Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Динамика водно-физических свойств черноземов Красноярской лесостепи в условиях ресурсосберегающих технологий основной обработки

ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Динамика водно-физических свойств черноземов Красноярской лесостепи в условиях ресурсосберегающих технологий основной обработки"

На правах рукописи

Картавых Анна Анатольевна

ДИНАМИКА ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМОВ КРАСНОЯРСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ В УСЛОВИЯХ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ

03.02.13 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

- 6 МАР

Новосибирск - 2014

005545774

005545774

Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии Красноярского государственного аграрного университета.

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Кураченко Наталья Леонидовна

Официальные оппоненты:

Кравцов Юрий Васильевич, доктор биологических наук, доцент, профессор кафедры физической географии и туризма Новосибирского государственного педагогического университета;

Кудряшова Светлана Яковлевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории почвенно-физических процессов Института почвоведения и агрохимии СО РАН. Ведущая организация:

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН

Защита состоится 17 апреля 2014 года в 10 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 003.013.01 при Институте почвоведения и агрохимии СО РАН по адресу: 630090, Новосибирск, пр-т Академика Лаврентьева, 8/2, ИПА СО РАН.

Тел./факс: (383) 363-90-25. E-mail: soil@issa.nsc.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института почвоведения и агрохимии СО РАН.

Диссертация и материалы, предусмотренные по процедуре защиты, размещены на официальном сайте ИПА СО РАН: http://sibsoil.nsc.ru/

Автореферат разослан «-fd » февраля 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.б.н

^ Якименко Владимир Николаевич

Актуальность темы. Одним из основных лимитирующих факторов получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур является прогрессирующее ухудшение физических свойств почв, которые весьма динамичны и зависят от уровня культуры земледелия. В процессе длительного использования почв происходит их переуплотнение, теряется комковато-зернистая структура, уменьшается полевая влагоемкость, водопроницаемость, усиливается смыв мелкозема с пахотных угодий [Булыгин, Комарова, 1990; Ра-мазанов, Хазиев, 1004; Смирнов, 2009]. Основными причинами, вызывающими ухудшение физических свойств черноземных почв являются длительно практикуемая монополия отвальной вспашки и недостаточное внимание к прогрессивным технологиям возделывания полевых культур. Ухудшение агрономически важных свойств длительно обрабатываемой пашни потребовало пересмотра существующей технологии обработки в направлении её минимизации. По мнению А.Г. Бондарева [1988], все известные приемы минимизации обработки, обеспечивающие снижение воздействия на почву почвообрабатывающих орудий и ходовых систем сельскохозяйственной техники, должны проводиться с учетом физических свойств почвы.

Обработка почвы является наиболее быстрым и эффективным способом придания пахотному слою оптимальных параметров структуры и плотности сложения. В современной литературе нет единого мнения о влиянии различных систем обработки на агрофизические свойства почвы [Берзин, Бекетов, Репа, 1982; Лисунов, 1997; Исайкин, Волков, 2005; Макаров, 2008; Смирнов, 2009; Ивенин, 2010; Савоськина, Чебаненко, Манишкин, 2011; и др.]. В условиях Красноярского края ресурсосберегающие технологии возделывания зерновых культур нашли широкое применение в сельскохозяйственном производстве, однако, научное обеспечение их недостаточное.

Цель исследований — оценить динамику водно-физических свойств черноземов Красноярской лесостепи в условиях ресурсосберегающих технологий основной обработки почвы.

Задачи исследований:

1. Дать характеристику физических свойств черноземов выщелоченных и обыкновенных Красноярской лесостепи.

2. Изучить пространственное варьирование водно-физических показателей почвы при отвальной, минимальной и нулевой ее обработке.

3. Исследовать сезонную динамику изучаемых показателей в условиях ресурсосберегающих технологий основной обработки почвы.

4. Оценить водно-физические свойства пахотного слоя черноземов.

Научная новизна. Впервые для условий региона изучено влияние ресурсосберегающих технологий на физические параметры черноземов Красноярской лесостепи. Установлено, что физические свойства черноземов в условиях основной обработки характеризуются однородностью пространственного распределения. Отвальная вспашка и минимальная обработка определяют высокое варьирование дифференциальной пористости. Показано, что сезонный ритм водно-физических свойств черноземов с сохранением их оптимальных

параметров определяется типом основной обработки почвы, погодными условиями вегетационных сезонов, использованием агроприемов, направленных на поддержание оптимального уровня питания и фитосанитарного состояния посевов.

Защищаемые положения:

1. Ресурсосберегающие приемы основной обработки черноземов Красноярской лесостепи определяют оптимальное состояние их водно-физических параметров с сохранением стабильного сезонного ритма.

2. Нулевая обработка почвы уменьшает объем межагрегатных пор и способствует стабилизации пространственной неоднородности дифференциальной пористости.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты расширяют представления о физических свойствах черноземов Красноярской лесостепи и обосновывают возможность применения ресурсосберегающих технологий основной обработки. Материалы исследований необходимы при организации и проведении экологического мониторинга антропогенноизмененных экосистем. Предложенные теоретические и практические положения могут служить основой рационального использования почв региона и управления их плодородием.

Апробация работы. Материалы диссертации опубликованы в 10 работах, в том числе в 2 изданиях «Перечня...» ВАК РФ. Результаты исследований представлялись и обсуждались: на Международной научной школе-конференции «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» [Абакан, 2010, 2012]; Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди аспирантов высших учебных заведений МСХ РФ по СФО [Новосибирск, 2011]; Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы генезиса, географии и картографии почв» [Томск, 2011]; Всероссийской конференции с международным участием «Инновации в науке и образовании: опыт, перспективы развития» [Красноярск, 2011; 2012]; Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» [С-Петербург, 2011]; Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ «Развитие АПК юга России» [Анапа, 2012].

Структура диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах, включая 17 таблиц, 21 рисунок и 31 приложение. Состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, который представлен 183 источниками, в том числе 4 на иностранном языке.

Личный вклад автора заключается в проведении экспериментальных работ, выполнении аналитических определений, обработке и обсуждении аналитических данных, публикации результатов исследований.

Глава 1. Научные основы внедрения технологий сберегающего

земледелия

1.1. Современное состояние внедрения ресурсосберегающих технологий

В главе рассматривается история возникновения и развития основной обработки почвы, изучается современное состояние внедрения ресурсосберегающих технологий на территории России [Мальцев, 1958; Тулайков, 1963; Бараев, 1975; Овсинский, 1975; Аллен, 1985; Rahman, 1986; Locke, Hans, 1988; Макаров, 1991; Рамазанов, Хазиев, 1994; Dalrymple, Miller, Fomstrom, 1998; Чуланов, Листагаев, 2000; Бейкер, Сакстон, Ричи, 2002; Кирюшин, Иванов, 2005; Носов, Крюков, 2005; Максютов, 2006; Орлова, 2007; Корсунов, 2010; Синеще-ков, Смеловский, 2012; Яковлев, Лынов, 2012 и др.]. Анализ литературы показал, что к реализации ресурсосберегающих технологий следует подходить осмотрительно, с учетом почвенно-климатических условий зоны и других факторов в комплексе.

1.2. Ресурсосберегающие технологии и водно-физические свойства почв

Изучение водно-физических свойств почв, динамики их изменения при аг-рогенных воздействиях тесно связано с рациональным использованием почв и управлением их плодородия [Орлов, 2000; Карпович, Немцев, 2004; Гаврилов, Левкина, Телитченко, 2006; Асхадулин, Шакиров, 2006; Гармашов, 2007; Буш-нев, 2009; Сабитов, 2009; Романенко, Мазитов, 2011; Черкасов, 2012; Яковлев, Лынов, 2012 и др.]. Анализ современной научной литературы показал отсутствие единого мнения о влиянии различных систем обработки на агрофизические свойства почв. Тем не менее, во многих работах отмечается положительное влияние замены отвальной вспашки почвозащитной обработкой.

Глава 2. Экологические условия почвообразования Красноярской

лесостепи

Приводится анализ физико-географических условий Красноярской лесостепи по опубликованным материалам [Черепнин, 1961; Любимова, 1962; Ве-редченко, 1961; Семина, 1962; Кириллов, 1970; Бахтин, Орловский, 1971; Лебедева, Семина, 1974]. Комплекс природных условий является характерным для образования на этой территории черноземов. Представление об особенностях почв изучаемой территории сложились на основе работ Ю.П. Вередченко [1961]; П.С. Бугакова [1964, 1971]; П.С. Бугакова, Л.С. Шугалей [1968]; Е.С. Кусковой [1971]; Н.Г. Рудого [1971]; Е.П. Поповой, Я.И. Лубите [1973]; В.В. Чупровой [1979, 1981, 1990]; П.И. Крупкина [1962, 2002]; П.С. Бугакова, В.В. Чупровой [1995]; В.В. Топтыгина [2002]; Н.Л. Кураченко [2010]. Приведенная характеристика подтипов черноземов позволяет утверждать, что они обладают высоким плодородием.

Глава 3. Объекты и методы исследований '

Исследования проводились в 2010-2012 гг. в зернопаровых севооборотах в условиях полевого стационара учхоза «Миндерлинское» КрасГАУ в Красноярской лесостепи. Объект исследования - комплекс черноземов выщелоченных и обыкновенных. Почвы опытного участка характеризуются высоким и средним содержанием гумуса (9,1-5,1%), нейтральной реакцией среды (рНН2о - 6,66,8), высокой суммой обменных оснований (44-62 м-экв/100г).

Исследования проводились в посевах яровой пшеницы сорта Новосибирская 15. В условиях отвальной (осенью на 20-22 см), минимальной (диска-тором осенью на 12-14 см) и нулевой обработки (прямой посев) почв были изучены следующие варианты опыта: 1 - контроль; 2 - протравливание семян; 3-NPK + протравливание семян + гербициды.

Отбор образцов на водно-физические показатели проводили в слое 0-20 см в фазу всходов (июнь), колошения (июль) и молочной спелости пшеницы (август). Площадь учетной делянки 60 м2, повторность отбора образцов и аналитических определений - 3-х кратная. Оценка пространственного варьирования проводилась на контрольных вариантах в 10-ти кратной повторности в период всходов пшеницы. Водно-физические показатели почв получены при помощи общепринятых методов [Агрофизические методы..., 1966; Методическое руководство..., 1969; Александрова, Найденова, 1986; Вадюнина, Корчагина, 1986].

Показатели, характеризующие химические и физические свойства черноземов исследовались в почвенных разрезах, заложенных на опытном участке. Морфологическое описание почв проведено по генетическим горизонтам [Розанов, 1975]. Почвенные образцы на физические, химические показатели и гранулометрический состав отбирали из средней части каждого горизонта. Основные химические показатели получены при помощи общепринятых методов [Аринушкина, 1970; Агрохимические методы..., 1975]. Гранулометрический состав определен пипет-методом по H.A. Качинскому [1958].

Статистическая обработка полученных результатов проведена методами корреляционного, дисперсионного анализа и описательной статистики [Доспехов, 1985; Дмитриев, 1995].

Глава 4. Физические свойства черноземов выщелоченных и обыкновенных Красноярской лесостепи

Исследования, проведенные на полевом стационаре «Миндерлинское» показали, что черноземы выщелоченные и обыкновенные, сформированные на желто-бурых глинах, характеризуются тяжелосуглинистым иловато-крупно-пылеватым гранулометрическим составом с равномерным распределением илистой фракции по профилю.

Установлено, что профильное распределение плотности сложения в подтипах черноземов характеризуются близкими значениями 0,92-0,94 г/см3, которые постепенно, по мере снижения гумуса, увеличиваются сверху вниз, дости-

гая 1,2 г/см3. Рыхлое сложение черноземов Красноярской лесостепи обусловлено хорошо выраженной макроструктурой. Так, чернозем выщелоченный характеризуется высоким содержанием отдельностей агрономически ценного размера (87-97%), что указывает на отличную оструктуренность профиля почвы. Профильное распределение структурных агрегатов в черноземе обыкновенном находится в пределах 63-98 %. Пахотный слой по содержанию агрономически ценных фракций оценивается как хорошо оструктуренный (63%), нижележащие слои имеют отличную структуру (76-98%). По содержанию водопрочных агрегатов профили черноземов не однородны. Пахотный слой чернозема выщелоченного оструктурен хорошо (76-78 %). На глубине 20-70 см водопрочность структуры соответствует отличному и хорошему уровню (91-74 %). Водопрочность агрегатов чернозема обыкновенного в 0-10 см слое оценивается как отличная (80 %). С глубиной количество водопрочных агрегатов снижается до 7958 %, что соответствует хорошей и удовлетворительной оценке.

Таким образом, черноземы Красноярской лесостепи, обладая тяжелосуглинистым гранулометрическим составом, характеризуются оптимальными физическими показателями гумусово-аккумулятивной толщи профиля.

Глава 5. Пространственная изменчивость водно-физических свойств черноземов в условиях основной обработки

Пространственное варьирование свойств почвы может определяться целым рядом факторов, в том числе и характером её обработки. Учет пространственного варьирования в условиях основной обработки показал, что физические свойства пахотных черноземов Красноярской лесостепи характеризуются как оптимальные с различной величиной изменчивости (табл. 1). Нашими исследованиями установлено, что влажность почвы, плотность сложения, структурный и агрегатный состав характеризуются однородностью пространственного распределения не зависимо от типа основной обработки. Коэффициент варьирования их в пространстве не превышает 17%. Выявлено, что варьирующими показателями от средней до высокой степени являются агрегатная и межагрегатная пористость в условиях отвальной и минимальной обработки (32-62%). Нулевой посев способствует снижению вариабельности дифференциальной пористости в пространстве до 10-12%.

Одним из основных факторов дестабилизации структуры и сложения почвы в её пространственной изменчивости является степень увлажнения почвы. Исследованиями установлено отсутствие достоверной связи между влажностью почвы и физическими параметрами. Увеличение среднестатистической величины влажности почвы на блоке нулевой обработки до 35% определяет сильную экспотенциальную зависимость влажности и плотности и плотности пахотного горизонта (г = -0,7) [Кураченко, Лелякова (Картавых), Ржевская, 2012].

Итак, влажность, плотность сложения и структурно-агрегатный состав черноземов Красноярской лесостепи в условиях основной обработки являются устойчивыми свойствами по параметрам изменчивости в пространстве. Показа-

тели дифференциальной пористости черноземов при применении ресурсосберегающих приемов основной обработки почвы оцениваются как подвижные.

Таблица 1 - Статистические характеристики водно-физических _показателей в пространстве, n = 10 _

Показатель X S Min Мах Minmax V,%

Отваньная

Влажность, % 21,0 2,8 21,7 31,2 9,5 10

Плотность сложения, г/см3 0,92 0,2 0,74 1,17 0,43 17

Структурный состав, % 73,0 8,9 60,0 86,1 29,1 12

Агрегатный состав, % 78,0 8,4 66,2 93,5 27,3 10

Общая пористость, % 59,5 7,9 51,3 68,8 17,5 13

Агрегатная пористость, % 17,4 7,5 8,7 27,8 19,1 43

Межагрегатная пористость, % 42,2 13,4 26,0 58,4 32,4 32

Вода прочносвязанная в порах, % 4,7 1,1 3,5 6 2,5 23

Вода рыхлосвязанная в порах, % 2,8 0,6 2,2 3,3 1,1 22

Вода капиллярная в порах, % 15,6 2,8 13,1 19,5 6,4 17

Минимальная

Влажность, % 30,0 2,8 26,49 34,9 8,4 9

Плотность сложения, г/см3 0,91 0,1 0,81 1,17 0,36 11

Структурный состав, % 76,0 12,9 59,5 91,3 31,8 17

Агрегатный состав, % 83,0 6,7 73,2 93 19,8 8

Общая пористость, % 61,5 4,9 51,3 66,3 15 8

Агрегатная пористость, % 27,4 17,1 12,8 53,7 40,9 62

Межагрегатная пористость, % 32,4 17,2 8,0 50,0 42,0 51

Вода прочносвязанная в порах, % 4,4 0,6 3,8 5,4 1,6 14

Вода рыхлосвязанная порах, % 2,6 0,3 2,3 3,2 0,9 12

Вода капиллярная порах, % 18,1 2,7 14,9 22,7 7,8 14

Нулевая

Влажность, % 35,0 4,1 27,1 42,5 15,4 12

Плотность сложения, г/см3 1,00 0,12 0,85 1,20 0,35 12

Структурный состав, % 81,0 10,3 67,6 95,6 28,0 13

Агрегатный состав, % 71,0 10,3 59,7 84,1 24,4 14

Общая пористость, % 67,6 5,6 58,0 71,0 13,0 8

Агрегатная пористость, % 27,0 2,7 25,0 30,0 5,0 10

Межагрегатная пористость, % 55,8 6,8 44,0 61,0 17,0 12

Вода прочносвязанная в порах, % 3,9 0,6 3,5 5,0 1,5 17

Вода рыхлосвязанная в порах, % 2,3 0,3 2,1 2,9 0,8 15

Вода капиллярная в порах, % 18,3 2,5 16,0 22,3 6,3 14

X - среднее арифметическое; S - стандартное отклонение; min, max - предельные значения; min-max - интервал варьирования; V- коэффициент вариации

Глава 6. Сезонная динамика водно-физических показателей черноземов 6.1. Запасы продуктивной влаги

Водный режим пахотных черноземов Красноярского края [Новикова, 1975; Берзин, Полосина, 1992] свидетельствует о необходимости его улучшения путем применения комплекса агротехнических мероприятий, направленных на накопление в черноземах осенне-зимних осадков и снеготаяния вод. Выполненный нами учет запасов влаги, накопленной в пахотном слое к началу вегетационного периода, свидетельствует о хорошей и удовлетворительной влаго-обеспеченности черноземов (33-44 мм) и отсутствии существенных различий между типами основной обработки. С началом вегетации пшеницы изменение запасов становится результатом совокупного взаимодействия почвы, растений и метеорологических условий (V = 6-45%). Динамика запасов продуктивной влаги в пахотном слое агроценозов пшеницы имеет однотипный ход изменчивости, но различную качественную оценку по годам. Влагообеспеченность посевов яровой пшеницы складывалась в годы исследований по-разному и зависела от погодных условий. Вегетационные сезоны 2010-2011 гг. по условиям увлажнения были одинаковыми и характеризовались как дождливые, что и определило схожий ритм динамики продуктивной влаги. Погодные условия 2012 года сопровождались высокой среднесуточной температурой воздуха и малым количеством осадков. Так, к июлю, под пшеницей, которая в это время находится в фазе кущение - выход в трубку, запасы влаги по вариантам опыта составили 14-20 мм, что соответствует неудовлетворительной обеспеченности.

Оценивая в среднем запасы продуктивной влаги за вегетационные сезоны 2010-2012 гг., следует отметить, что ресурсосберегающие технологии основной обработки почвы не дают явно выраженных преимуществ по сравнению с отвальной вспашкой (рис. 1).

Рис. 1. Среднесезонные (2010-2012 гг.) запасы продуктивной влаги (мм) чернозема (0-20 см) на вариантах опыта: 1 - контроль; 2 - протравливание семян; 3 -ИРК + протравливание семян + гербициды

Почва контрольных вариантов формирует запасы влаги на уровне 33-35 мм. Отвальная обработка на глубину 0-22 см с элементами интенсификации в виде протравливания семян; внесения удобрений с протравливанием семян и обра-

боткой посевов гербицидами способствует более полному сохранению влаги в пахотном слое в период вегетации пшеницы (36-38 мм).

Представленное выше позволяет заключить, что запасы продуктивной влаги и их сезонная динамика в пахотном слое агроценозов пшеницы в большей степени зависят от количества выпавших осадков и не обусловлены типом основной обработки.

6.2. Плотность сложения

Плотность сложения является интегральным и динамичным показателем физического состояния пахотного слоя почвы, характеризующим её структуру и обусловливающим многие почвенные процессы. Нашими исследованиями установлено, что плотность сложения черноземов в течение вегетационных сезонов изменяется по вариантам опыта от 0,76 до 1,10 г/см3 при незначительной и небольшой величине сезонной вариабельности показателя (V = 1-14%). Ход динамики сложения пахотного слоя по годам имеет различный характер, что обусловлено типом основной обработки, применением элементов интенсификации в виде протравливания семян, внесения удобрений и обработки посевов гербицидами, а также уровнем увлажнения почвы. Особенно эта зависимость проявилась в засушливый 2012 год, где на разных типах обработки фактор влажность на 60-98% определил сезонную динамику сложения почвы [Леляко-ва (Картавых), Одинцова, 2010; 2012].

В среднем за три вегетационных сезона плотность сложения 0-20 см слоя черноземов соответствовала 0,88-1,00 г/см3(рис. 2).

Рис. 2. Среднесезонное (2010-2012 гг. ) значение плотности сложения (г/см3) чернозема (0-20 см) на вариантах опыта: 1 - контроль; 2 - протравливание семян; 3 -№К+ протравливание семян + гербициды

Исследованиями выявлена тенденция увеличения плотности сложения при уменьшении глубины обработки почвы. Нулевая обработка или прямой посев по стерне способствует увеличению плотности сложения до 1,00 г/см3, но с сохранением оптимальных параметров.

Таким образом, качественная оценка и сезонный ритм плотности сложения черноземов указывает на отсутствие процессов их физической деградации в ресурсосберегающих технологиях.

6.3. Структурный состав

Известно, что процесс образования и разрушения почвенной структуры протекает быстро - в течение вегетационного сезона, что связано с воздействием ряда факторов. Выявлено, что структурный состав черноземов в вегетационные сезоны 2010-2012 гг. характеризовался не однотипной направленностью сезонного ритма и изменяется по вариантам опыта от удовлетворительного до отличного уровня (48-93%) с незначительным и небольшим варьированием показателя (У=3-17%), что определяется различиями в механизмах его формирования по вариантам опыта в сезонном цикле. Анализ отдельных фракций структурного состава показал, что в пахотном горизонте черноземов преобладают глыбистые отдельности >10 мм (20-37%), содержание пыли <0,25 мм не превышает 4%. В целом структурное состояние черноземов в течение трех вегетационных сезонов оценивается как отличное (71-77%). Исключение составляет контрольный вариант в условиях нулевого посева, здесь структурное состояние соответствует хорошему уровню (62%). Пониженное содержание агрономически ценных фракций при нулевом посеве связано с повышенной глыбистостью почвы (37%) и с увеличением плотности сложения до 1,00 г/см3 (рис. 3).

Рис. 3. Среднесезонное (2010-2012 гг.) содержание агрономически ценных фракций (%) в черноземе (0-20 см) на вариантах опыта: 1 - контроль; 2 - протравливание семян; 3 -№>К+ протравливание семян + гербициды

Динамические изменения содержания фракций ценного размера, как правило, контролируются фактором «влажность почвы». Результаты корреляционного анализа подтверждают наличие средней и сильной (г=0,67-0,99) зависимости между структурным составом и полевой влажностью почвы на фоне отвальной, минимальной и нулевой обработки [Кураченко, Лелякова (Картавых), 2011; Лелякова (Картавых), 2012].

Чередование периодов увлажнения и высыхания, перепады температур, деятельность корневой системы растений, почвенной микрофлоры и другие

факторы оказывают влияние на содержание и свойства макроструктуры в почве в период вегетации, но их вклад практически не поддается предварительной оценке. В связи с этим нами определен коэффициент (К) устойчивости макроструктуры черноземов к суммарному действию внешних факторов за период вегетации пшеницы на разных типах основной обработки [Потапов, 1980; 1983] (табл. 2).

Таблица 2 - Устойчивость макроструктуры чернозема к _суммарному действию внешних факторов_

Обработка почвы Плотность почвы, г/см3 К, %

dH dK D\ia

2010г.

Отвальная 0,88 0,90 1,80 98

Минимальная 0,85 0,85 1,70 100

2011г.

Отвальная 1,02 0,89 2,00 100

Нулевая 1,02 0,94 2,00 100

2012г.

Отвальная 0,88 0,81 1,80 100

Минимальная 0,84 0,93 1,80 91

Нулевая 0,88 0,98 1,80 89

По данным таблицы 2 видно, что черноземы, как правило, обладают полной устойчивостью макроструктуры к действию внешних сил (<±н>с1к). Такая закономерность обусловлена высокой водопрочностью структуры и способностью к разуплотнению почвы в течение вегетационного сезона. Минимальная и нулевая обработка почвы в засушливый период 2012 года способствовала снижению устойчивости макроструктуры до 89-91%, что подтверждается данными агрегатного анализа [Кураченко, Лелякова (Картавых), 2013].

6.4. Агрегатный состав

Водопрочность почвенных агрегатов или агрегатный состав, является самым ценным признаком структуры, отражающим качественное состояние свойств почвы. Нашими исследованиями выявлено, что тяжелый гранулометрический состав и высокое содержание гумуса определяют высокий уровень водопрочности структуры черноземов Красноярской лесостепи. Сумма водопрочных агрегатов в вегетационные сезоны 2010-2011 гг. достаточно высокая (71-96%) и соответствует хорошей и отличной оструктуренности, с незначительным и небольшим сезонным варьированием показателя (У=2-12%). Засушливые условия 2012 года сказались на содержании водоустойчивых агрегатов. Так, водопрочность агрегатов изменялась в сезоне от удовлетворительного до отличного уровня (43-82%) при незначительном и среднем уровне варьирования показателя (У=5-29%). Отмечено существенное снижение водоустойчивости агрегатов >3 мм в острозасушливый июльский период на фоне минимальной и нулевой обработки почвы (НСР05 = 13,3-17,1). Корреляционный анализ

позволил оценить влияние уровня влажности на изменение агрегатного состава черноземов. Выявлено, что влажность в сильной степени контролирует уровень водопрочных агрегатов в вегетационные сезоны 2010 и 2012 гг. (г=0,88-0,99). Вегетационный сезон 2011 года отличается отсутствием достоверной корреляционной связи между влажностью и агрегатным составом.

В целом, среднестатистическое содержание водопрочных агрегатов за период наблюдений оценивается как хорошее (68-78%) и не зависит от типа основной обработки и применяемых элементов интенсификации (рис. 4).

Рис. 4. Среднесезонное (2010-2012 гг.) содержание водопрочных агрегатов (%) в черноземе (0-20 см) на вариантах опыта: 1 - контроль; 2 - протравливание семян; 3 -ИРК-ь протравливание семян + гербициды

Несмотря на оптимальный агрегатный состав, следует отметить тенденцию постепенного снижения водоустойчивости структуры в ряду основных обработок почвы: отвальная вспашка - минимальная обработка - нулевой посев [Лелякова (Картавых), 2011; Кураченко, Лелякова (Картавых), 2012].

В заключении отметим, что сезонный ритм агрегатного состава определяется различиями в механизмах его формирования по вариантам опыта и характеризуется не одинаковой направленностью в течение трех вегетационных сезонов. Сумма водоустойчивых агрегатов в условиях основной обработки в 2010-2011 гг. высокая (71-96%). В засушливые условия 2012 года водопроч-ность структуры снижается до удовлетворительного уровня (43%).

6.5. Дифференциальная пористость

Характеристики дифференциальной пористости дают обширный материал для выводов о физическом состоянии почвы и в частности, порового пространства почвы, а их совместный анализ позволяет делать практические и прогностические рекомендации.

Нашими исследованиями установлено, что общая пористость вне зависимости от характера основной обработки и применения элементов ресурсосберегающих технологий имеет близкие величины (60-64%) и соответствует отличному уровню. Оценивая дифференциальную пористость черноземов по объему пор, следует отметить, что в структуре порового пространства преобладают

межагрегатные поры (рис. 5). На их долю в условиях отвальной обработки приходится 50-51% от объема пор. Агрегатная пористость небольшая и составляет всего 12-14%. Отметим, что пористость отдельных агрегатов обрабатываемого чернозема в течение вегетационного сезона составляла 24-27%, что соответствует весьма плотной оценке. В условиях минимальной обработки почвы дифференциальная пористость также не имеет существенных различий. Здесь отмечается преобладание межагрегатных пор 48-50%, пористость агрегатная варьирует в незначительных пределах 13-14%, пористость отдельных агрегатов изменяется в пределах от 23 до 27%.

Отвальная обработка

А Б В

Минимальная обработка

Нулевая обработка

Рис. 5. Структура порового пространства чернозема (%) в условиях отвальной, минимальной и нулевой обработки (2010-2012 гг.). А - контроль; Б - протравливание семян; В - №>К + протравливание семян + гербициды; (Ра - пористость агрегата; РЕ а - суммарная агрегатная пористость; Рма - пористость межагрегатная)

Нулевая обработка уменьшает объем межагрегатных пор до 48^-9%. Отсутствие механического воздействия пахотного горизонта определяет стабильность межагрегатной пористости под влиянием различных агроприемов. Таким образом, наибольшие изменения происходят в межагрегатной пористости, основной объем которой слагается макропорами упаковки почвенных агре-

14

гатов, только в условиях уплотнения пахотных горизонтов [Лелякова (Картавых), 2012].

Динамические изменения агрегатной и межагрегатной пористости в условиях отвальной обработки характеризуются постепенным увеличением к уборке пшеницы объема агрегатных пор и снижения межагрегатных. При поверхностной минимальной и нулевой обработке ход динамики пор обратный. Снижение в структуре порового пространства объема агрегатных пор обусловлено циклом разуплотнения-уплотнения почвы.

Выводы

1. Исследуемые черноземы выщелоченные и обыкновенные Красноярской лесостепи, обладая тяжелосуглинистым гранулометрическим составом, характеризуются рыхлым и нормальным сложением, отличным и хорошим структурно-агрегатным состоянием гумусово-аккумулятивной толщи профиля.

2. Пространственная изменчивость водно-физических свойств черноземов в условиях основной обработки оценивается как стабильная (У=8-23%). Высоко варьирующими показателями являются агрегатная и межагрегатная пористость. На фоне отвальной вспашки и минимальной обработки неоднородность распределения этих показателей достигает 32-62%.

3. Запасы продуктивной влаги в 0-20 см слое черноземов и их динамика определяются погодными условиями вегетационных сезонов (V = 6-45%). Минимальная и нулевая обработка не создают лучшие условия влагонакопления по сравнению с отвальной вспашкой. Применение элементов интенсификации на фоне отвальной вспашки способствует более полному сохранению влаги в почве (36-38 мм).

4. Типы основной обработки почвы, погодные условия вегетационных сезонов, использование агроприемов, направленных на поддержание оптимального уровня питания и фитосанитарного состояния посевов, определяют ход динамических изменений плотности сложения, структурного и агрегатного состава пахотного слоя в течение вегетационного сезона. Сезонный ритм агрофизических параметров черноземов, не превышающий 29%, указывает на отсутствие процессов их физической деградации.

5. Ресурсосберегающие технологии возделывания яровой пшеницы в течение трех вегетационных сезонов сохраняют рыхлое сложение 0-20 см слоя почвы (0,88-1,00 г/см3) с отличной и хорошей его оструктуренностью (62-77%) и хорошей водоустойчивостью структурных отдельностей (68-78%).

6. В структуре порового пространства черноземов Красноярской лесостепи преобладают межагрегатные поры (48-51%). На долю агрегатных пор приходится 12-14%. Нулевая обработка способствует уменьшению объема межагрегатных пор. Общая пористость является стабильным параметром, не поддающимся влиянию применяемых основных обработок (60-64%).

7. Выявленная тенденция снижения водоустойчивости агрегатов в условиях минимальной и нулевой обработки и уплотнения 0-20 см слоя до 1,00 г/см3 при прямом посеве позволяет заключить, что для уменьшения отрицательного

влияния минимизации основной обработки ее нужно сочетать с отвальной вспашкой.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

Статьи в рецензируемых научных журналах

1. Кураченко, Н.Л. Влияние основной обработки на агрофизические параметры черноземов Красноярской лесостепи / Н.Л. Кураченко, A.A. Лелякова (A.A. Картавых) // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. - 2012. - Na 4(29). - С. 26-32.

2. Кураченко, Н.Л. Устойчивость структурного состояния черноземов при минимизации основной обработки / Н.Л. Кураченко, A.A. Лелякова (A.A. Картавых) // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. -2013. -№ 6. -С. 67-72.

Публикации и статьи по теме исследований

3. Лелякова, A.A. (Картавых A.A.) Динамика плотности сложения черноземов Красноярской лесостепи в условиях минимальной обработки / A.A. Лелякова (Картавых A.A.), Д.А. Одинцова // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий: мат-лы XIV междунар. школы-конференции студентов и молодых ученых. - Абакан, 2010. - С. 56-57.

4. Лелякова, A.A. (Картавых A.A.) Агрегатный уровень организации агро-черноземов Красноярской лесостепи в условиях отвальной обработки / A.A. Лелякова (A.A. Картавых) // Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов: мат-лы Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения. - С-Петербург, 2011. - С. 218-219.

5. Кураченко, Н.Л. Структурное состояние черноземов Красноярской лесостепи в условиях отвальной и минимальной обработки / Н.Л. Кураченко, A.A. Лелякова (A.A. Картавых) // Инновации в науке и образовании: опыт, проблемы, перспективы развития: мат-лы Всероссийской очно-заочной научно-практической и научно-методической конференции с международным участием.- Красноярск, 2011.-С. 167-169.

6. Лелякова, A.A. (Картавых A.A.) Роль ресурсосберегающих технологий в формировании агрофизического состояние черноземов Красноярской лесостепи / A.A. Лелякова (A.A. Картавых) // Современные проблемы генезиса, географии и картографии почв: мат-лы V Всероссийской конференции с международным участием. - Томск, 2012. - С. 182-184.

7. Лелякова, A.A. (Картавых A.A.) Динамика плотности сложения черноземов в условиях ресурсосберегающих технологий /A.A. Лелякова (A.A. Картавых), Д.А. Одинцова // Экологические альтернативы в сельском и лесном хозяйстве: Сб. научн. ст. аспирантов и магистров. - Красноярск, 2012. - С. 17-23.

8. Лелякова, A.A. (Картавых A.A.) Дифференциальная пористость черноземов Красноярской лесостепи в условиях основной обработки / A.A. Лелякова (A.A. Картавых) // Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы разви-

тия: мат-лы междунар. научн.-практ. конференции. - Красноярск, 2012. - С. 219-221.

9. Кураченко, Н.Л. Пространственное варьирование плотности сложения черноземов в условиях ресурсосберегающих технологий / Н.Л. Кураченко, A.A. Лелякова (A.A. Картавых), Н.И. Ржевская // Проблемы современной аграрной науки: мат-лы междунар. заочной научн. конференции. - Красноярск, 2012. - С. 22-24.

10. Лелякова A.A. (Картавых A.A.) Оценка физических параметров черноземов Красноярской лесостепи в условиях минимизации основной обработки / A.A. Лелякова (A.A. Картавых) // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий: мат-лы XVI междунар. школы-конференции студентов и молодых ученых. - Абакан, 2012. - С. 145-146.

Санитарно-эпидемиологическое заключение № 24.49.04.953.П. 000381.09.03 от 25.09.2003 г. Подписано в печать 10.02.2014 Формат 60x84/16. Бумага тип. № 1. Печать - ризограф. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 58 Издательство Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул. Ленина, 117

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Картавых, Анна Анатольевна, Красноярск

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ФГБОУ ВПО КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

*145 ¿806

V т V ( Т к V » V

укописи

Картавых Анна Анатольевна

ДИНАМИКА ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧЕРНОЗЕМОВ КРАСНОЯРСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ В УСЛОВИЯХ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОСНОВНОЙ

ОБРАБОТКИ

03.02.13 - почвоведение

диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: д.б.н., профессор Н.Л. Кураченко

Красноярск - 2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение...................................................................................................................3

Глава 1. Научные основы внедрения технологий сберегающего земледелия..6

1.1. Современное состояние внедрения ресурсосберегающих технологий................................................................................................................6

1.2. Ресурсосберегающие технологии и водно-физические

свойства почв.........................................................................................................15

Глава 2. Экологические условия почвообразования Красноярской

лесостепи................................................................................................................25

Глава 3. Объекты и методы исследований..........................................................38

Глава 4. Физические свойства черноземов выщелоченных и обыкновенных

Красноярской лесостепи.......................................................................................40

Глава 5. Пространственная изменчивость водно-физических свойств

черноземов в условиях основной обработки......................................................47

Глава 6. Сезонная динамика водно-физических свойств черноземов.............55

6.1. Запасы продуктивной влаги..............................................................55

6.2. Плотность сложения..........................................................................61

6.3. Структурный состав...........................................................................70

6.4. Агрегатный состав..............................................................................83

6.5. Дифференциальная пористость........................................................92

Выводы.................................................................................................................100

Литература............................................................................................................102

Приложения..........................................................................................................119

Введение

Актуальность темы. Одним из основных лимитирующих факторов получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур является прогрессирующее ухудшение физических свойств почв, которые весьма динамичны и зависят от уровня культуры земледелия. В процессе длительного использования почв происходит их переуплотнение, теряется комковато-зернистая структура, уменьшается полевая влагоемкость, водопроницаемость, усиливается смыв мелкозема с пахотных угодий [Булыгин, Комарова, 1990; Рамазанов, Хазиев, 1994; Смирнов, 2009]. Основными причинами, вызывающими ухудшение физических свойств черноземных почв являются длительно практикуемая монополия отвальной вспашки и недостаточное внимание к прогрессивным технологиям возделывания полевых культур. Ухудшение агрономически важных свойств длительно обрабатываемой пашни потребовало пересмотра существующей технологии обработки в направлении её минимизации. По мнению А.Г. Бондарева [1988], все известные приемы минимизации обработки, обеспечивающие снижение воздействия на почву почвообрабатывающих орудий и ходовых систем сельскохозяйственной техники, должны проводиться с учетом физических свойств почвы.

Обработка почвы является наиболее быстрым и эффективным способом придания пахотному слою оптимальных параметров структуры и плотности сложения. В современной литературе нет единого мнения о влиянии различных систем обработки на агрофизические свойства почвы [Берзин, Бекетов, Репа, 1982; Лисунов, 1997; Исайкин, Волков, 2005; Макаров, 2008; Смирнов, 2009; Ивенин, 2010; Савоськина, Чебаненко, Манишкин, 2011 и др.]. В условиях Красноярского края ресурсосберегающие технологии возделывания зерновых культур нашли широкое применение в сельскохозяйственном производстве, однако, научное обеспечение их недостаточное.

Цель исследований - оценить динамику водно-физических свойств черноземов Красноярской лесостепи в условиях ресурсосберегающих технологий основной обработки почвы.

Задачи исследований:

1. Дать характеристику физических свойств черноземов выщелоченных и обыкновенных Красноярской лесостепи.

2. Изучить пространственное варьирование водно-физических показателей почвы при отвальной, минимальной и нулевой ее обработке.

3. Исследовать сезонную динамику изучаемых показателей в условиях ресурсосберегающих технологий основной обработки почвы.

4. Оценить водно-физические свойства пахотного слоя черноземов.

Научная новизна. Впервые для условий региона изучено влияние

ресурсосберегающих технологий на физические параметры черноземов Красноярской лесостепи. Установлено, что физические свойства черноземов в условиях основной обработки характеризуются однородностью пространственного распределения. Отвальная вспашка и минимальная обработка определяют высокое варьирование дифференциальной пористости. Показано, что сезонный ритм водно-физических свойств черноземов с сохранением их оптимальных параметров определяется типом основной обработки почвы, погодными условиями вегетационных сезонов, использованием агроприемов, направленных на поддержание оптимального уровня питания и фитосанитарного состояния посевов.

Защищаемые положения:

1. Ресурсосберегающие приемы основной обработки черноземов Красноярской лесостепи определяют оптимальное состояние водно-физических параметров с сохранением стабильного сезонного ритма.

2. Нулевая обработка почвы уменьшает объем межагрегатных пор и способствует стабилизации пространственной неоднородности дифференциальной пористости.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты расширяют представления о физических свойствах черноземов Красноярской лесостепи и обосновывают возможность применения ресурсосберегающих технологий основной обработки. Материалы исследований необходимы при организации и проведении экологического мониторинга антропогенноизмененных экосистем. Предложенные теоретические и практические положения могут служить основой рационального использования почв региона и управления их плодородием.

Апробация работы. Материалы диссертации опубликованы в 10 работах, в том числе в 2 изданиях «Перечня...» ВАК РФ. Результаты исследований представлялись и обсуждались: на Международной научной школе-конференции «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» [Абакан, 2010, 2012]; Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди аспирантов высших учебных заведений МСХ РФ по СФО [Новосибирск, 2011]; Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы генезиса, географии и картографии почв» [Томск, 2011]; Всероссийской конференции с международным участием «Инновации в науке и образовании: опыт, перспективы развития» [Красноярск, 2011; 2012]; Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» [С-Петербург, 2011]; Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ «Развитие АПК юга России» [Анапа, 2012].

Структура диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах, включая 17 таблиц, 21 рисунок и 31 приложение. Состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, который представлен 183 источниками, в том числе 4 на иностранном языке.

Личный вклад автора заключается в проведении экспериментальных работ, выполнении аналитических определений, обработке и обсуждении аналитических данных, публикации результатов исследований.

Глава 1. Научные основы внедрения технологий сберегающего

земледелия

1.1. Современное состояние внедрения ресурсосберегающих

технологий

В современном растениеводстве исключительно важная роль принадлежит ресурсосберегающим технологиям. Они выступают в качестве приоритетных направлений в структурной перестройке методов ведения растениеводства и является залогом стабильного развития сельскохозяйственного производства России. Это связано с необходимостью поиска путей преодоления ряда проблем, сложившихся в растениеводстве, таких как снижение доходности, усилившиеся темпы ухудшения плодородия [Брылев, 2011].

Из истории известно, что все системы обработки почв в сельском хозяйстве зарождались как минимальные. С начала XVIII века, с изобретением железного плуга, почва начала подвергаться вспашке с оборотом пласта. Последующие 200 лет интенсивная обработка почвы стала неотъемлемой частью технологий освоения земель [Научные основы..., 2009]. Существенный вклад в развитие технологий сберегающего земледелия внесли такие ученые и практики, как И.Е. Овсинский, Н.М. Тулайков, Т.С. Мальцев, А.И. Бараев и другие.

В России еще в конце XIX века И.Е. Овсинским [1975] была впервые предложена идея минимизации в системе земледелия. Он применял безотвальную поверхностную обработку на глубину 5-7 см. Необходимость такой обработки автор объяснял тем, что после разделки стерни и других свежих органических остатков на поверхности получается как бы органический слой, хорошо сохраняющий влагу и гарантирующий доступ воздуха в почву по ходам, образованным дождевыми червями и корневой системой отмерших растений. Такая обработка обеспечивает уменьшение затрат труда, рост урожая.

В 30-х годах XX века академик Н.А. Тулайков [1963] разработал теорию мелкой обработки почвы, способствующей лучшему накоплению и сохранению влаги. Он первым заговорил о применении в засушливых районах севооборотов с короткой ротацией. Заложил основы почвозащитного земледелия.

Широкое распространение безотвальной обработки в СССР было начато благодаря трудам академика ВАСХНИЛ Т.С. Мальцева [1958], который сформулировал главную задачу безотвальной обработки — способствовать однолетним растениям систематически улучшать почвенное плодородие. По его убеждению, традиционная вспашка резко изменяет условия жизнедеятельности микроорганизмов, усиливает аэробные процессы, разрушает структуру почвы. Т.С. Мальцев пришел к выводу, что ежегодная вспашка вредна, нужно проводить лишь мелкое поверхностное лущение.

А.И. Бараев [1975] в начале 60-х годов сформулировал концепцию новой почвозащитной системы земледелия для зон ветровой эрозии почв и применил ее на практике. Суть ее заключалась в замене вспашки плоскорезной обработкой с сохранением на поверхности почвы стерни и освоении зернопаровых севооборотов с короткой (3-5 лет) ротацией вместо зернотравянопропашных с длинной ротацией (8-10 лет).

В настоящее время сельскохозяйственные производители России

получили возможность использовать современную технику и эффективные

средства защиты растений для работы по сберегающим технологиям. Однако

темпы развития сберегающего земледелия в России как в силу объективных

причин (тяжелое финансовое положение хозяйств, отсутствие

целенаправленной государственной политики, стимулирующей переход на

более прогрессивные технологии), так и субъективных причин

(психологическое сопротивление инновациям, не всегда профессиональный

менеджмент в АПК) значительно отступают от общемировых. Так в России

по ресурсосберегающим технологиям обрабатывается всего 1% земель, в то

7

время как в Латинской Америке 48%, США и Канаде 37%, Австралии 12%. На этом фоне по темпам деградации почвы Российской Федерации с начала 90-х годов занимает одно из первых мест в мире [Орлова, 2007].

В настоящее время в мире сложились три основных типа технологий [Носов, Крюков, 2005]:

- простые (традиционные), используемые в хозяйствах с низким уровнем доходности, кадрового обеспечения. Потенциальные возможности технологий по урожайности зерна до 2 т/га. Техника для реализации простых технологий слабо ориентирована на почвозащитную обработку и в основном представляем собой дешевые машины старого поколения;

- интенсивные, рассчитанные на вовлечение в процесс производства минеральных удобрений, малообъемное, дифференцированное использование средств защиты растений, работу агрегатов по технологической колее. Потенциал таких технологий по урожайности зерновых 3-4 т/га;

- высокие (высокоинтенсивные, ресурсосберегающие технологии) дают возможность получать урожаи зерновых на уровне 5-6 т/га. Техника для этих технологий обеспечивает сберегающее землепользование, точное управление процессами возделывания сельскохозяйственных культур, уборки урожая и его хранения. Как правило, эта техника самоконтролирует качество выполняемых технологических операций с учетом изменяющихся условий ландшафта и оптимизирует использование всех видов ресурсов.

К необходимости внедрения новых технологий привели, с одной

стороны, негативные последствия интенсивной обработки почвы — водная и

ветровая эрозия, ухудшение плодородия почв и как следствие, падение

урожайности, с другой стороны, дополнительным толчком послужил

высокий уровень цен на топливо и оплату труда, что привело к снижению

рентабельности сельскохозяйственного производства. Внедрение

ресурсосберегающих технологий позволяет сократить общие затраты на

производство продукции растениеводства до 30%, снизить расход горюче

8

смазочных материалов до 25%, сократить потребность в механизаторских кадрах на весенних полевых работах в 3 раза [Опыт внедрения..., 2005].

Технологическая основа применяемого в настоящее время направления интенсификации сельского хозяйства базируется на увеличении ресурсного обеспечения и требует опережающего роста затрат не возобновляемых ресурсов по отношению к приросту получаемой продукции. По расчетам A.A. Жученко [1983], затраты не возобновляемой энергии (минеральные удобрения, пестициды, химические мелиоранты, топливо, электроэнергия, средства механизации) в количестве 15 ГДж/га являются тем рубежом, за которым ее дополнительное потребление представляет уже реальную опасность для окружающей среды человека. Отсюда важнейшим фактором интенсификации земледелия должны стать энергосберегающие технологии. Максимальный эффект технологических приемов достигается адаптивностью их к местным условиям территориально структурного ландшафта.

Основными направлениями ресурсосбережения в земледелии являются [Почвозащитные технологии..., 2001]:

- ограничение интенсивности проявления негативных процессов и рациональное использование природных и антропогенных ресурсов;

- разработка системы энергоэкономичных сберегающих приемов, технологий;

- поиск нетрадиционных источников, способных аккумулировать и преобразовывать солнечную энергию.

Выбор оптимальной системы обработки - в широком диапазоне всевозможных решений от традиционной системы вспашки до нулевой обработки через множество вариантов безотвальных, плоскорезных, отвальных обработок и их комбинаций при различных уровнях минимизации. Этот выбор определяется экологическим разнообразием условий, требованиями сельскохозяйственных культур и уровнем

интенсификации производства, в частности обеспеченностью агрохимическими ресурсами.

Во многих случаях происходит путаница между терминами, относящимися к различным системам почвообработки. В.И. Кирюшин и A.JI. Иванов [2005] выделяют следующие системы обработки: отвальная, мульчирующая, комбинированная, нулевая, гребне-грядовая.

Отвальная система обработки почвы в севообороте осуществляется с помощью отвальных орудий с полным или частичным оборачиванием ее слоев [Система защиты..., 2011]. Мульчирующая система обработки почвы в севообороте осуществляется с помощью безотвальных орудий, сохраняющих на поверхности почвы пожнивные остатки. Посев осуществляется по мелко обработанной почве с созданием мульчирующего слоя из стерни [Макаров, 1991]. Комбинированная система обработки включает множество вариантов, сочетающих отвальные обработки с безотвальными на различную глубину в соответствии с экологическими условиями и требованиями культуры. Гребне-грядовая система обработки почвы включает нарезку гребней или гряд, имеет важное значение в условиях холодного и влажного климата. Наибольшее распространение она получила в районах Дальнего востока с муссонным климатом. Нулевая обработка почвы предусматривает прямой сев, который производится по необработанному полю с отказом от всех видов механической обработки. Растительные остатки (стерня и измельченная солома), которые сохраняются на поверхности поля, способствуют задержанию снега, сокращению эрозионных процессов, улучшению структуры почвы, защите озимых культур от низких температур, накоплению питательных веществ. Значительно увеличивается популяция дождевых червей и почвенных микроорганизмов. Существенно сокращаются производственные затраты, в том числе на топливо. Сохраняется окружающая среда [Аллен, 1985; Locke, Hans, 1988].

Весьма развивающимися направлениями в обработке почвы с конца

прошлого столетия в ц�