Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПРИЕМОВ ЗЯБЛЕВОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПОД ПШЕНИЦУ В ЛЕСОСТЕПИ ПРИОБЬЯ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПРИЕМОВ ЗЯБЛЕВОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПОД ПШЕНИЦУ В ЛЕСОСТЕПИ ПРИОБЬЯ"

Л'ЬЬМН

На правах рукописи

АНДРИЯНУШКИН Дмитрий Сергеевич

ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПРИЕМОВ ЗЯБЛЕВОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПОД ПШЕНИЦУ В ЛЕСОСТЕПИ ПРИОББЯ

Специальность 06.01.01 - Общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

! 1 ■

Новосибирск - 2004

Работа выполнена в лаборатории обработки почвы Государственного научного учреждения Сибирский научно-исследовательский институт земледелия и химизации сельского хозяйства СО РАСХН в 2000-2003 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник Каличкнн Владимир Климентъевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

старший научный сотрудник Яковлев Василий Хрнстафоровпч

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Баснак Виктор Клпмеитьевич

Ведущая организация: ГНУ Сибирский науч ікнпсслсдова-тельскп іі институт сельского хозяйства СО РАСХН

Защита состоится 4 марта 2004 г. в 14ой часов на заседании диссертационного совета Д 220.048.02 при Новосибирском государственном аграрном университете по адресу 630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160 (тел. 8-383-2-67-05-10, факс 8-383-2-67-32-14)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан 3 февраля 2004 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В современных условиях развития сельскохозяйственного производства все большую актуальность приобретает необходимость дифференциации систем земледелия и составляющих их агроприемов применительно к различным категориям земель, погоде и уровням ресурсного обеспечения хозяйств.

Поиск рациональных приемов минимизации почвообработкн для защиты агроландшафтов от различных видов деградаций и сокращения энергетических затрат является отражением как отечественной, так и общемировой тенденции в земледелии. Исследования СибНИИЗХим показали, что минимизация обработки почвы в лесостепных районах Западной Сибири имеет большую перспективу, но переживает начальную стадию развития и требует дальнейшей дифференциации технологических параметров.

В связи с вышеизложенным дифференциация приемов зяблевой обработки почвы в зависимости от агрометеорологических ресурсов, агроэкологического состояния поля и уровня применения химических средств становится весьма актуальной.

Цель исследований. Разработать научно-обоснованные подходы к диагностике выбора приема зяблевой обработки почвы под пшеницу в.севообороте в условиях центральной лесостепи При-обья, обеспечивающие повышение урожайности зерна и экономическую эффективность его производства.

Основные задачи;

- определить влияние приемов зяблевой обработки и фонов химизации на агрофизические, агрохимические свойства пахотного слоя почвы и засоренность посевов в зависимости от условий увлажнения;

- изучить динамику накопления и расхода продуктивной влаги в почве в зависимости от условий увлажнения и приемов зяблевой обработки почвы;

- выявить влияние взаимодействия изучаемых факторов на урожайность яровой пшеницы и дать энергетическую и экономическую оценку эффективности приемов зяблевой обработки почвы;

- разработать диагностику выбора приемов зяблевой обработки почвы под пшеницу в севообороте.

Научная новизна. Использование комплексного подхода к оценке взаимодействия природных условий и управляющих воздействий позволило установить, что дифференциация приемов зяблевой обработки должна базироваться на диагностике потребности

З І ЦІЇЙ

в степени механического воздействия на почву после уборки предшественника. Диагностика в свою очередь включает анализ типов увлажнения сельскохозяйственного года в качестве фактора, оказывающего основное влияние на взаимодействие двух других — приемов зяблевой обработки почвы и фонов химизации. Защищаемые положения:

- факторы, определяющие воздействие системы зяблевой обработки на свойства почвы и засоренность посевов;

- критерии выбора приемов основной обработки почвы в зависимости от агроэксшогических условий и экономической эффективности.

Практическая значимость работы. Адаптация приемов основной (зяблевой) обработки почвы в соответствии с агроэкологи-ческой обстановкой на поле, уровнем применения средств химизации и складывающихся погодных условий является одним из важных резервов энергосбережения, включающих экономию затрат на проведение приемов и повышение урожайности пшеницы.

Средневзвешенный эффект от дифференциации приемов зяблевой обработки почвы под пшеницу в лесостепи Приобья на основе диагностики их выбора составляет от 508 руб./га, на экстенсивном фоне, до 2468 руб./га при применении средств интенсификации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, рекомендаций производству и списка литературы. Работа изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы и 3 рисунка. Список литературы включает 190 наименование, из них 5 иностранных авторов.

Объекты, условия и методы исследований. Объектами исследований были яровая мягкая пшеница, размещаемая третьей культурой после пара; чернозем выщелоченный среднесуглинн-стый; приемы основной (зяблевой) обработки почвы и уровни применения средств химизации; агрометеорологические ресурсы сельскохозяйственных лет.

Полевые исследования проводили в 2000-2003 годах в многофакторном стационарном опыте лаборатории обработки почвы СибНИИЗХим в ОПХ «Элитное» Новосибирской области, расположенного в центрально-лесостепном Приобском ■ агроландшафт-ном районе Северопредалтайской лесостепной провинции.

Почва опытного участка — чернозем выщелоченный среднесуг-линистого гранулометрического состава. ■

Содержание гумуса в пахотном слое почвы перед закладкой опыта составило 4,8, общего азота 0,27 %, легкоподвижного фос-

фора по Карпинскому и Замятиной 0,34-0,59 мг/кг, по Чнрикову 18,5 мг/100 г почвы, обменного калия 7,0 мг/100г почвы. Реакция почвенного раствора близка к нейтральной - pH 6,4,

Удельная масса почвы - 2,40-2,50 г/см3. Во всех почвенных горизонтах преобладают фракции крупной пыли (41-48 %) и мелкого песка (19-26 %). Отмечается обогашенность иловатой фракцией горизонта В1.

В центрально-лесостепной подзоне Новосибирской области выделены следующие типы увлажнения сельскохозяйственных лет с различной повторяемостью: остродефицитный - 10 %; дефицитный — 20; умеренно дефицитный — 25; умеренно увлажненный - 30 и умеренно переувлажненный - 15 % лет (Адаптивно-ландшафтные системы...,2002)

На основание анализа многолетнего ряда погодных условий по AMC «Огурцово» (за 17 лет) материалы были сгруппированы (по коэффициенту увлажнения - Ку в редакции В.А. Понько) в пять типов увлажнения и выделены наиболее типичные по характеристикам.

1988-1989 сельскохозяйственный год характеризовался остродефицитным увлажнением (Ку = 0,64) с самым низким годовым количеством осадков (271 мм).

1998-1999 сельскохозяйственный год в целом был дефицитным по увлажнению (Ку = 0,79), с довольно влажными условиями осени (141 % от нормы или 109 мм) » многоснежной зимой (136 % или 147 мм).

2000-2001 сельскохозяйственный год характеризовался умеренным переувлажненным (Ку = 1,45), с обильными осадками осенью (144 % от нормы или 116 мм), многоснежной зимой (161 % или 173 мм), с засушливой весной (57 % или 31 мм) и переувлажненным летом (170% или 200 мм).

2001-2002 сельскохозяйственный год характеризовался умеренным увлажнением (Ку - 1,2), с обильными осадками осенью (130 % от нормы или 100 мм), многоснежной зимой (140 % или 152 мм) и повышенным количеством осадков весной (146 % или 222 мм).

2002-2003 сельскохозяйственный год характеризовался умеренно дефицитным увлажнением (Ку = 0,83) с многоснежной зимой - 140 % от нормы с осадками осени (около 100 % от нормы или 75 мм) и весны (110 %, или 75 мм ).

Яровую пшеницу в опыте размещали третьей культурой после пара в севообороте: пар - озимая рожь - пшеница — пшеница.

Опыт заложен в 4-х кратной повторное™, размер делянки: ширина- 13 м, длина - 100 м (1300 мг), учетной - 100 м\

Изучали четыре приема зяблевой обработки почвы: вспашка в пару на глубину 25-27 см ПН-4-35, под остальные культуры на 2022 см (вспашка); глубокая безотвальная обработка в пару на глубину 25-27см стойками СибИМЭ на раме ПН-4-35, под остальные культуры на глубину 20-22 см (глубокая безотвальная); мелкая плоскорезная обработка на глубину 10-12 см КПШ-5 (мелкая плоскорезная); оставление почвы после предшественника без обработки (нулевая).

Приемы зяблевой обработки почвы закладывали на 2-х уровнях интенсификации: 1) экстенсивный (без удобрений и пестицидов); 2) интенсивный (удобрения, пестициды, ретарданты).

Азотные удобрения применяли в виде аммиачной селитры в дозе 90 кг д.в./га. Химическую прополку посевов проводили пума-супер комби в дозе 1,5 л/га. Совместно с гербицидом применяли ТУР из расчета 2-2,5 л/га. Для зашиты растений от вредителей использовали децис экстра в дозе 0,1 л/га, а от болезней - тилт в дозе 0,5 л/га.

Основные элементы технологии возделывания яровой пшеницы соответствовали общепринятым для зоны. Обработку посевов пестицидами проводили по фитосанитарной диагностике. Все учеты и наблюдения, статистическую обработку полученных данных, энергетическую и экономическую оценку проводили по общепринятым методикам, рекомендациям и ГОСТам (ГОСТ 11305-83; ГОСТ 13586-2-81; ГОСТ 1386.5-93; ГОСТ 26212-84; ГОСТ 26488-85; Агрохимические методы..., 1975; Определение нитратов..., 1980 идр.).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПШЕНИЦЫ

1.1. Влияние обработки на агрофизические свойства почвы Обработка почвы оказывает влияние на водопрочность макроструктуры. Так количество водопрочных макроагрегатов на мелкой плоскорезной и нулевой обработках увеличивалось на 2,3 и 2,9 % (НСРоз = 2,1) по сравнению со вспашкой. Значение коэффициента

водопрочности по мере минимизации возрастало от 0,71 по глубоким обработкам до 0,74 по мелкой плоскорезной и нулевой.

Минимизация основной обработки почвы приводит к росту содержания агрономически ценнных агрегатов в пахотном слое почвы, причем эти изменения намного заметней проявляются при экстенсивном уровне, где увеличение составляло 15,4 % по сравнению со вспашкой, на фоне применения агрохимикатов разница была всего 5,9 %.

Применение удобрений и гербицидов по вспашке и глубокому безотвальному рыхлению в среднем по опыту увеличивало содержание агрономически ценных агрегатов на 7 % в сравнении с экстенсивным фоном.

После проведения зяблевой обработки в среднем за годы исследований плотность пахотного слоя выщелоченного чернозема опытного участка составила по вспашке 0,95 г/см3, после глубокого безотвального рыхления - 0,96, после мелкой плоскорезной и нулевой - 1,11 и 1,21 г/см3 соответственно. Самая высокая плотность была зафиксирована по нулевой обработке и составляла 1,23 г/см3. Плотность сложения определяет различную усвояемость осенне-зимне-весенних осадков и расходование влаги на испарение до появления всходов.

В пахотном слое чернозема выщелоченного опытного участка при плотности равной 0,95 г/см3 объем твердой фазы составлял 35,5 %, общая пористость - 64,5, в т.ч. капиллярная — 21,4, некапиллярная - 43,1 %. Соотношение капиллярных и некапиллярных пор 1:2. В этом состоянии слой почвы 0-30 см может вместить 194 мм общей влаги, в т.ч. капиллярной (НВ) 64 мм. Такое сложение благоприятно для усвоения ровных осенних дождей и весенних талых вод, если промерзание почвы произошло при ВРК и ниже. С другой стороны, рыхлое сложение весной приводит к большим потерям влаги через диффузное испарение.

При плотности пахотного слоя почвы 1,23 г/см3 твердая фаза занимала 46,8 %, общая пористость составляла 53,2 %, в т.ч. капиллярная - 27,1, некапнллярная - 26,7 % (рис. 1). Соотношение капиллярной и некапиллярной пористости составляло 1:1. Общая влагоемкость слоя 0-30 см - 160 мм, в т.ч. НВ - 82 мм. При таком сложении пахотного слоя происходил подток влаги и поверхностное испарение, снижалась водопроницаемость, при выпадении обильных осадков затруднялся газообмен в почве,

С возрастанием значения плотности пахотного слоя почвы от 0,95 до 1,23 г/см3 объем твердой фазы увеличивается на 12 %, а

капиллярных пор - на 7 %. Объем некапиллярных пор при этом уменьшается на 17 %.

При увеличении плотности почвы от 0,95 до 1,23 г/см3 происходило снижение общей влагоемкости на 30 мм.

В твердая фаза ■ пористость капиллярная, % Н пористость неклпилярная, %

Рис. I Влияние плотности почвы на соотношение капиллярной н некапиллярной пористости

Величина плотности пахотного слоя почвы к уборке предшественника по мере минимизации обработки зяби имела тенденцию к увеличению и обусловливала различную усвояемость осадков, но не выходила за пределы значений, которые бы ограничивали рост и развитие яровой пшеницы.

1.2. Водный режим почвы м водопотребленне пшеницы под влиянием обработки

Наибольшее количество осеннее-зимне-весенних осадков по среди е м но го летним данным усваивалось метровым слоем почвы при применении глубокого безотвального рыхления и составляло 152 мм, или 64 % (табл. 1),

Происходило это в результате того, что при глубокой безотвальной обработке образуются полости в пахотном слое почвы, которые предохраняют нижележащие слои от промерзания, служат своеобразными резервуарами для талых вод. Кроме того, сохраняется стерня, способствующая снегозадержанию. Вспаханная почва так же имеет полости, но меньшего размера, а в условиях влажной осени (когда влажность почвы составляет ВРК и выше) и раннего наступления заморозков происходит закупорка пор льдом. Вслед-

ствие этого наблюдается пониженная водопроницаемость талых вод, так как осень в центральной лесостепи преимущественно с большим количеством осадков.

Таблица 1 - Водный режим почвы в зависимости от приемов "_обработки зяби и условий увлажнения_

Обработка Запасы влаги после уборки предшественника, мм Усвояемость осааков, мм Запасы влаги, мм

всходы уборка

Умеренное переувлажнение

Вспашка 66 145 142 192

Глубокая безотвальная 80 159 158 193

Мелкая плоскорезная 112 98 157 196

Нулевая 90 134 154 196

Умеренно дефицитное увлажнение

Вспашка 33 143 III 35

Глубокая безотвальная 41 161 129 41

Мелкая плоскорезная 33 119 113 . 24

Нулевая 28 119 115 22

Остродефицитное увлажнение

Вспашка 23 70 76 23

Глубокая безотвальная 30 87 95 74

Мелкая плоскорезная 31 68 76 46

Нулевая 55 69 74 33

Расчеты показали, что применение средств химизации сокращало расход влаги на создание единицы продукции в 2-2,5 раза в умеренно переувлажненном и в дефицитном по увлажнению годах (табл. 2). В условиях остродефицитного увлажнения, применение средств химизации не обеспечивало существенного снижения ее расхода по сравнению с экстенсивным уровнем возделывания культуры.

Самый высокий расход влаги на создание 1 ц продукции зафиксирован в умеренно дефицитном по увлажнению сельскохозяйственном году по нулевой обработке на экстенсивном фоне. По этой обработке коэффициент водопотребления превышал вспашку

на 6,6 мм/ц; глубокое рыхление на 3,6, мелкую плоскорезную обработку на 1,3 мм/ц. На интенсивном фоне, наибольший коэффициент водопотребления отмечен в условиях остродефицитного увлажнения по вспашке и был в 1,7-2,1 раза больше, чем по другим обработкам.

Таблица 2 — Расход влаги на формирование единицы продукции по различным приемам обработки зяби и уровням интенсифн-_кации, мм/ц_

Условия Вспашка Глубокая Мелкая Нуле-

увлажнения безотвальная плоскорезная вая

Экстенсивный

Умеренное 13,6 13,6 . 14,6 14,4

переувлажнение Умеренно дефицитное 19,5 22,5 24,8 26,1

увлажнение Остродефицитно е 16,6 7,7 8,2 10,3

увлажнение

Интенсивный

Умеренное 6,2 6,5 5,9 6,1

переувлажнение Умеренно дефицитное 7,6 8,1 7,9 8,1

увлажнение Остродефицитное 14,2 6,7 7,2 8,6

увлажнение

НСР05 по фактору А (обработка) 2,1; по фактору В (уровень интенсификации) — 3,5; по фактору С (условия увлажнения) - 2,4; для частных средних 4,7.

1.3. Питательный режим почвы под влиянием обработки Условия увлажнения весны оказывали существенное влияние на стартовые запасы азота нитратов перед посевом пшеницы, которые на 77 % определяли варьирование данного показателя. Приемы зяблевой обработки почвы в дисперсии данного показателя занимали 14 %.

Наибольшее количество нитратного азота в метровом слое почвы перед посевом пшеницы в среднем по опыту накапливалось в условиях недостаточного увлажнения (табл. 3). При этом количество нитратного азота в условиях засушливой весны превышало его

накопление в сравнении с нормальным увлажнением на 21,9 %, а с повышенным увлажнением - на 47,2 %.

Таблица 3 - Запасы азота нитратов в метровом слое почвы перед посевом культуры в зависимости от приемов обработки '_зяби и увлажнення весны, кг/га__

Обработка Недостаточное Нормальное Повышенное

Вспашка 61,8 47,2 33,2

Глубокая 67,0 54,6 37,8

безотвальная

Мелкая 54,6 51,5 26,9

плоскорезная

Нулевая 53,8 31,8 27,3

НСР05 по фактору А (обработка) - 4,8; по фактору В (увлажнение) -4,1; для частных средних - 8,2.

В условиях недостаточного увлажнения отмечена тенденция благоприятного влияния глубокого безотвального рыхлена на стартовые запасы нитратов в метровом слое почвы по сравнению со вспашкой. Достоверно выше это влияние было в сравнении с минимальной и нулевой обработками почвы.

В условиях нормального увлажнения весны различия по вспашке, глубокому рыхлению и мелкой плоскорезной обработке почвы по влиянию на формирование стартовых запасов азота было не существенным. Нулевая зябь по этому показателю уступала всем приемам.

В условиях повышенного увлажнения весны отмечена положительная тенденция влияния на формирование стартовых запасов шлратного азота глубокого безотвального рыхления (а в сравнении с нулевой обработкой получено достоверное увеличение).

Влияние приемов обработки почвы и характера увлажнення весны на мобилизацию легкоподвижных фосфатов выражено менее определенно. Можно отметить значительное уменьшение содержания фосфатов в слое 10-20 см по нулевой обработке в условиях нормального увлажнения. Вспашка в условиях недостаточного увлажнения способствовала мобилизации фосфатов в слое 0-10 и 1020 см. Во все годы исследований и по всем приемам обработки почвы отмечено существенное уменьшение степени подвижности фосфатов в слое 20-40 см.

1.4. Изменение засоренности посевов пшеницы под влиянием обработки почвы и условий увлажнения

Абсолютная засоренность посевов культуры на экстенсивном фоне зависела от условий сельскохозяйственных лет и изменялась (76 % дисперсии) в зависимости от приемов зяблевой обработки почвы.

. Минимизация обработки зяби увеличивала засоренность агро-ценоза в 1,5-2 раза по сравнению со вспашкой в зависимости от условий увлажнения (табл. 4),

Таблица 4 - Засоренность посевов пшеницы в зависимости от приема обработки зяби и условий увлажнения на экстенсивном _фоне, % от общей надземной массы у_

Умеренное увлаж нение Уме-

« Обработка Умеренное пере ренно дефицитное Дефицитное увлажнение Остродефицитное

увлажнение увлажнение увлажнение

Вспашка 40,7 22,2 28,1 19,4 14,0

Глубокая безотвальная 58,1 23,8 36,7 20,8 15,6

Мелкая плоскорезная Нулевая 53,9 59,5 33,4 30,4 39,2 40,2 24,2 24,2 24,5 27,0

Примечание. 1 - однодольные; 2 - двудольные. НСР05 по фактору А (обработка) - 4,7 %; по фактору С (условия увлажнения) - 5,3 %; для частных средних 8,6., - .

Наибольшая относительная засоренность посевов наблюдалась по нулевой обработке в умеренно переувлажненном году - до 60 % от общей надземной массы. Наименьшая засоренность отмечена по вспашке в условиях остро дефицитного увлажнения и составляла 14 %, применение гербицидов снижало засоренность до 2-4 %.

Применение вспашки, независимо от условий увлажнения, сохраняло пропорциональную зависимость количества двудольных и однодольных сорняков (1:3) в общей надземной массе. По нулевой обработке соотношение двудольных и однодольных сорняков не линейно изменялось от 1:5 при умеренном переувлажнении, до 1:2,6 при остро дефицитном увлажнении.

По мерс увеличения засушливости погоды различия по степени засоренности и видовому составу сорняков между вспашкой и глубокой безотвальной обработкой сглаживаются. Так, в умеренно переувлажненном году разница составила 17,4 %, при остро дефицитном увлажнении - 1,6 %.

2. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПРИЕМОВ ЗЯБЛЕВОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ДИАГНОСТИКА ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

2.1 Урожайность пшеницы в зависимости от обработки почвы и средств химизации в различных агрометеорологических

условиях

Урожайность яровой пшеницы в опыте варьировала в зависимости от приемов обработки зяби, уровня химизации и условий увлажнения сельскохозяйственных лет.

Применение глубокого безотвального рыхления на экстенсивном уровне в среднем за годы исследований сопровождалось увеличением урожайности культуры на 2,1 ц/га по сравнению со вспашкой, а в сравнении с минимальной и нулевой — на 1,$ и 3,1 ц/га соответственно (табл. 5).

Применение глубокого безотвального рыхления'- на интенсивном уровне в среднем за годы исследований увеличивало урожайность культуры на 4,3 и/га, а мелкая плоскорезная - на 1,9 и/га по сравнению со вспашкой.

Применение средств интенсификации в среднем за годы исследований обеспечило увеличение урожайности яровой пшеницы на 15,7 ц/га в сравнении с экстенсивным уровнем. ~

Дисперсионный анализ показал, что варьирование урожайности яровой пшеницы, возделываемой третьей культурой после пара по' экстенсивной технологии, определяется условиями увлажнения сельскохозяйственного года - 74 % дисперсии, по интенсивной технологии - 90 %. Приемы обработки зяби в зависимости от уровня интенсификации занимают Ъ и 1 % дисперсии урожайности,

При введении в анализ уровня интенсификации как фактора влияющего на урожайность пшеницы, он занимает доминирующее положение по влиянию на урожай (53 % дисперсии), степень влияния условий увлажнения снижается до 24 %.

Таблица 5 - Урожайность пшеницы в зависимости от приемов обработки зяби, уровней интенсификации и условий увлажне-_ння сельскохозяйственных лет, ц/га_

Условия Обработка почвы и у ровни интенсификации

увлажнения вспаш- глубокая мелкая плос- нуле-

ка безот- корезная вая

вальная

Экстенсивный

Умеренное 15,6 16,4 15,1 15,1

переувлажнение

Умеренное 19,6 22,5 19,7 15,6

увлажнение

Умеренно 13,5 12,1 11 10,6

дефицитное

увлажнение

Дефицитное 10,3 12,3 8,3 8,6

увлажнение

Остродефицитное 8,4 14,9 14,9 12,6

увлажнение

Среднее за годы 13,5 15,9 13,8 12,5

исследований

Интенсивный

Умеренное 34,2 34,2 37,1 35,6

переувлажнение

Умеренное 40,6 48,5 44,5 39,9

увлажнение

Умеренно 34,5 33,6 34,7 34,3

дефицитное

увлажнение

Дефицитное 20,1 27,1 15,6 16,1

увлажнение

Остродефицитное 9,8 17,2 16,9 15,1

увлажнение

Среднее за годы 27,8 32,1 29,7 28,2

исследований

НСРа; по фактору А (обработка) - 1,5; по фактору В (фон интенсификации) - 1,7; по фактору С (условия увлажнена) - 1,1; для частных средних 2,1.

2.2 Биоэнергетическая и экономическая оценка приемов зяблевой обработки почвы

Энергетическая оценка различных приемов обработки зяби показала, что на применение вспашки тратится 1129 МДж/га, на применение глубокого безотвального рыхления затраты энергии составляют - S75 МДж/га, минимальной обработки - 448 МДж/га, на применение нулевой обработки - 0 МДж/га,

На экстенсивном уровне в условиях умеренного переувлажнения наибольший энергосберегающий эффект наблюдался после нулевой обработки, за счет экономии затрат на ее проведение. В условиях умеренного увлажнения, умеренно дефицитного и дефицитного увлажнения наилучший эффект давала глубокая безотвальная обработка. В условиях остродефицитного года наибольший показатель совокупной энергии зафиксирован на мелкой плоскорезной обработке.

Таблица 6 - Сравнительная энергетическая оценка приемов

обработки зяби в зависимости от условий увлажнения _сельскохозяйственного года__

Показатель совокупной энергии «+»; «-» к вспашке

Умеренное Умеренно Остроде фицитное

Обработка переувлажнение < дефицитное увлажнение

увлажнение

Экстенсивный

Глубокая ■

безотвальная 254 254 12604

Мелкая

плоскорез-

ная 681 -4069 13031

Нулевая 1129 -4381 9109

Интенсивный

Глубокая

безотвальная 254 254 14314

Мелкая

плоскорез-

ная 6191 681 14171

Нулевая 1129 1129 11199

На интенсивном фоне в условиях умеренного переувлажнения наиболее эффективным было применение мелкой гшоскорезной

обработки, показатель совокупной энергии превышал вспашку на 6191; глубокое безотвальное рыхление и нулевую на 5937 и 5062 МДж/га соответственно.

При умеренном увлажнении сельскохозяйственного года набольшее энергосбережение обеспечивало применение глубокого безотвального рыхления, которое обеспечило прибавку ко вспашке в размере 15264 МДж/га. В условиях умеренного дефицита показатель совокупной энергии по нулевой обработке превышал вспашку, глубокую безотвальную и мелкую1 плоскорезную обработки на 1129; 875 и 448 МДж/га соответственно.

Важнейшими показателями сравнительной экономической эффективности производства являются: затраты на производство единицы продукции, условно чистый доход от реализованной продукции и уровень рентабельности производства.

Применение вспашки в условиях умеренного переувлажнения, на экстенсивном уровне использования средств химизации, обусловило самую высокую себестоимость, которая превышала другие варианты на 18-27 руб./ц. Наибольший условно чистый доход, дает, в этих условиях, глубокое безотвальное рыхление.

В условиях .умеренно дефицитного увлажнения, применение средств интенсификации повышало уровень рентабельности по всем приемам зяблевой обработки, более чем в два раза.

На экстенсивном фоне возделывания пшеницы существенных различий по уровню рентабельности не установлено.

В условиях остродефицитного увлажнения, из-за низкой урожайности происходило снижение уровня рентабельности при применении средств интенсификации по всем обработкам.

Анализ экономической эффективности показывает, что выбор приема зяблевой обработки почвы и уровня применения средств интенсификации зависит в первую очередь от условий увлажнения сельскохозяйственного года.

23 Диагностика приемов зяблевой обработки почвы Наиболее целесообразным подходом выбора приема зяблевой обработки почвы в условиях множества предикторов различной силы и направленности действия является создание основы, опирающейся на критерии доминирующего значения и складывающейся ситуации на конкретном поле.

По нашему мнению за такую основу можно принять: - почвенные условия сформировавшиеся ко времени принятия решения (плотность, влажность);

- засоренность предшественника; -

- прогноз условий увлажнения на осенне-зимне-весенниЙ и вегетационный периоды,

: Выбор приема должен дополнительно корректироваться в зависимости от планируемого уровня интенсификации возделывания сельскохозяйственных культур.

На данном этапе, для решения задач выбора приема зяблевой обработки почвы, по нашему мнению, можно использовать программу «М.В.А.», разработанную в СибНИИЗХим А.И. Южаковым совместно с автором. Программный продукт позволяет на основании анализа рядов агрофизических, агрохимических и агроэкологи-ческих условий выдать прогнозную информацию об урожайности яровой пшеницы в зависимости от приемов зяблевой обработки почвы.

На входе вводятся данные по фактическому состоянию поля перед обработкой: запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы, мм; плотность пахотного слоя почвы, г/см3; засоренность предшественника, в % от общей надземной массы.

Затем вводятся прогнозируемые параметры: коэффициент увлажнения (рассчитанный на основе запатентованной системы «Экопрогноз», Понько, 2000), запасы нитратного азота весной, кг/га.

На выходе ЭВМ рассчитывает возможную урожайность яровой пшеницы по каждому приему зяблевой обработки почвы на основе процедуры восстановления данных в многомерной выборке методом минимизации многомерного варьирования. Затем рассчитываются затраты на производство I ц зерна, условно чистый доход и уровень рентабельности по всем вариантам обработки почвы и выбирается наиболее экономически целесообразный.

Проведенный анализ показывает достаточную достоверность модели. Так, урожайность, рассчитанная по данной программе в среднем по обработкам отличается от фактической на 21 % на экстенсивном фоне и на 23,5 % на интенсивном.

ВЫВОДЫ

1. Длительная минимизация зяблевой обработки выщелоченных среднесуглинистых черноземов в условиях центральной лесостепи Приобья улучшает структурное состояние пахотного слоя и увеличивает на 9 % водопрочность макроагрегатов в сравнении с ежегодной вспашкой. Положительное влияние минимизации в сравнении со вспашкой более существенно проявляется на экстен-

сивном фоне, где рост содержания агрономически ценных макроагрегатов составил 15,4 %, а на фоне применения средств химизации лишь 5,9 %. Увеличение количества органического вещества, остающегося в почве на интенсивном фоне, уменьшает дифференциацию по содержанию агрономически ценных макроагерегатов между приемами обработки зяби и увеличивает их в среднем по опыту на 7 % в сравнении с экстенсивном фоном,

2. На выщелоченных среднесуглинистых черноземах плотность пахотного слоя в многолетнем и сезонном цикле ее изменений не выходит за пределы, ограничивающие рост и развитие яровой пшеницы.

Плотность почвы после предшественника формируется в основном в зависимости от условий увлажнения предыдущего вегетационного периода (г = 0,57). Наиболее высокая плотность наблюдается после переувлажненного вегетационного периода по нулевой обработке (1,23 г/см3), в засушливых условиях плотность пахотного слоя почвы несколько ниже - 1,19 г/см3. Непосредственно после обработки плотность пахотного слоя почвы составляет 0,95 г/см3 по вспашке, 0,97 по глубокому безотвальному рыхлению, 1,11 по мелкой плоскорезной и 1,21 г/см3 по нулевой обработке.

Изменение плотности пахотного слоя почвы приводит к изменению потенциальной влагоемкосги и соотношению капиллярной и некапиллярной пористости. Уменьшение плотности на 0,05 г/см3 сопровождается увеличением потенциальной влагоемкости на 5-6 мм, некапиллярной - на 9-10 и снижением капиллярной - на 34 мм.

3. Приемы обработки зяби, изменяя плотность пахотного слоя, приводят к изменению его потенциальной влагоемкости, что позволяет в отдельные годы дополнительно усвоить от 18 до 71 мм влаги по сравнению с необработанной с осени почвой. Наибольший эффект достигается при глубокой безотвальной обработке, где в среднем по опыту усвоение осадков было выше на 21 %, чем по другим обработкам.

Количество продуктивной влаги в метровом слое почвы во время всходов пшеницы изменялось от 74 мм (38 % НВ) на нулевой зяби в условиях остро дефицитного увлажнения до 196 мм (100 % НВ) по вспашке и глубокому безотвальному рыхлению в условиях умеренного увлажнения. Глубокое безотвальное рыхление в среднем по опыту обеспечивает повышение количества продуктивной влаги в сравнении с другими вариантами обработки в условиях

умеренного переувлажнения на 7 мм, умеренно дефицитного увлажнения-па 16 мм, остро дефицитного-на 20 мм.

В условиях остро дефицитного увлажнения на экстенсивном фоне глубокая безотвальная обработка обеспечивала наиболее рациональное использование влаги на создание единицы продукции яровой пшеницы. Применение средств химизации уменьшает влияние приемов обработки почвы и условий увлажнения на этот показатель, кроме острозасушливых лет, сокращая расход влаги в 23,2 раза.

4. С ростом дефицита увлажнения весны формируются повышенные стартовые запасы нитратного азота в почве. Отмечена тенденция увеличения количества нитратов после применения глубокого безотвального рыхления по сравнению с мелкой плоскорезной и нулевой обработками, в среднем запасы увеличились на 12,4 и 13,2 кг/га соответственно.

Установлена дифференциация пахотного слоя почвы по содержанию легкоподвижных фосфатов, которая связана с неравномерным распределением свежего органического вещества по слоям в зависимости от обработки (61,8 % дисперсии). Условия увлажнения весеннего периода оказывают меньшее влияние на содержание подвижных фосфатов(10,5 %дисперсии). -

5. Уменьшение глубины зяблевой обработки почвы, при экстенсивной технологии возделывания, отрицательно сказывается на уровне засоренности посевов пшеницы. Независимо от условий увлажнения года, она возрастает в среднем на 11 %, причем наибольший прирост засоренности наблюдался в умеренно переувлажненном году - 18,8 %. Усиление засоренности при минимизации зяблевой обработки почвы1 происходит в основном за счет однодольных сорняков. В среднем по нулевой обработке однодольные составляли 79 % от всей массы сорных растений или 29 % от общей надземной массы.

По мере увеличения дефицита увлажнения засоренность фитоценоза яровой пшеницы снижается по всем приемам зяблевой обработки почвы. При дефицитном и остродефицитном увлажнении различия между вспашкой и глубокой безотвальной обработкой по засоренности не существенно,

6. Применение глубокого безотвального рыхления в среднем по опыту формирует наибольшую урожайность яровой пшеницы. На экстенсивном фоне прибавка составила 2,3 ц/га (15 %) в сравнении с другими вариантами обработки почвы, на интенсивном - 2,5 ц/га (8%).

На экстенсивном фоне в условиях умеренного переувлажнения глубокие обработки почвы в сравнении с мелкими имели тенденцию увеличения урожайности пшеницы на 0,9 ц/га (б %). В условиях умеренно дефицитного увлажнения наиболее эффективной оказалась вспашка, которая повышала урожайность пшеницы на 2,3 ц/га (17 %) в сравнении с другими вариантами обработки почвы. В условиях остро дефицитного увлажнения глубокая безотвальная и мелкая плоскорезная обработки почвы имели одинаковую эффективность и увеличивали урожайность пшеницы на 4,4 ц/га (30 %) в сравнении со вспашкой и нулевой обработкой почвы.

Применение средств интенсификации уменьшает варьирование урожайности в зависимости от условий увлажнения (53 % дисперсии, против 74 % на экстенсивном фоне).

В условиях умеренного переувлажнения отмечена тенденция повышения урожайности пшеницы на 2,1 (6 %) по мелкой илоско-резной обработке в сравнении с другими вариантами. При умеренно дефицитном увлажнении различий по урожайности пшеницы в зависимости от приема зяблевой обработки не установлено, В условиях остро дефицитного увлажнения глубокая безотвальная и мелкая плоскорезная обработки почвы имели одинаковую эффективность и увеличивали урожайность пшеницы на 4,5-4,8 ц/га (17 %) в сравнении со вспашкой и нулевой обработкой почвы.

7. В условиях умеренного переувлажнения на экстенсивном фоне наиболее выгодным приемом обработки зяби было глубокое безотвальное рыхление (2443 рубУга - условно чистый доход, при уровне рентабельности 123 %), В условиях умеренно дефицитного увлажнения - вспашка (1430 руб./га - условно чистый доход, при уровне рентабельности 65 %). В условиях остродефицитного увлажнения - мелкая плоскорезная обработка (2146 руб./га - условно чистых доход, при уровне рентабельности 114 %).

При использовании комплекса агрохимических средств в условиях умеренного переувлажнения, умеренно дефицитного и остродефицитного увлажнения наиболее выгодным приемом была мелкая плоскорезная обработка или оставление почвы без обработки. В другие годы - глубокая безотвальная обработка. При этом количество условно чистого дохода и уровень рентабельности снижались с увеличением засушливости сельскохозяйственного года.

Уменьшение глубины зяблевой обработки почвы сопровождается экономией энергетических затрат на ее проведение до 1129 МДж/га.

8. Выбор приема зяблевой обработки почвы возможен при учете фактического состояния поля после уборки предшественника. Показателями агроэкологического состояния поля (по факту) служат запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы, мм; плотность пахотного слоя, г/см3; засоренность предшественника, % от общей надземной массы. Прогнозируемые показатели - коэффициент увлажнения, Ку.

Программа «М.В.А.» рассчитывает прогнозную урожайность яровой пшеницы по вариантам зяблевой обработки почвы на основе процедуры восстановления данных в многомерной выборке методом минимизации многомерного варьирования. Ошибка прогноза, рассчитанного по данной программе, в среднем по обработкам варьирует от 21,3 % на экстенсивном фоне до 23,5 % на интенсивном.

Уточнение выбора приема зяблевой обработки почвы осуществляется путем экономической оценки получения прогнозируемой урожайности. В этом случае рентабельность производства зерна яровой пшеницы может достигать 170 %.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Планирование применения того или иного приема зяблевой обработки почвы должно основываться, на учете фактического состояния конкретного поля по ряду показателей, а именно, плотности пахотного слоя почвы, количества продуктивной влаги, засоренности предшествующей культуры и корректироваться прогнозом гидротермических условий и экономической' целесообразностью. ;

При высокой и средней плотности пахотного слоя (1,2 г/см3 и выше) после уборки предшественника, средней или низкой влажности метрового слоя почвы (60 % от НВ и ниже), и высокой засоренности предшественника (более 30 % от массы фитоценоза), (если не планируется применение гербицидов), необходимо использовать вспашку. При планировании использования гербицидов в вышеуказанных условиях можно применять глубокую безотвальную обработку. Наибольший эффект от данных приемов будет проявляться при низком и близком к норме увлажнении сельскохозяйственного года.

При низкой плотности (менее 1,19 г/см3), высокой влажности почвы (более 60 % от НВ) и низкой засоренности предшественника можно применять мелкое безотвальное рыхление или оставлять

почву без обработки. Наиболее целесообразно применять эти приемы в условиях переувлажнения и использовании комплекса средств химизации.

Комплексное применение средств химизации в условиях остродефицитного увлажнения экономически не окупается, поэтому их применение следует регулировать в оперативном режиме на основе почвенной диагностики обеспеченности элементами питания, фи-тосанитарной ситуации на поле и прогнозом условий увлажнения,

ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

Андриянушкин Д.С. Аккумуляция влаги почвой в зависимости от системы основной обработки// Пути повышения эффективности АПК в условиях вступления России в ВТО. В 2-х частях. Часть 2. -Уфа: БГАУ, 2003,-С. 5-7.

Андриянушкин Д.С. Влияние основной обработки почвы на влагоемкость выщелоченного чернозема// Молодые ученые Сибирского региона - аграрной науке. Выпуск 3. Материалы конф. -Омск,2003,-С. 93-95.

Андриянушкин Д.С. Влияние приемов зяблевой обработки почвы на влагообеспеченность яровой пшеницы// Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика. Материалы межрегиональной науч.- практ. конф. - Кемерово, 2003. — С. 10-11.

Андриянушкин Д.С., Каличкин В.К. Информационная модель выбора приемов зяблевой обработки почвы // Информационные технологии, информационные измерительные системы и приборы в исследовании сельскохозяйственных процессов. 4.2. Материалы междунар, науч.-практ. конф. «АГРОИНФО - 2003». — Новосибирск, 2003. - С. 201-205.

Подписано в печать 28.01,2004 г. Формат 60*84 '/ц„ Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 36. Отпечатано в ГУП РПО СО РАСХН 630501, Новосибирская обл., п. Красноооск.