизические свойства почвы при возделывании озимой пшеницы // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства Мосоловские чтения / Материалы межрегиональной научно-практической конференции - Map roc ун-т -Йошкар-Ола - 2005 - Вып 7 С 57-62

5. Белолюбцев А.И, Манишкин С Г Обработка почвы при воздетыва-нии озимой пшеницы на склонах//Плодородие 2005. №5 С 30-31

6 Савоськина О А, Чебаненко С И, Манишкин С Г Действие почвозащитных обработок на распространение корневых гнилей в посевах озимой пшеницы // Второй Всероссийский съезд по защите растений Санкт-Петербург, 5-10 декабря 2005 Фитосанитарное оздоровление экосистем Т. 1 Санкт-Петербург, 2005 С. 90-92

Объем I 0 печ т

Зак 37

Центр оперативной полиграфии ФГОУ ВПО РГАУ - МСХА им К А Тимирязева 127550, Москва, ул Тимирязевская 44

Тир 100 экз