Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Дифференциация пахотного слоя при использовании современных энергосберегающих технологий обработки почвы

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Дифференциация пахотного слоя при использовании современных энергосберегающих технологий обработки почвы"

На правах рукописи

Новикова Анастасия Сергеевна

ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПАХОТНОГО СЛОЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СОВРЕМЕННЫХ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Специальность: 06.01.01 — общее земледелие, растениеводство

7 НОЯ 2013

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Орел-2013

005537461

Работа выполнена в 2010 - 2012 гг. на кафедре земледелие ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет».

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, зав. кафедрой земледелие ФГБОУ ВПО Орел ГАУ Лобков Василий Тихонович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор ФГБОУ ВПО Бел ГСХА имени В.Я. Горина Наумкин Виктор Николаевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, зав. кафедрой защиты растений и экотоксикологии ФГБОУ ВПО Орел ГАУ Лысенко Николай Николаевич

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Курская государственная

сельскохозяйственная академия» имени И.И. Иванова

10

Защита диссертации состоится «2 i » ноября 2013 года в 16_часов

на заседании диссертационного Совета ДМ 220.052.01 в Орловском государственном аграрном университете по адресу: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Орловского государственного аграрного университета (г. Орел, бульвар Победы, 19).

Просим принять участие в работе Совета или выслать свой отзыв на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью по адресу: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 220.052.01.

Факс: 8 (4862) 43-13-01; E-mail: dissovet-orelsau@yandex.ru

Автореферат разослан « {9 » октября 2013 г. и размещен на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» http:// www.orelsau.ru и сайте ВАК при Минобрнауки РФ http:// vak2.ed.gov.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор с.-х. наук, профессор

Л.П. Степанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современном земледелии широкое применение получают почвообрабатывающие орудия, позволяющие решать вопросы ресурсосбережения и сохранения почвенного покрова путем использования принципиально новых технологий механической обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур. Основу ресурсосберегающих технологий составляют прямой посев с использованием стерневых сеялок и минимальная обработка почвы комбинированными орудиями нового поколения.

В связи с недостаточным научно-исследовательским материалом, связанным с изучением влияния на почву новых приемов механической обработки необходимо углубленное изучение процессов и явлений, происходящих в почве. Среди них актуальным остается явление дифференциации пахотного слоя по плодородию, препятствующее формированию гомогенного пахотного слоя - одного из условий роста и развития культурных растений.

Имеющиеся к настоящему времени по этому вопросу немногочисленные данные касаются лишь традиционных технологий обработки почвы (И.П. Макаров, 2010; М.И. Сидоров, 1996; H.H. Картамышев, 2006; В.Т. Лобков, 1996; В.А. Гулидова, 2007 и другие).

Действие современных почвообрабатывающих машин на дифференциацию пахотного слоя почвы остается во многом неясным. В связи с этим избранное направление исследований является актуальным.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы» (утверждена постановлением Правительства РФ от 17.10.2006 г. № 613).

Цель исследований заключалась в комплексной оценке технологий основной обработки темно-серой лесной почвы современными почвообрабатывающими агрегатами и ее влияние на дифференциацию пахотного слоя, агрофизические, агрохимические и биологические свойства почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур в северной части Центрально-Черноземного региона.

Задачи исследований включали:

- изучение дифференциации пахотного слоя по плодородию под влиянием ресурсосберегающих технологий обработки почвы;

- определение влияния основной обработки почвы на изменения агрофизических, биологических и агрохимических показателей плодородия в профиле пахотного горизонта темно-серой лесной почвы;

-выявление закономерности равномерности посева и продуктивности сельскохозяйственных культур под воздействием способов основной обработки почвы;

- оценку экономической и агроэнергетической эффективности применения современных технологий обработки почвы.

Научная новизна исследований. Впервые проведены исследования влияния современных энергосберегающих технологий обработки почвы на дифференциацию биологических и агрохимических показателей плодородия темно-серой лесной почвы в условиях Орловской области. Предложен производству почвообрабатывающий комбинированный агрегат КОБ 3,7, позволяющий сохранять плодородие почвы, получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур при сокращении материальных и энергетических затрат на производство продукции растениеводства.

Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. Полученные научные данные по воздействию технологий обработки почвы с использованием современных почвообрабатывающих орудий на плодородие темно-серой лесной почвы используются в хозяйственной деятельности ООО «Сельхозпродукт» Волховского района Орловской области и в ФГУП «Стрелецкое» Россельхозакадемии при возделывании зерновых и крупяных культур.

Основные положения, выносимые на защиту:

- воздействие основной обработки почвы на агрофизические показатели плодородия темно-серой лесной почвы;

- влияние технологий обработки почвы на дифференциацию биологических и агрохимических показателей плодородия пахотного слоя почвы;

- влияние ресурсосберегающих технологий обработки почвы на дифференциацию пахотного слоя по плодородию;

- воздействие основной обработки почвы на фитосанитарное состояние посевов;

- зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от способа основной обработки почвы;

- эффективность возделывания культур при применении ресурсосберегающих обработок темно-серой лесной почвы.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Международных, Всероссийских и Региональных научно-практических конференциях: Орел ГАУ (Орел, 2010-2012 гг.); "Аграрная наука - основа инновационного развития АПК» (Курган, 2011 г.); «Инновации молодых учёных аграрных вузов - агропромышленному комплексу Сибирского региона» (Омск, 2011 г.); «Молодежная наука 2012: технологии, инновации» (Пермь, 2012 г.); «Аграрная наука: современные проблемы и перспективы развития» (Махачкала, 2012 г), а также на конкурсах «Инновации молодых ученых — в агропромышленный комплекс» и «Научно - техническое творчество молодежи - 2012».

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 13 работах, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Личное участие автора. Диссертация написана по материалам собственных исследований. Автор принимал активное участие в закладке опытов, выполнял самостоятельную работу по сбору экспериментального материала, статистическую обработку данных и их анализ. Достоверность основных выводов и предложений производству подтверждена экспериментальными исследованиями, которые проводились на основе утвержденных методик.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 130 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, 4 глав, выводов и практических рекомендаций производству, содержит 20 таблиц, 6 рисунков, 1 схему и 10 приложений. Список литературы представлен 221 источником, в том числе 15 на иностранном языке.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю -доктору сельскохозяйственных наук, профессору Лобкову Василию Тихоновичу за научное руководство, консультации по обсуждаемым в данной работе вопросам, неоценимую помощь и поддержку в подготовке и написании диссертационной работы.

Автор признателен ведущему научному сотруднику лаборатории генетики и биотехнологии ГНУ ВНИИЗБК Россельхозакадемии кандидату сельскохозяйственных наук Васильчикову Андрею Геннадьевичу за сотрудничество и помощь в проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

На основе анализа отечественной и зарубежной литературы изложена история развития энергосберегающей обработки почвы, показано, что вопрос дифференциации пахотного слоя при использовании энергосберегающих технологий обработки почвы современными почвообрабатывающими агрегатами мало изучен. Это создает проблемы с теоретическим обоснованием применения современных почвообрабатывающих орудий в земледелии и их влияние на дифференциацию пахотного слоя почвы.

2. УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 2010...2012 гг. на опытном поле Орел ГАУ в учхозе «Лавровский» на стационарном опыте кафедры земледелие по изучению технологий обработки почвы с использованием современных почвообрабатывающих орудий.

Почва опытного поля тёмно-серая лесная среднесуглинистая, средней окулыуренности, содержание в пахотном слое гумуса 4,3%, подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсанову) 12,5 мг и 7,5 мг/100 г а.с.п., pH солевой вытяжки - 5,3.

Метеорологические условия в 2010 году характеризуются аномально жаркими, 2011... 2012 годы были близки к среднемноголетним климатическим значениям. Полученные в исследованиях данные позволили достаточно объективно оценить влияние технологий обработки почвы с использованием современных почвообрабатывающих орудий на дифференциацию пахотного горизонта почвы.

Исследовались следующие технологии обработки почвы:

1. Вспашка ПЛН 3-35 без предплужников (контроль) на глубину 2022 см.

2. Вспашка оборотным плугом Евро Диамант 10 фирмы LEMKEN (Германия) с предплужниками на глубину 20-22 см.

3. Обработка комбинированным орудием KOS 3,7 фирмы UNIA (Польша) на глубину 14-16 см.

4. Плоскорезная обработка КПШ 5 + игольчатые катки на глубину 1416 см.

5. Нулевая обработка, посев посевным комплексом John Deere 730.

Общая площадь стационарного опыта - 6 га. Размер учетной делянки

40 м2, повторность трехкратная.

Изучался зернотравянопропашной севооборот во времени: горохо-овсяная смесь на зеленую массу (горох полевой - Алла, овес - Привет) -озимая пшеница (Московская 39) - просо (Квартет).

При проведении исследований влияния технологий обработки почвы с использованием современных почвообрабатывающих орудий на дифференциацию пахотного слоя темно-серой лесной почвы определяли:

1. Агрофизические свойства почвы (Б.А. Доспехов, 1987):

- структурно-агрегатный состав - метод сухого просеивания по Н.И. Савинову;

- плотность сложения почвы- объемный бур H.A. Качинского.

2. Агрохимические свойства почвы (В.Г. Минеев, 2001):

- подвижные формы фосфора и обменного калия - по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО;

- нитратный азот - по методу Грандваль-Ляжу.

3. Биологические показатели плодородия пахотного слоя почвы:

активность ферментов (каталаза, уреаза, инвертаза) фотоколориметрическим методом (А.Ш. Галстян, 1974);

численность основных физиологических групп почвенных микроорганизмов - посевом на соответствующие твердые питательные среды (ВНИИСХМ, 1987 г.);

- токсичность почвы (Опытное дело в полеводстве, 1982).

4. В ходе проведения лабораторно-вегетационных опытов по установлению дифференциации плодородия пахотного слоя определялись:

- энергия прорастания (Н.В. Парахин, 2009);

- биометрические показатели растений ячменя (С.А. Тарасенко, 1995).

5. Количество сорной растительности на закрепленных площадках.

6. Биологический урожай сельскохозяйственных культур («Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур», 1972).

7. Экономическая и агроэнергетическая эффективность применения исследуемых технологий обработки почвы - на основании рассчитанных технологических карт (В.Т. Водянников, 2007; Н.В. Парахин, 2009).

3. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ПО ПАХОТНОМУ ГОРИЗОНТУ ТЕМНО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ

Проведенные исследования в стационарном полевом опыте по изучению технологий обработки темно-серой лесной почвы с использованием современных почвообрабатывающих орудий в северной части Центрально-Черноземного региона показывают, что они по-разному влияли на показатели плодородия.

Агрофизическое обоснование совершенствования основной обработки темно-серой лесной почвы. Агрофизические свойства темно-серой лесной почвы определяются способами основной обработки почвы и применяемыми почвообрабатывающими орудиями.

Проведенные нами исследования плотности сложения в пахотном горизонте почвы в течение 3 лет показали, что на отвальных обработках отмечалось оптимальное значение показателя и в фазу кущения культур составило 1,06 г/см3, созревания - 1,21 г/см3. Применение плоскорезной и нулевой обработки почвы приводило к повышению плотности сложения в фазу кущения до 1,18... 1,20 г/см3 и перед уборкой - 1,28... 1,29 г/см3. При этом наименьшая плотность сложения почвы наблюдалась в варианте обработки почвы комбинированным агрегатом KOS 3,7 - 1,12...1,23 г/см3 (табл. 1).

Таблица 1 - Влияние основной обработки на агрофизические свойства _темно-серой лесной почвы (среднее за 2010 - 2012 гг.)_

Вариант опыта Показатели

Плотность сложения, г/см3 Содержание агрономии-чески ценных агрегатов, % Коэффициент структурно сти

фаза развития культур

кущение перед уборкой

вспашка ПЛН 3-35 (контроль) 1,08 1,22 74,5 2,82

вспашка плугом Евро Диамант 10 1,04 1,20 75,7 2,90

обработка комбинированным агрегатом KOS 3,7 1,12 1,23 79,6 3,38

плоскорезная обработка КПШ 5 1,18 1,28 78,3 3,19

нулевая обработка 1,20 1,29 80,6 3,87

НСР05 0,07 0,05 0,43 0,10

Структурно-агрегатный состав характеризует сложение почвы, устойчивость ее к уплотнению, оптимизирует почвенные режимы и во многом определяет продуктивность сельскохозяйственных культур.

В результате исследований темно-серой лесной почвы наиболее высокое количество агрономически ценных агрегатов размером 0,25-10 мм и коэффициент структурности отмечались после применения нулевой обработки почвы (80,6% и 3,87), комбинированного орудия КОБ 3,7 (79,6% и 3,38) и плоскореза (78,3% и 3,19), за счет меньшего разрушения и распыления почвенных агрегатов.

Минимальное количество агрономически ценных агрегатов и коэффициент структурности под посевами сельскохозяйственных культур наблюдались в варианте вспашка ПЛН 3-35 (контроль) 74,5% и 2,82, а вариант вспашка оборотным плугом Евро Диамант 10 незначительно их повышал на 1,2% и 0,08.

Дифференциация биологических показателей плодородия под влиянием энергосберегающих технологий обработки почвы. Показатели биологической активности почвы (ферментативная активность, структура микробиоценоза и токсичность) дают ценную информацию об экологических условиях среды производства продукции растениеводства. Их изучение приобретает большое значение при переходе на энергосберегающие технологии обработки почвы.

К росту ферментативного потенциала приводит система обработки почвы, способная улучшать агрофизические свойства, микробиологическую деятельность и плодородие почвы в целом (табл. 2).

Таблица 2 - Влияние технологий обработки почвы на активность почвенных _ферментов (среднее за 2010 - 2012 гг.), мкМ/час 1 г а.с.п._

Вариант опыта Слой отбора почвенной пробы, см

0-5 5-10 10-15 15-20 0-20

Инвертаза

вспашка ПЛН 3-35 (контроль) 28,40 28,35 28,30 28,75 28,49

вспашка Евро Диамант 10 27,89 27,86 27,90 28,32 28,03

обработка KOS 3,7 32,70 32,66 31,30 24,68 30,87

обработка КПШ 5 32,26 31,40 30,52 24,30 29,32

нулевая обработка 32,76 30,71 22,07 18,35 23,99

НСР05 1,87

Уреаза

вспашка ПЛН 3-35 (контроль) 8,97 8,24 8,03 7,99 8,31

вспашка Евро Диамант 10 8,93 8,07 8,05 8,08 8,24

обработка KOS 3,7 7,24 6,46 6,27 4,32 6,16

обработка КПШ 5 6,99 6,18 5,88 4,19 5,81

нулевая обработка 6,74 6,21 5,31 3,81 5,54

HCPos 0,32

Катал аза

вспашка ПЛН 3-35 (контроль) 794,8 792,5 809,2 813,3 802,3

вспашка Евро Диамант 10 796,5 795,5 804,8 814,9 802,4

обработка KOS 3,7 783,5 771,7 768,3 757,6 770,0

обработка КПШ 5 781,9 769,2 765,3 756,9 768,0

нулевая обработка 784,2 761,3 730,6 718,9 749,2

НСР05 12,18

Применение комбинированного орудия KOS 3,7 и плоскореза КПШ 5 с уменьшением глубины обрабатываемого слоя способствовало понижению активности почвенных ферментов. Особенно в слое почвы 15-20 см, инвертазы на 4,07...4,45; уреазы - 3,67...3,80 и каталазы - 55,7...56,4 мкМ/час I г, по отношению к контролю, что свидетельствует о дифференциации активности ферментов по пахотному горизонту почвы.

Применение почвообрабатывающего комбинированного орудия KOS 3,7 приводило к повышению активности ферментов на фоне плоскорезной и нулевой обработок почвы.

При отвальных обработках активность ферментов по пахотному горизонту более равномерна по сравнению с минимальными обработками почвы.

Другой важный показатель биологической активности - численность микроорганизмов и ее изменение по слоям пахотного горизонта.

Таблица 3 - Влияние технологий обработки почвы на количество

колоний микроорганизмов (среднее за 2010 - 2012 гг.), КОЕ/1 г а.с.п.

Вариант опыта Глубина отбора почвенного образца, см

0-5 5-10 10-15 15-20 0-20

п рибная микрофлора

вспашка Евро Диамант 10 18,71 18,30 22,12 23,05 20,55

Обработка КПШ 5 17,87 17,55 14,52 10,58 15,13

нулевая обработка 13,02 12,76 10,12 8,02 10,98

НСР05 2,12

сапрофитные бактерии

вспашка Евро Диамант 10 12,89 13,08 13,67 13,67 13,33

обработка КПШ 5 13,94 12,28 12,15 9,22 11,90

нулевая обработка 6,61 5,94 5,53 4,56 5,66

НСР05 2,04

гетеротрофные бактерии

вспашка Евро Диамант 10 14,41 14,55 15,60 15,25 14,95

обработка КПШ 5 14,63 13,54 13,75 10,00 12,98

нулевая обработка 7,28 6,76 5,77 4,21 6,01

НСР05 1,33

Микробиологическая активность почвы зависит от климатических условий, массы пожнивных и корневых остатков поступающих в разные горизонты почвы под влиянием обработки почвы.

Более благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов создаются на вспашке оборотным плуг ом Евро Диамант 10.

В среднем за 3 года исследований количество грибной микрофлоры в варианте вспашки оборотным плугом Евро Диамант 10 выше на 23,7...46,6%, сапрофитных - 10,7...57,5% и гетеротрофных - 13,2...59,8% бактерий, чем по плоскорезной и нулевой обработкам почвы.

При этом в варианте плоскорезной и нулевой обработках почвы наблюдалось повышение количества колоний микроорганизмов в верхнем десятисантиметровом слое, что говорит о дифференциации по плодородию пахотного слоя.

О высокой минерализующей способности микроорганизмов темно-серой лесной почвы свидетельствует коэффициент гумификации. Максимален коэффициент в варианте вспашки оборотным плугом Евро

Диамант 10 - 1,12, при плоскорезной обработке почвы снижается до 1,09 и нулевой-1,08.

Численность микроорганизмов и биологические особенности возделываемых растений влияют на токсичность почвы (процент не проросших семян тест-культуры).

В результате исследований было установлено, что наибольшая токсичность в фазу кущения исследуемых культур формировалась на почве с нулевой обработкой — 26%, а наименьшая на отвальной обработке почвы-14,5%. Обработка почвы плоскорезом (25%) и комбинированным агрегатом (20%) занимают промежуточное положение, за счет повышения содержания гумусовых соединений.

Дифференциация агрохимических показателей плодородия пахотного слоя при различных способах основной обработки почвы. Способы обработки почвы, оказывая влияние на биологические свойства почвы и по-разному перемещая слои, оказывают влияние на содержание нитратного азота, подвижного фосфора и обменного калия.

Применение отвальной обработки почвы приводит к более выровненному содержанию минеральных элементов по пахотному слою почвы. Поверхностная обработка почвы приводит к накоплению элементов минерального питания в верхних слоях, а в нижних сокращению -дифференциации (табл. 4).

Таблица 4 - Влияние основной обработки почвы на содержание элементов _минерального питания (среднее за 2010 - 2012 гг.)_

Вариант опыта Макроэлементы

нитратный азот, мг/кг подвижный фосфор, мг/100 г обменный калий, мг/100 г

Слой отбора почвенной пробы, см

0-10 10-20 0-10 10-20 0-10 10-20

вспашка ПЛН 3-35 (контроль) 8,7 9,2 11,6 12,3 5,3 6,6

вспашка Евро Диамант 10 8,8 9,3 11,9 12,4 5,5 6,4

обработка KOS 3,7 9,3 8,3 12,5 11,7 6,7 5,7

плоскорезная обработка КПП! 5 8,6 8,0 12,4 10,4 6,5 5,7

нулевая обработка 5,8 5,4 11,4 9,5 6,3 5,4

НСР05 0,35 0,24 0,32 0,22 0,43 0,37

В проведенных исследованиях по определению содержания нитратного азота было выявлено наибольшее его количество в нижней части пахотного горизонта почвы при применении оборотного плуга Евро Диамант 10 - 9,3 и ПЛН 3-35 (контроль) — 9,2 мг/кг. Этому способствовало создание в почве наилучших агрофизических свойств, не замедляющих процессы жизнедеятельности микроорганизмов, повышающих мобилизацию азота и минерализацию растительных остатков.

Среди энергосберегающих обработок почвы наибольшее количество нитратного азота отмечалось в варианте с обработкой почвы комбинированным орудием KOS 3,7 - 9,3...8,3 мг/кг, а наименьшее в варианте нулевой обработки почвы 5,8...5,4 мг/кг.

Содержание подвижного фосфора и обменного калия в зависимости от применяемого способа энергосберегающей обработки почвы показало, что в слое почвы 0-10 см происходит их накопление. В варианте опыта с комбинированным агрегатом KOS 3,7 и плоскорезом КПШ 5 подвижного фосфора содержалось 12,5... 11,05 мг/100 г и обменного калия 6,6...5,7 мг/100 г, нулевой обработки почвы 11,4...9,5 и 6,3...5,4 мг/100 г.

При отвальной обработке почвы по содержанию подвижного фосфора и обменного калия наблюдалось повышение их в нижнем слое, где содержание находилось в пределах 11,8... 12,2 и 5,4...6,5 мг/100 г.

Таким образом, при поверхностной и нулевой обработке почвы возникает дифференциация по агрохимическим показателям плодородия пахотного горизонта темно-серой лесной почвы.

Проявление дифференциации плодородия пахотного слоя при различных способах обработки почвы: результаты лабораторно-вегетационных опытов. С целью выявления дифференциации плодородия пахотного слоя в 2011-2012 годах на почве, отобранной послойно с вариантов плоскорезной и нулевой обработок проводились лабораторно-вегетационные опыты по выращиванию растений ячменя в растильнях (табл. 5).

В процессе роста и развития растений определяли: энергию прорастания и всхожесть семян, биометрические показатели (площадь и толщину листовой пластинки, количество устьиц и высоту растений).

Обобщая полученные данные при выращивании ячменя на почве, отобранной с неодинаковой глубины по различным вариантам обработки, наблюдались заметные различия. В варианте с обработкой плоскорезом наблюдались наилучшие показатели по сравнению с нулевой обработкой, что свидетельствует о большем плодородии почвы.

Таблица 5 - Воздействие способов обработки почвы на энергию прорастания и биометрические показатели __растений ячменя (среднее за 2011 - 2012 гг.) __

Показатели День роста в Глубина взятия почвенной пробы, см НСРоз

растильнях 0-5 5-10 10-15 15-20 0-20

Энергия прорастания семян, % 7 62,9 / 68,6 62,8/63,6 60,7 / 57,4 59,3 / 52,9 61,3/60,5 1,11

5 1,6/1,84 1,4/1,75 2,8/ 1,08 2,4/2,1 1,99/1,63 1,32

Площадь листовой пластинки, см2 7 3,5/4,0 4,4/3,7 5,4/3,6 5,8/4,0 4,76/3,81 1,57

15 4,1 /4,7 6,3/4,5 7,1/4,3 7,6/3,5 6,27/4,25 1,78

Количество устьиц листовой пластинки, шт./мм2 15 83,4/90,7 91,1/85,3 100,2 /83,1 100,3/81,6 93,75 /85,17 1,84

Толщина листовой пластинки, мкм 15 31,16/33,47 32,63 /33,66 29,05/28,59 28,17/27,18 30,18/30,69 1,25

5 7,8/8,8 7,5/7,6 7,3 / 7,3 7,1/6,8 7,40 / 7,59 1,10

Высота растений, см 7 14,8/14,6 13,7/13,06 13,9/13,4 12,9/12,7 13,81/13,41 1,28

15 21,5/20,3 21,8/18,9 22,7 /17,3 22,0 / 16,9 21,99/18,30 1,05

Примечание: над чертой - обработка почвы плоскорезом: под чертой - нулевая обработка почвы.

Влияние способов обработки почвы на фитосанитарное состояние посевов. По нашим данным засорённость посевов зависела от климатических условий в период вегетации и варианта основной обработки почвы, а так же конкурентной способности возделываемой культуры (табл. 6).

Учет засорённости посевов показал прогрессивное повышение количества сорной растительности при применении энергосберегающих обработок почвы.

Таблица 6 - Влияние способов основной обработки почвы на количество сорной растительности (2010 - 2012 гг.), шт./м2

Вариант опыта Год проведения исследований

2010 2011 2012

вспашка ПЛН 3-35 (контроль) 68/77 58/60 30/12

вспашка Евро ДиамантЮ 57/80 52/50 27/11

обработка комбинированным орудием KOS 3,7 65/71 72/81 56/30

плоскорезная обработка КПШ 5 73/80 95/100 60/37

нулевая обработка 180/182 140/141 65/43

НСР05 6,8/9,0 6,6 / 6,9 4,9 / 4,4

Примечание: над чертой — фаза выхода в трубку; под чертой - перед уборкой.

Так, при обработке почвы комбинированным орудием KOS 3,7 количество сорной растительности повысилось в 2011-2012 гг. в фазу выхода в трубку на 14...26 шт./м2, а перед уборкой - 21...28 шт./м2 и плоскорезом КПШ 5 — 37...30 шт./м2 и 40...35 шт./м2, по сравнению с контрольным вариантом. В большей степени засоренность посевов возросла в варианте нулевой обработки почвы, где показатель превышал контрольный вариант в 2-2,5 раза.

Отвальные вспашки способствовали меньшему распространению сорной растительности и являлись эффективными в подавлении их численности.

^ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ

ПОЧВЫ

В современных условиях в первоочередную задачу сельскохозяйственного производства входит получение максимальной экономической эффективности применяемых технологий, достигаемой повышением продуктивности при оптимизации затрат. Для практической реализации изучаемых способов основной обработки почвы нужно учитывать экономические и энергетические показатели возделывания культур.

Проведенные исследования по влиянию технологий обработки почвы на продуктивность сельскохозяйственных культур показали, что они по-разному отзываются на системы основной обработки почвы.

Как показали исследования, отвальные обработки почвы являлись наиболее эффективными способами при возделывании горохо-овсяной смеси, озимой пшеницы и проса, так как в варианте ПЛН 3-35 (контроль) продуктивность составила 55,8, 30,5 и 26,8 ц/га, а оборотного плуга Евро Диамант 10 - 55,4, 30,0 и 27,1 ц/га.

В варианте комбинированного агрегата KOS 3,7 отмечалась близкая урожайность горохо-овсяной смеси, озимой пшеницы и проса с контролем -54,5, 30,3 и 25,9 ц/га, а вариант плоскорезной обработки понижал продуктивность культур до 52,8, 29,6 и 25,1 ц/га, соответственно.

Данные проведенных нами исследований показывают, что наименьшая урожайность горохо-овсяной смеси, озимой пшеницы и проса формировалась в варианте нулевой обработке почвы и была меньше на 18,7; 10,5 и 9,6% контроля, из-за высокой засоренности и отставания культур в росте и развитии.

Таким образом, проведенные исследования по выявлению наиболее эффективных способов обработки почвы на продуктивность культур доказывают, что под исследуемые культуры можно применять энергосберегающие способы обработки почвы.

Экономическая эффективность. При возделывании сельскохозяйственных культур наибольшие прямые затраты наблюдались по отвальной обработке почвы. Так, на возделывание горохо-овсяной смеси на зеленую массу на вспашке оборотным плугом они составили 9810,7 руб./га и на контроле - 9780,93 руб./га; озимой пшеницы - 11707,0 и 11653,0 руб./га; проса - 13000,0 и 12460,0 руб./га.

При определении прямых затрат на минимальных способах при возделывании горохо-овсяной смеси на зеленую массу выявлено, что вариант комбинированного агрегата KOS 3,7 имел наибольшее значение - 9725,1 руб./га, а на варианте КПШ 5 отмечалось снижение до 9450,0 руб./га; озимой пшеницы - 11518 и 11308,0 руб./га; проса - 12368,0 и 12310,0 руб./га.

Наименьшие затраты складывались на нулевой обработке почвы на возделывание горохо-овсяной смеси - 8134,0 руб./га; озимой пшеницы -10259,0 руб./га и проса - 12050,0 руб./га.

Отвальные обработки почвы имели близкие значения себестоимости при возделывании горохо-овсяной смеси - 175,3 руб., озимой пшеницы — 386,2 и проса - 472,32 руб.. Наибольшая себестоимость наблюдалась на энергосберегающей обработке почвы и в среднем составила 178,9 руб., 379,5 руб. и 483,0 руб., соответственно.

Наибольшей рентабельностью возделывания горохо-овсяной смеси характеризовался вариант обработки ПЛН 3-35 (контроль) - 144,8%. Энергосберегающие способы обработки почвы отмечались меньшей

рентабельностью, и вариант обработки почвы комбинированным агрегатом составил 43,5%, плоскорезом - 30,1% и нулевой - 15,1%.

При возделывании озимой пшеницы наибольшая рентабельность сложилась в варианте обработке почвы оборотным плугом - 75,0%, однако вариант комбинированного агрегата изменял ее мало до 73,4%, наименьшая отмечалась в варианте нулевой обработке почвы - 25,0%.

Наибольшая рентабельность возделывания проса формировалась на варианте ПЛН 3-35 (контроль) - 159,1%, а вариант комбинированного агрегата снизил ее на 37,2%, наименьшая отмечалась в варианте нулевой обработке почвы - 40,6%.

Плоскорезная обработка почвы приводила к снижению рентабельности производства при возделывании горохо-овсяной смеси до 30,11%>, озимой пшеницы - 61,85% и проса - 48,98%.

Энергетическая эффективность. Обработка почвы является одним из наиболее энергоемких технологических процессов при возделывании культурных растений. В связи с этим проведение агроэнергетической оценки эффективности применения технологии обработки почвы является необходимым.

Максимальная энергетическая эффективность формировалась при возделывании горохо-овсяной смеси в варианте комбинированного агрегата KOS 3,7 - 3,82 и плоскореза КПШ 5 - 3,80; озимой пшеницы в варианте плоскорезной (1,62) и нулевой (1,60) обработки; проса в варианте нулевой (1,99) обработки почвы и комбинированного агрегата - 1,78.

Минимальная энергетическая эффективность складывалась в варианте обработки почвы оборотным плугом и на горохо-овсяной смеси составляла 3,34, озимой пшенице - 1,44 и просе -1,66.

ВЫВОДЫ

1. Обработка почвы комбинированным орудием KOS 3,7 и плоскорезом КПШ 5 и нулевая обработка почвы приводят к дифференциации пахотного слоя по агрохимическим и биологическим показателям плодородия. Так, различия в содержание нитратного азота в пахотном слое при обработке почвы KOS 3,7 составляли 12,1%, КПШ 5 - 7,5% и нулевой -7,4%, подвижного фосфора - 6,8, 19,2 и 20,0%, а так же обменного калия -17,5, 14,0 и 16,7%. Отвальные вспашки создают более гомогенное состояние пахотного слоя по плодородию.

2. Энергосберегающие способы обработки почвы приводят к повышению доли агрономически ценных агрегатов с 74,5 до 80,6%, коэффициента структурности - 2,88 - 3,48, и плотности сложения почвы -1,20- 1,26 г/см3

3. Благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов создаются на вспашке оборотным плугом, где количество грибных колоний составило 18,71 ...23,05 КОЕ/1г почвы и коэффициент гумификации - 1,12.

4. Наиболее стабильный питательный режим почвы складывается на отвальных вспашках. По пахотному горизонту нитратный азот изменялся незначительно на 0,5 мг/кг, подвижный фосфор - 0,6 и обменный калий - 1,2 мг/100 г. Обработка почвы комбинированным агрегатом KOS 3,7 и плоскорезом КПШ 5 приводят к снижению их в нижней части пахотного слоя на 1,0...0,6 мг/кг, 0,8...2,0 и 1,0...0,8 мг/100 г. Нулевая обработка почвы понижает содержание элементов питания по всему пахотному горизонту.

5. Энергосберегающие обработки почвы приводят к резким отличиям между горизонтами пахотного слоя по активности почвенных ферментов (каталазы, уреазы и инвертазы), особенно в слое почвы 10-20 см, а отвальные вспашки не имели существенных различий, за счет более интенсивно протекающих микробиологических процессов.

6. Фитотоксичность пахотного слоя повышается при обработке почвы комбинированным агрегатом KOS 3,7 на 5...4%, плоскорезом КПШ 5 -10...7% и нулевой - 11...9%, по отношению к контролю.

7. Выращивание растений ячменя в условиях лабораторно-вегетационного опыта показало большую дифференциацию пахотного слоя в нулевом варианте, чем в плоскорезном в показателях роста и развития ячменя. Так, энергия прорастания семян в пахотном слое почвы изменялась от 62,9 (слой 0-5 см) до 59,3% (слой 15-20 см) при плоскорезной и от 68,6 до 52,9% при нулевой обработке. Площадь листовой пластины на 15 день опыта составила 4,1 - 7,6 см2 и 4,7 - 3,5 см2, количество устьиц - 83,4 - 100,3 шт./мм2 и 90,7 - 81,6 шт./мм2, толщина листовой пластины - 31,16 - 28,17 мкм и 33,47 - 27,18 мкм, высота растений - 21,5 - 22,0 см и 20,3 - 16,9 см, соответственно.

8. Энергосберегающие обработки почвы к уборке культур повышали количество сорной растительности до 122 шт./м2 (на нулевой обработке почвы), 72 шт./м2 (плоскорезной КПШ 5) и 61 шт./м2 (комбинированной KOS 3,7), по сравнению с отвальными вспашками — 48 шт./м2.

9. Равномерная глубина заделки семян отмечалась на поверхностной обработке почвы комбинированным орудием KOS 3,7 - 89,7% и вспашке -82,8%, что способствовало получению дружных всходов и урожайности зерновых и крупяных культур при использовании орудия KOS 3,7 не уступающего отвальной вспашке.

10. Обработка почвы комбинированным агрегатом KOS 3,7 позволяет получать более высокую рентабельность при возделывании озимой пшеницы - 73,4% и проса - 121,9% при относительно низких затратах совокупной энергии 31,88 и 24,69 тыс. МДж, соответственно.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. На темно-серых лесных почвах Орловской области целесообразно расширение площадей с использованием для основной обработки почвы комбинированного почвообрабатывающего агрегата KOS 3,7.

2. Рекомендуется замена вспашки и плоскорезной обработки почвы современным комбинированным агрегатом при возделывании зерновых и крупяных культур.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ

1. Новикова, A.C. Продуктивность агроэкосистем с изменением интенсивности и направленности на биологические процессы под влиянием современных обработок почвы / A.C. Новикова // Вестник Орел ГАУ. -Орел: Орел ГАУ, 2012. - №2(35). - С. 79 - 83.

2. Лобков, В.Т. Оценка эффективности возделывания сельскохозяйственных культур в зависимости от способов основной обработки почвы в Центрально-Черноземном регионе / В.Т. Лобков, Н.К. Кружков, A.A. Забродкин, A.C. Новикова // Вестник Орел ГАУ. - Орел: Орел ГАУ, 2013. - №1(40). - С. 8 - 12.

3. Лобков, В.Т. Плодородие темно-серой лесной почвы при применении различных способов обработки почвы / В.Т. Лобков, A.C. Новикова, A.A. Забродкин // Зерновое хозяйство России. — Зерноград: ГНУ ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко, 2013. - № 2(26). - С. 27 - 31.

Статьи в прочих изданиях

4. Новикова, A.C. Ресурсосбережение в земледелие / A.C. Новикова // Материалы региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Инновационный потенциал молодых ученых АПК Орловской области». - Орел: Орел ГАУ, 2010.- С. 232 - 235.

5. Лобков, В.Т. Энергосберегающая обработка почвы: преимущества и недостатки / В.Т. Лобков, Н.К. Кружков, A.A. Забродкин, A.C. Новикова // Материалы международной научно-практической конференции «Аграрная наука - основа инновационного развития АПК». - Курган: Курганская ГСХА, 2011.-С.265 -268.

6. Новикова, А.С.Дифференциация урожайности вико-овсяной смеси при использовании современных энергосберегающих технологий обработки почвы / A.C. Новикова // Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Пути повышения устойчивости растениеводства к негативным природным и техногенным последствиям». - Орел: Орел ГАУ, 2011. - С. 244 - 249.

7. Новикова, A.C. Оценка и изменение плотности сложения темно-серой лесной почвы / A.C. Новикова // Материалы девятой региональной научно-практической конференции молодых ученых вузов СФО «Инновации молодых учёных аграрных вузов - агропромышленному комплексу Сибирского региона». - Омск: Ом ГАУ, 2011. - С. 25 - 28.

8. Новикова, A.C. Влияние современных энергосберегающих технологий обработки почвы на агрохимические показатели почвы / A.C. Новикова, В.Т. Лобков // Материалы четвертой международной научно-практической интернет-конференции «Инновационные фундаментальные и прикладные исследования в области химии сельскохозяйственному производству». - Орел: Орел ГАУ, 2011. - С.8 - 12.

9. Новикова, A.C. Токсичность почвы в связи с новыми технологиями обработки почвы / A.C. Новикова // Материалы региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 125-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова «Использование генетических ресурсов сельскохозяйственных растений в современном земледелии». - Орел: Орел ГАУ, 2012. - С. 359 - 362.

10. Забродкин, A.A. Эффективность применения энергосберегающих обработок почвы / A.A. Забродкин, В.Т. Лобков, A.C. Новикова // Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Аграрная наука: современные проблемы и перспективы развития». - Махачкала: Дагестанская ГСХА, 2012. - С. 1668 -1672.

11. Забродкин, A.A. Влияние современных обработок почвы на физические свойства темно-серых лесных почв / A.A. Забродкин, A.C. Новикова // Материалы всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодежная наука 2012: технологии, инновации». - Пермь: Пермская ГСХА, 2012. - С. 192 - 193.

12. Забродкин, A.A. Мониторинг засоренности посевов при современных энергосберегающих способах основной обработки почвы / A.A. Забродкин, A.C. Новикова, В.Т. Лобков, С.А. Плыгун // Russian Journal of Agricultural and Socio-Economic Sciences. - M., 2012. - № 9. - C. 33 - 37.

13. Лобков, В.Т. Эффективность применения энергосберегающих обработок почвы / В.Т. Лобков, A.C. Новикова, A.A. Забродкин // Главный агроном. - М„ 2013. - №5. - С. 5 - 8.

¡f

Подписано в печать 17.10.2013 г. Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,0. Заказ 108. Тираж 100 экз.

Отпечатано в издательстве Орел ГАУ, 2013, Орел, бульвар Победы, 19

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Новикова, Анастасия Сергеевна, Орел

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

04201 365 550 НОВИКОВА АНАСТАСИЯ СЕРГЕЕВНА

ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПАХОТНОГО СЛОЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СОВРЕМЕННЫХ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Лобков Василий Тихонович

ОРЕЛ -2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................4

ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ, АГРОХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ

ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ (обзор литературы)...................8

ГЛАВА 2. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ....................................................29

2.1. Климатические особенности в годы проведения исследований................29

2.2. Характеристика почвенных условий проведения исследований.................32

2.3. Методика проведения исследований..................................................33

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ПО ПАХОТНОМУ ГОРИЗОНТУ ТЕМНО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ...................................................37

3.1. Агрофизическое обоснование совершенствования основной обработки темно-серой лесной почвы..................................................................37

3.2. Дифференциация биологических показателей плодородия под влиянием энергосберегающих технологий обработки почвы......................................44

3.3. Дифференциация агрохимических показателей плодородия пахотного слоя при различных способах основной обработки почвы.................................64

3.4. Проявление дифференциации плодородия пахотного слоя при различных способах обработки почвы: результаты лабораторно-вегетационных опытов..76 ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ, КАЧЕСТВО ПОСЕВА И ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР......................................................................................81

4.1. Влияние способов обработки почвы на фитосанитарное состояние посевов...........................................................................................81

4.2. Влияние современных технологий обработки почвы на качество посева сельскохозяйственных культур.............................................................85

4.3. Влияние основной обработки почвы на продуктивность

сельскохозяйственных культур.............................................................88

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И АГРО ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ.......................................................................................92

5.1. Сравнительная экономическая эффективность основной обработки почвы при возделывании сельскохозяйственных культур......................................92

5.2. Агроэнергетическая эффективность возделывания культур звена

севооборота в зависимости от способов основной обработки почвы..............95

ВЫВОДЫ......................................................................................98

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ..................................................100

ЛИТЕРАТУРА................................................................................101

ПРИЛОЖЕНИЯ.............................................................................120

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В современном земледелии широкое применение получают почвообрабатывающие орудия, позволяющие решать вопросы ресурсосбережения и сохранения почвенного покрова путем использования принципиально новых технологий механической обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур. Основу ресурсосберегающих технологий составляют прямой посев с использованием стерневых сеялок и минимальная обработка почвы комбинированными орудиями нового поколения.

В связи с недостаточным научно-исследовательским материалом, связанным с изучением влияния на почву новых приемов механической обработки необходимо углубленное изучение процессов и явлений, происходящих в почве. Среди них актуальным остается явление дифференциации пахотного слоя по плодородию, препятствующее формированию гомогенного пахотного слоя - одного из условий роста и развития культурных растений.

Имеющиеся к настоящему времени по этому вопросу не многочисленные данные касаются лишь традиционных технологий обработки почвы (И.П. Макаров, 2010; М.И. Сидоров, 1996; H.H. Картамышев, 2006; В.Т. Лобков, 1996; В.А. Гулидова, 2007 и другие).

Действие современных почвообрабатывающих машин на дифференциацию пахотного слоя почвы остается во многом неясным. В связи с этим избранное направление исследований является актуальным.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы» (утверждена постановлением Правительства РФ от 17 октября 2006 г. № 613).

Цель исследований заключалась в комплексной оценке систем основной обработки темно-серой лесной почвы современными почвообрабатывающими агрегатами и ее влияние на дифференциацию пахотного слоя, агрофизические, агрохимические и биологические свойства почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур в северной части Центрально-Черноземного региона России.

Задачи исследований включали:

- изучение дифференциации пахотного слоя по плодородию под влиянием ресурсосберегающих технологий обработки почвы;

- определение влияния основной обработки почвы на изменения агрофизических, биологических и агрохимических показателей плодородия в профиле пахотного горизонта темно-серой лесной почвы;

- выявление закономерности равномерности посева и продуктивности сельскохозяйственных культур под воздействием способов основной обработки почвы;

- оценку экономической и агроэнергетической эффективности применения современных технологий обработки почвы.

Научная новизна результатов исследований. Впервые проведены исследования влияния современных энергосберегающих технологий обработки почвы на дифференциацию биологических и агрохимических показателей плодородия темно-серой лесной почвы в условиях Орловской области. Предложен производству почвообрабатывающий агрегат KOS 3,7, позволяющий сохранять плодородие почвы, получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур при сокращении материальных и энергетических затрат на производство продукции растениеводства.

Основные положения, выносимые на защиту:

- воздействие основной обработки почвы на агрофизические показатели плодородия темно-серой лесной почвы;

- влияние технологий обработки почвы на дифференциацию биологических и агрохимических показателей плодородия пахотного слоя почвы;

- влияние ресурсосберегающих технологий обработки почвы на дифференциацию пахотного слоя по плодородию;

- воздействие основной обработки почвы на фитосанитарное состояние посевов;

- зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от способа основной обработки почвы;

- эффективность возделывания культур при применении ресурсосберегающей обработки темно-серой лесной почвы.

Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. Полученные научные данные по воздействию технологий обработки почвы с использованием современных почвообрабатывающих орудий на плодородие темно-серой лесной почвы используются в хозяйственной деятельности ООО «Сельхозпродукт» Волховского района Орловской области и в ФГУП «Стрелецкое» Россельхозакадемии при возделывании сельскохозяйственных культур.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на конференциях, заседаниях кафедры земледелие и факультете «Агробизнеса и экологии», а также на конкурсах «Инновации молодых ученых - в агропромышленный комплекс» и «Научно - техническое творчество молодежи - 2012».

Основные положения диссертации докладывались на Международных, Всероссийских и Региональных научно-практических конференциях: Орел ГАУ (Орел, 2010-2012 гг.); "Аграрная наука - основа инновационного развития АПК» (Курган, 2011 г.); «Инновации молодых учёных аграрных вузов -агропромышленному комплексу Сибирского региона» (Омск, 2011 г.); «Молодежная наука 2012: технологии, инновации» (Пермь, 2012 г.); «Аграрная наука: современные проблемы и перспективы развития» (Махачкала, 2012 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Личное участие автора. Диссертация написана по материалам собственных исследований. Автор принимал активное участие в закладке опытов. Он

выполнял самостоятельную работу по сбору экспериментального материала, статистическую обработку данных и их анализ. Достоверность основных выводов и предложений производству подтверждена экспериментальными исследованиями, которые проводились на основе утвержденных методик на высоком научно-методическом уровне.

Структура и объем диссертации: диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, 4 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа содержит 20 таблиц, 6 рисунков, 1 схему, 10 приложений, список литературы представлен 22 Источником, в том числе 15 на иностранном языке.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю -доктору сельскохозяйственных наук, профессору Лобкову Василию Тихоновичу за научное руководство, консультации по обсуждаемым в данной работе вопросам, неоценимую помощь и поддержку в подготовке и написании диссертационной работы.

Автор признателен ведущему научному сотруднику лаборатории генетики и биотехнологии ГНУ ВНИИ ЗБК Россельхозакадемии Васильчикову Андрею Геннадьевичу за сотрудничество и помощь в проведении исследований.

ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ, АГРОХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ (обзор литературы)

Необходимость изучения способов основной обработки почвы обуславливается их многообразным действием на условия жизни сельскохозяйственных культур и показатели почвенного плодородия.

Главными задачами основной обработки почвы Б.А. Доспехов (1979) считает создание почвенного слоя благоприятного для развития корневой системы растений и аккумуляции питательных веществ, способствующего образованию гомогенного строения почвы.

Многие ученые считают глубокую обработку лучшей, так как она способствует хорошей заделки семян растений, повышает полевую всхожесть и обуславливает появление дружных всходов, обогащает пахотный слой органическим веществом и элементами минерального питания, улучшает почвенные режимы и агрофизические, биологические и химические свойства почвы.

Длительное время в науке господствовало учение об отвальной вспашке сформулированное родоначальником отвальной обработки почвы В.Р. Вильямсом (1951). Он полагал, что вспашка способствует рыхлению на оптимальную глубину почвы и улучшает воздушный, водный и питательный режим в пахотном слое почвы.

Так же В.Р. Вильяме (1951) считал, что пахотный слой за период вегетации становится многообразным. Верхний слой (0-10см) наиболее аэрирован, в нем располагается наибольшая масса корней растений и питательных веществ, его структура разрушается под обработкой почвы. Почвенный слой на глубине 10-20 см находится под защитой верхнего горизонта,он менее аэрирован, в нем медленнее проходят процессы нитрификации и аммонификации, находится меньше минеральных веществ и корней. Чтобы придать почве прочнокомковатую структуру, необходимо поднять на ее поверхность почву из

нижнего горизонта, при этом, не смешивая его с верхним бесструктурным горизонтом.

По его мнению, рыхлый верхний слой пахотного горизонта, перемещаясь на дно борозды, в условиях анабиоза восстанавливает структуру, так как в нем накапливаются органические вещества способствующие сцеплению почвенных агрегатов.

Опытами И.С. Рабочева (1983) доказано, что ежегодная вспашка способствует интенсивному разложению свежего органического вещества, большой потере гумуса и создает плужную подошву, которая ухудшает рост и развитие растений.

И. А. Сапожников (1960) полагал, что сокращение биологической активности - основная причина понижения плодородия в нижних слоях почвы, а отвальная обработка выравнивает плодородие по почвенным слоям. Почва, поднятая из нижних слоев, в течение вегетационного периода повышает содержание питательных элементов за счет воздействия на нее воздуха, света и тепла, микрофлоры почвы и корней растений.

Г. Кант (1980) и Н.И. Картамышев (2000) считали, что отвальная основная обработка почвы это сильное вмешательство в естественную структуру почвы, негативные результаты которой трудно предугадать.

Тем не менее, в агрономической науке выдвигались и иные предложения по обработке почвы, исключающие оборот пахотного пласта и уменьшающие глубину обработки почвы.

Однако А.Т. Болотов (1952) указывает, что из-за разнообразия почв единых правил для обработки почвы не существует, высказывался за глубокую вспашку.

Д.И. Менделеев (1954) призывал выбирать глубину обработки почвы, опираясь на ее гранулометрический состав. Песчаные почвы предлагал обрабатывать глубоко, а глинистые наоборот мелко.

И.А. Стебут (1956) полагал, что в засушливых условиях под озимые культуры лучше проводить мелкую обработку почвы, а при избытке влаги -глубокую вспашку.

П.А. Костычев (1951) отмечал, что в засушливых условиях вегетационного периода большую продуктивность дает обработка почвы на глубину до 9 см по сравнению со вспашкой на глубину до 22 см. При отвальной обработке почва сильнее пересыхает и урожайность снижается или растения не плодоносят. В таких условиях безотвальная обработка почвы не иссушает пахотный слой почвы и создает условия для получения максимальной продуктивности.

И.К. Шикула (1987) доказал, что при проведении поверхностной обработки почвы в засушливые годы достигается прибавка продуктивности сельскохозяйственных культур по сравнению с традиционной обработкой почвы. В средние по увлажненности годы урожайность равна, а во влажные годы при поверхностной обработке наблюдается снижение продуктивности сельскохозяйственных культур.

Основоположники агрономии в России считали, что глубокий пахотный слой благоприятен для роста и развития растений.

К.А. Тимирязев (1948) это связывал с засухоустойчивостью культур, A.A. Измаильский (1949) с улучшением водного режима, П.А. Костычев (1951) с изменением биологических свойств почвы.

В конце девятнадцатом веке начали зарождаться идеи о применении поверхностных обработок почвы.

Впервые они были реализованы в России И.Е. Овсинским (1899), который предложил мелкое рыхление вместо вспашки на глубину 5-6см без оборота верхних (0-10см) слоев почвы. Он полагал, что глубокая обработка разрушает естественное строение плодородного слоя.

В 20-30-х годах двадцатого века другой известный ученый Н.М. Тулайков так же обосновал широкое применение мелкой вспашки на глубину до 13 см в засушливых областях.

Д.И. Менделеев (1954) и П.А. Костычев (1951) считали, что можно заменить вспашку на не глубокое рыхление. Они находили, что оборачивание пласта почвы не обязательный прием повышения плодородия и допускали возможность применения поверхностной обработки. При минимальной обработке корневая система проникает в более плотный и влажный слой.

По мнению А.И. Бараева (1978) безотвальная обработка почвы это оставление на поверхности растительных остатков, которые защищают почву от водной и ветровой эрозии. При этом происходит накопление гумуса, улучшается агрегатный состав и питательный почвенный режим.

Попытки замены вспашки поверхностной обработкой почвы были во многих странах и в различное время (T.Achenbach, 1921; S.R. Aldrich, 1956; Г. Конке, 1962).

Э.Х. Фолкнер (1959), неприятель отвальной обработки считал, что оборачивание почвы нарушает естественное строение, плодородный верхний слой перемещается в нижний слой, при этом ухудшаются почвенные режимы. По его данным минимальная обработка способствует снижению засоренности посевов.

В течение XX века агрономическая наука искала пути замены традиционной основной обработки почвы на минимальную, уменьшение её глубины и количества обработок.

Во всем мире развивается новое направление в земледелии - энергосбережение.

В наше время идут острые дискуссии между сторонниками традиционных и энергосберегающих приемов обработки почвы.

В настоящее время сложились условия для развития ресурсосберегающих технологий обработки почвы - это понижение доли плодородия в формировании продуктивности культур с повышением доли применения минеральных удобрений; модифицирование сельскохозяйственной техники и орудий, снижение числа выполняемых обработок в результате интенсификации земледелия.

Энергосберегающая технология сельскохозяйственного производст