Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ ПРИЕМОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ.

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ ПРИЕМОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА СКЛОНОВЫХ ЗЕМЛЯХ НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ."

39£Л

На правах рукописи

Копылов Евгений Викторович

Эффективность почвозащитных приемов обработки почвы на склоновых землях Нечерноземной зоны.

Специальность 06.01.01 - Общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2007

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

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

Геннадий Иванович Баздырев

Официальные оппоненты: Доктор сельскохозяйственных наук,

Зинченко Сергей Иванович Доктор сельскохозяйственных наук, Дорожкина Людмила Александровна

Ведущая организация Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центральных районов Нечерноземной зоны (НИИСХ ЦР НЗ)

Защита состоится « /Г» МАЯ в ч. на заседании

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

Адрес- 127550, Москва И-550, Тимирязевская ут, д 49,

тел /факс 976-24-92

Ученый совет РГАУ-МСХА имени К А. Тимирязева

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ - МСХА имени К А Тимирязева и на сайте университета www timacad ru

Приглашаем вас принять участие в работе совета или прислать свой отзыв в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, по адресу указанному выше

Автореферат разослан« » fi/7P£/j 3 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Н Г Тазина

Общая характеристика работы

Актуальность темы Охрана и рациональное использование почвенных ресурсов — важнейшие стратегические направления адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Водной эрозии подвержено более 45% пахотных земель Российской Федерации, ежегодный прирост эродированных земель составляет более 0,5 млн. га. Важнейшими звеньями в системе почвозащитного земледелия являются севооборот, механическая обработка, удобрения, защита растений (Каштанов А.Н., 1981; Жученко А.Л., 2004; Кочетов И.С., 1999).

Почвозащитные севообороты и минимализация механической обработки вызывают ухудшение фитосанигарного потенциала. В связи с этим эффективная система зашиты растений от сорных растений, болезней и вредителей на склоновых землях является неотъемлемой составной частью технологии возделывания сельскохозяйственных культур и резервом повышения их урожайности. В условиях почвозащитного земледелия существенно изменяются экологические направления развития агрофитоценозов, характер и условия взаимоотношений культурного и сорного компонентов. Система земледелия должна обеспечивать оптимальное состояние фитосанигарного потенциала, обеспечивать стабилизацию почвенного плодородия, высокую урожайность сельскохозяйственных культур. (Захаренко A.B., 2001; Баздырев Г.И., 2004).

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

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

2.Изучить , действие противоэрозионных приемов обработки на поверхностный и внутрипочвенный сток, смыв почвы.

3.Определить влияние противоэрозионных обработок на водный режим и агрофизические свойства дерново-подзолистой среднеэродированной почвы.

4.Изучить действие почвозащитных приемов обработки на фитосанитарный потенциал, в т.ч. на потенциальную засоренность почвы семенами сорных растений и их вредоносность.

5.Дать экономическую и энергетическую оценку эффективности противоэрозионных обработок на урожайность полевых культур почвозащитного севооборота.

Научная новизна. В условиях Центрального Нечерноземья дана

КОМПЛеКСНаЯ ОЦенка ПрОТИВОЭрОЗИОННЫХ ттрирцпп ЧРУЯПИЧЛГУПЙ пвряПпТКИ R и

почвозащитном севообороте на склонах размой крутизнй'(4й^ б''/.-Установлены

имени К.Л. Тимирязева

ЦНБ имени Н.И. Желсзнова 1 Фонд научный литературы

особенности формирования фитосанитарного потенциала в агрофитоценозах на склоновых землях и возможность создания оптимальных условий для роста и развития культурных растений, обеспечивающих получение планируемых урожаев полевых культур сена многолетних трав 7-8 т, озимой пшеницы 4-4,5 г, яровых черновых 3-4 т с 1 I а

Апробация работы и публикации Результаты исследований доложены на научных конференциях РГАУ-МСХЛ им К А Тимирязева в 2004, 2005, 2006 годах По материалам диссертации опубликовано 7 статей

Объем работы Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста, включает 23 таблицы, 24 рисунка и состоит из введения семи глав, выводов, предложений производству и 13 приложений Список использованной читературы включает 185 источников, в т ч 17 иностранных авторов

Экспериментальная работа проводитесь в 2004-2006 гг и многолетнем стационарном полевом опыте М-01-18-011 «Разработка научных основ защиты почв от эрозии на склоновых »емтях в адаптивно-тандшафтном земледелии Нечерноземной зоны РФ» Опыт заложен в 1980 году профессором Кочетовым И С на территории жсперименталыгой базы РГАУ-МСХА имени К А Тимирязева в почвозащитном пятипольном севообороте 1 - овес, 2 -ячмень с подсевом многолетних грав, 3 - многолетние травы 1-го года пользования, 4 - многолетние травы 2-го года потьзования, 5 - озимая пшеница

3 Плоскорезная - щелевание

4 Плоскорезная •+■ чизелевание

5 Поверхностная + гнелевание

6 Поверхностная

Повторность опыта трехкратная, размещение вариантов методом организованных повторений Экспозиция склона южная, крутизна склонов 4° и 8° Число вариантов - 12, делянок - 36 Обшая площадь делянок I го порядка (11,5* 240 - 2760 м2), учетная - (4,2 * 240 1008 м1) 2 го порядка общая (11,5 * 120 - 1380 мг), учетная (4,2 * 120 - 504 мг) Учетная площадь стоковых площадок (120 * 10 1200 мг) Для изучения внутрипочвенного

Содержание работы Условия и методика проведения исследований

Схема дву\флісгорного опыта 6x2:

А Система обработки 1 Вспашка

2. Вспашка + щелевание

В Крутизна скгона

1 4°

2 8°

горизонтального стока заложены стационарные водобалансовые площадки (200 м2). Общая площадь опыта 6 га. Крутизна склонов разделена водорегулирующей канавой.

Почвенный покров участка представлен сочетанием дерново-слабо- и среднеподзолистых почв с преобладанием первых. Гранулометрический состав

- от легко- до тяжелосуглинистого с преобладанием легко- и среднесуглиниСтого. Почва характеризуется как слабо- и среднесмытая.

Исходная агрохимическая характеристика пахотного слоя следующая: С

- 1,1%, N - 0,1%, Р205 - 16,5 мг, КгО - 10,2 мг на 100 г почвы, рН - 6,0, сумма поглощенных оснований — 26,4 мэкв/100 г почвы.

Система отвальной обработки включала лущение стерни после уборки зерновых или дискование после многолетних трав на глубину 6...8 см и вспашку на глубину 20...22 см (контроль). Плоскорезные обработки в сочетании со шелеванием и чизелеванием проводили в обычные сроки комбинированным агрегатом ПЩН - 2,5 со сменой рабочих органов. На поверхностных обработках применяли лущение на 6...8 см и для усиления противоэрозионной эффективности чизелевание на 38...40 см плугом ПЧ - 2,5 (1 раз в ротацию). На вариантах вспашки со щелеванием и поверхностной со шелеванием нарезание щелей проводили при устойчивом промерзании почвы на глубину 3...5 см.

Предпосевная обработка почвы под возделываемые культуры включает дискование тяжелыми дисковыми боронами (БДТ-3) на глубину 6...8 см, внесение удобрений на планируемую урожайность и предпосевную обработку комбинированным агрегатом РВК-3,6 на глубину заделки семян. Все обработки почвы и посев проводили поперек склона.

Исследования проводились в звене севооборота: озимая пшеница сорта Московская - 39, овес сорта Скакун, ячмень сорта Михайловский с подсевом многолетних трав. Посевы обрабатывались общим фоном гербицидами: озимая пшеница - Диален-супер — 0,8 л/га, овес - Агритокс-1,5 л/га, ячмень + мн.тр. -Базагран - 3 л/га.

Анализы, наблюдения и учеты проводили по принятым методикам и ГОСТам. Программа исследований включала: измерение мощности снежного покрова и накопления влаги в нем, глубины промерзания и оттаивания почвы; учет поверхностного стока в период таяния снега в течение дня (с 6.00 до 24.00) с помощью стационарных водосливов с углом выреза 90° конструкции почвенного института им. В.В. Докучаева. При этом учитывали объемы воды, поступающей с делянок, и отбирали пробы на мутность в литровые полиэтиленовые бутылки. Учет внутрипочвенного стока проводили по слоям 0...20 и 0...50 см на водобалансовых площадках, заложенных по схеме опыта.

з

Смыв почвы определяли по мутности стоковой воды Кроме того проводили определение плотности, влажности, водопроницаемости почвы, засоренности посевов и почвы, рассчитывали энергетическую и экономическую эффективность противоэрозионных обработок почвы Изучение вредоносности сорных растений проводили путем закладки площадок 1 м* с вариантами 1- без гербицидов (контроль), 2- с внесением гербицидов, 3- ручная прополка Урожай учитывали сплошным методом со всей плошали учетной делянки Данные урожая обрабатывали методом дисперсионного анализа для многофакторных опытов (Доспехов Б А , 1985)

Погодные устовия вегетационных периодов 2004-2006 гг различались как по температурному режиму, так и по режиму осадков что неоднозначно сказалось на урожайности сельскохозяйственных культур В 2004 году количество осадков и значения температуры были близки к среднемноголетним, что положительно повлияло на формирование урожая озимой пшеницы Вегетационный период 2005 года характеризовался избыточным увлажнением в начале вегетации и засушливыми устовиями июля-августа, что не позволило реализовать весь биологический потенциал овса В 2006 году метеорологические условия благоприятствовали росту и развитию ячменя и способствовали получению близкого к гпанируемому урожая

Результаты исследований

1.Влняние метеорологических условий на факторы эрозионных процессов

Эрозионные процессы при снеготаянии формируются под влиянием внешних и внутренних факторов, находящихся в неразрывной связи Основной фактор формирования ежегодно изменяется и качественные характеристики жидкого и твердого стока сильно варьируют В таблице 1 представлены данные двух периодов о накоплении снега, запасов воды в нем и промерзании почвы в разные по характеру зимы

Различия по высоте снежного покрова, глубине промерзания и запасам воды в снеге в годы исследований опредетялись агрометеорологическими условиями

Чередование отрицательных температур воздуха с продолжительными оттепелями в зимние периоды 2004 и 2005 гг способствовали закреплению твердых осадков в виде уплотненного снега на изучаемых вариантах и формированию внутриснежных промежуточных стоков Разница между вариантами по высоте снега и запасам воды в нем не превышала 1-3 см или 2 5 мм соответственно (табл 1)

1. Действие противоэрозионных обработок на высоту снежного покрова (см), глубину промерзания почвы (см) и запасы воды в снеге (мм), 2004-2006 гг.

Варианты обработки (А) Высота снежного покрова, см. Глубина промерзания почвы, см. Запасы воды в снеге, мм.

Среднее 2004-05 2006 Среднее 2004-05 2006 Среднее 2004-05 2006

Крутизна склона - 4° (В)

Вспашка (контроль) 36 59 15 | 42 82 94

Вспашка + щелевание 36 58 12 55 85 72

Плоскорезная •+■ щелевание 37 59 10 53 87 81

Плоскорезная + чизелевание 37 61 9 40 86 75

Поверхностная + щелевание 35 59 10 50 82 89

Поверхностная 35 60 9 | 38 80 101

Крутизна склона — 8° (В)

Вспашка (контроль) 31 55 16 48 85 72

Вспашка + щелевание 31 54 11 58 81 66

Плоскорезная + щелевание 31 57 13 54 - - 82 65

Плоскорезная + чизелевание 31 58 16 51 , 83 81

Поверхностная + щелевание 32 55 18 53 86 66

Поверхностная 33 57 8 46 85 91

нср05а 2,1 2,5 2,2 6,1 3,3 I 4.2

В 2,5 3,7 2,4 9,6 5,7 ! 6,6

Влияние рельефа было более заметным: с увеличением крутизны склона с 4° до 8°, высота снежного покрова уменьшалась на 2-5 см, а глубина промерзания увеличивалась на 5-6 см, что связано с различным гидротермическим режимом этих склонов.

Зимние условия 2006 года характеризовались аномально низкими температурами, что способствовало более существенному промерзанию почвы, глубина которого по вариантам колебалась от 38 до 58 см. Наличие пожнивных остатков на поверхности почвы, а также меньшее водонасыщение почвы в осенние и зимние периоды обусловило уменьшение глубины промерзания на поверхностных обработках. Объем стока талых вод в сложившихся условиях определялся главным образом степенью и характером промерзания почвы.

2. Влияние противоэрозионных обработок на поверхностный сток и смыв

почвы

Основное влияние на развитие и интенсивность эрозионных процессов оказали температурный режим и режим осадков холодного сезона, а также изучаемые почвозащитные приемы обработки почвы

На склоне крутизной 4° нротивоэрозионные обработки способствовали значительному попощению почвой талых вод и переводу поверхностного стока во внутрипочвенный, а на склоне крутизной 8и, где традиционно процессы эрозии проходят интенсивнее, резко проявилось их различное почвозащитное действие (рис I)

Гнс.1. Денствис почвозащитных техно тогии на сток, мм и смыв, г/га почвы, склон 8°, 2004-2006 гг.

Интенсивность процессов эрозии имела существенные различия по годам и была наиболее выражена в устовиях 2004 и 2005 года Максимально эффективно в эти годы проявляла себя обычная вспашка При запасах воды в снеге около 80 мм, созданный на вспашке микрорельеф, позволил снизить объем поверхностного стока по сравнению с птоскорезными и поверхностными обработками на 4-5 мм Наибольший сток на поверхностной (17,9 мм) и птоскорезной (17,6 мм) обработке был обусловлен более сичьным увлажнением пожнивных остатков и соломы в поверхностном слое почвы во время зимних оттепелей Применение щетевания по бе ¡отвальным обработкам было эффективным в сравнении с вариантами без него и позволяло снизить вечичину стока на 2-3 мм

Другой характер развития интенсивности эрозионных процессов отмечался в зимне-весенний период 2006 года, где они были заметно слабее по сравнению с предыдущими годами Причиной тому являются аномально низкие (до -35°С) температуры зимнего периода, что обусловило п^бину промерзания

б

почвы до 55-58 см. В сложившихся условиях эффективность изучаемых приемов определялась в большей степени температурным режимом и степенью выравненное™ поверхности почвы. Более высокой эффективностью по задержанию и поглощению талой воды обладали отвальные обработки, формирующие наиболее невыравненный рельеф, где показатели поверхностного стока были наименьшими и составляли 6-8 мм. Щелевание зяби, проведенное по плоскорезной или поверхностной обработке, в этих условиях не имело достоверного преимущества перед остальными вариантами, поскольку «работа щелей» по поглощению и перераспределению талой воды в более глубокие горизонты почвы была неэффективной из-за формирования в них ледяных пробок. Кроме того, характер весеннего снеготаяния при значительных различиях между температурой воздуха и почвы способствовал образованию ледяной корки, которая значительно снижала потери почвы.

Таким образом, наблюдения за процессами снегонакопления и характером снеготаяния, определяющими жидкий и твердый сток, показали, что их параметры зависят от почвозащитных приемов обработки и погодных условий зимне-весенних периодов. Неустойчивые зимы с частыми оттепелями способствуют увеличению поверхностного стока. В условиях устойчиво-холодных зимних периодов при высокой степени промерзания создаются условия для безопасного сброса талой вода по ледяной корке.

3. Влияние противоэрозионных обработок на агрофизические показатели плодородия почвы -

Агрофизические свойства определяют скорость и характер развития корневых систем растений, доступность и степень использования элементов питания, формирование подземной и надземной фитомассы и величину урожая (Брауде И.Д., 1965; Заславский М.Н.,1979; Кузнецов М.С., 2004).

На эродированных землях особенно важное значение приобретает определение плотности сложения почвы, характеризующее скорость впитывания воды, содержание водопрочных и агрономически ценных агрегатов, показывающих степень устойчивости почвы к размыву талыми водами.

Нашими исследованиями установлено, что в среднем за вегетацию возделываемых культур плотность сложения пахотного слоя была близка к оптимальной на склоне крутизной 4° на вариантах вспашки и плоскорезной в сочетании со щелеванием, где она составляла 1,38-1,39 г/см3 (табл. 2). На поверхностной обработке этого же склона, а также на всех изучаемых вариантах склона крутизной 8° почва была более плотнее на 0,04-0,08 г/см3, что связано с большей степенью эродированности почвы. Проведение дискретного

щелевания на пубину 38-40 см снижало плотность подпахотного слоя на 0,030,04 На вариантах поверхностной обработки уветичение плотности было существенным и превышало контроль на 0,03-0,05 г<см3

2. Влияние противоэрозионных обработок на агрофизические показатели плодородии почвы (числитель слой ((-20 см, знаменатель слой 20-40 см), 2004-2006 гг

Варианты обработки (А) Плотность, * Г сМ Коэффициент структурности Водопроч ность Водопрони -цаемость, мм мин СЛОИ 0-10 см Запасы продуктивной влаги мм слои 0-100

Крутизна склона — 4°(В)

Вспашка(контроль) 1.30 1 53 15 1 9 С0.3 40 9 2,3 162

Плоскорезная шелевание 1.38 1 48 1 7 48.0 3* Ч 2,4 177

Поверхностная 1,41 1 5* 2 2 2 1 52.0 32 2 2,7 182

Кругизна склона 8° (В)

Вспашка(контроль) 1.42 1 53 и 1 4 43.6 37 8 2.7 157

Птоскорезная шелевание 1.4* 1.51 1 2 49.6 42 3 34 163

Поверхностная 1 46 1.57 1 7 48 0 34 6 » 3 4 178 !

0 20 НСРА 0 02 02 21 оз 8

НСРВ 004 0 -!5 4 15 07

Г0-10 НСРА г 0 03 0 2 16

НСРВ 0 05 (Г,5 62

Структурное состояние почвы в условиях опыта 2004-2006 гг по изучаемым обработкам было на хорошем уровне Минимальное воздействие обрабатывающей техники и орудий на почву сыграло почожитечьную роль, причем независимо от степени зродированности почвы, как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах Наибольшее кочичество агрономически ценных агрегатов содержалось при поверхностной обработке как в слое 0-20 см (Кстр-2,2), так и в слое 20-40 см (Кстр -2,1) на обоих склонах, что по сравнению с контролем (Кстр-1,9) было выше на склоне крутизной 4й на 16%, а на склоне крутизной 8° на 25%, что свидетельствует о более высокой почвозащитной зффективности данной обработки на склонах большей крутизны

Изучение динамики изменения содержания водопрочных агрегатов как одного из основных показателей устойчивости эродированных почв к воздействию стока талой воды и анализ усредненных за вегетацию полевых

кутьтур данных показали, что содержание водопрочных агрегатов на вариантах

«

поверхностной обработки в пахотном слое было на 4-10% выше в относительном выражении по сравнению со вспашкой. Это обусловлено концентрацией растительных остатков в верхней части пахотного слоя и замедлением темпов их минерализации, что удлиняет продолжительность структурообразования.

Сочетание плоскорезной обработки со щелеванием не оказало положительного влияния на содержание водопрочных агрегатов на склоне крутизной 4°, но оказалось эффективным при увеличении крутизны склона, где оно увеличилось на 6 - 8% по сравнению со вспашкой. Незатронутые приемами механической обработки подпахотные слои при поверхностной и отвальной обработках имели более низкую водопрочность, чем слои разрыхленные при плоскорезной в сочетании со щелеванием обработке.

Улучшение структурного состояния пахотного и подпахотного слоев при безотвальных приемах обработки дерново-подзолистой почвы привело к повышению водопроницаемости поверхности почвы на обоих склонах. Так, водопроницаемость на этих вариантах обработки увеличилась на 17% на склоне крутизной 4° и на 26% при ее увеличении. Повышенная интенсивность поглощения на склоне крутизной 8° была обусловлена структурой и гранулометрическим составом почвы: количество глыбистых почвенных агрегатов на этом склоне было выше, что увеличивало емкость межагрегатных пространств и величину водопроницаемости.

Механическое разрыхление подпахотных слоев при щелевании и снижение степени его деформации при поверхностной обработке приводили к увеличению запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы. На склоне крутизной 4° на варианте плоскорезной обработки со щелеванием они увеличились на 150 м3/га, а на склоне крутизной 8° на 60 м3/га. Применение поверхностных обработок на склонах разной крутизны позволило дополнительно накопить 200-210 м3/га по сравнению с обычной вспашкой.

Таким образом, почвозащитные приемы обработки, основанные на глубоких безотвальных приемах и на мелкой поверхностной обработке, приводят к улучшению агрофизических показателей плодородия почвы всего корнеобитаемого слоя и увеличивают запасы воды в ней.

4. Действие почвозащитных приемов обработки почвы на потенциальную засоренность семенами сорных растений

На склоновых землях при применении почвозащитных технологий обработки почвы, севооборотов и средств защиты от сорняков возникает необходимость . изучения потенциальной засоренности, что позволяет прогнозировать уровень распространения сорных растений, а так же

разработать мероприятия по обеспечению оптимального фитосаниз арного состояния в посевах полевых культур (Баздырев ГИ, Дорджиев СЛ, 1991; Пупонин А И, Захаренко А В , 1996)

Результаты наших исследований, проведенные на 23-й год после закладки опыта показали, что дтительное применение безотвальных почвозащитных приемов обработки почвы привело к существенному изменению поіенциальной засоренности (рис 2) Исходная засоренность составляла 160-210 млн шт/га

Крутизна склона 4° Крутизна ислона 8°

Рис. 2. Влияние почвозащитных обработок почвы па потснциа |ыпю засоренность почвы в слое 0-40 см на склонах разной крутизны н их »лементах, м ш шг/га Озимая пшеница, 2005 г.

Уровень потенциальной засоренности почвы семенами сорных растений в стае 0-40 см опредезялся жо югическими условиями склонов и способами обработки почвы Максимальные запасы семян отмечены при безотвальных обработках( 1600-1700 м-ш шт/га) где кочичество семян превышало контрочь (650 млн шт/га) на склоне крутизной 4° в 2,7, а на склоне крутизной Ьи в 2,3 раза Безотвальные и поверхностные обработки вызывают накопление семян в верхней части пахотного слоя (до 70-80%), что обустовлено техновдгией их проведения

Влияние рельефа также повлияло на распредезение семян сорняков Так на склоне крутизной 8° потенциальная засоренность была ниже в среднем на 20% но сравнению со склоном крутизной 4° Причиной тому является более интенсивное прохождение поверхностного стока во время весеннего снеготаяния и выпадение тивневых осадков во время вегетации кутьтур, с которыми часть семян сорных растений смывалась Аналогичные закономерности наблюдались на элементах сктона на нижних элементах склонов отмечается рост потенциальной засоренности

Корреляционный анализ между потенциальной засоренностью и актуальной численностью сорняков, показал тесную прямую связь между этими показателями (коэффициент корреляции г ~ 0,75)

Коэффициенты жизнеспособности семян сорняков определяли отношением потенциальной и актуальной засоренности Наибольшем жизнеспособностью обладали сорняки на вариантах отвальной обработки (вспашка и вспашка, усиленная щетеванием) - 0,25 На безотвальных вариантах коэффициенты жизнеспособности существенно не различались между собой и находились в прслетах 0 9-0 12

5. Действие протмвозрозионныч обработок на вредоносность сорных

растении

Вредоносность сорного компонента определяется конкуренцией sa факторы жизни и выражается в снижении урожайности се гьскохозяйственных к уть тур ухудшении его качества и дополнительных материально-технических затратах на регулирование обилия сорных растений (Смирнов Ь А,1995, Захаренко А В , 2003)

Исследования проводили методом закладки пробных тогцадок в 2006 году в посевах ячменя На вариантах опыта закладывали три стационарные метровые площадки со следующими вариашами 1 - контроль, 2 с применением гербицида обшим фоном, 3 - pvHnafl пропопка

Средняя урожайность по опыту составила 3,7 т;га, она зависела от вида прополки и вариантов обработай почвы (табл 3)

3 Влияние противоэролюнных приемов обработки и способов прополки па _>рожанность ячменя (2006г) на склонах разной крутизны, т/га

Варианты '_Крутизна склона 4 (В) |_Крутизна склона 8и(В)

| обрабо гки почвьг ( Л) Без I героицидов | (кон-фоть) С применением героицидов PvMHaa пропоіка Без 1 героицидов (контроль) С применением 1ербицидов | Pvm чая прополка

1 Вспашка | 4 03 1 4 46 1 4 77 1 2 42 U4 ! ^

. Вспашка ' + щелевание 1 391_1 4 25 | 302 3 П 1 . "0

П оскоречная | + щетсвание ! 195 і 4 71 4 83 3 02 Ч 'ÎO 3 53

Плоскорезная 1 -і- чизелсвание 3 61 | î 84 4 17 1 2^8 1 42 3 79

Поверхностная | » ЩСК-ВОНИе ! - ; 4 13 4 06 1 2 <9 3 02

Поверхностная 1 364 1 4 16 4 45 | 2,22 я 15

| нср \ о •*- HCPB-U нсрс 0 31

п

Средняя урожайность по опыту на контроле (без гербицидов) составила 3,2 т/га, с применением гербицидов -3,73 т/га, на ручной прополке — 3,96 т/га. Хозяйственная эффективность гербицидов составила -117%, а ручной прополки — 124%. Почвозащитные приемы обработки почвы изменяли эффективность гербицидов и ручных прополок.

Так в среднем по двум склонам прибавки урожайности от применения гербицидов составили: по вспашке - 0,32 т/га (9%), по вспашке в сочетании со щелеванием - 0,22 т/га (6 %), по плоскорезным обработкам в сочетании со щелеванием и чизелеванием - 0,56 - 0,66 т/га (18-20%), по поверхностной со щелеванием - 0,55 т/га (18%), по поверхностной - 0,72 т/га (35%) (рис. 3).

Рис.3. Хозяйственная эффективность гербицида

Урожайность на вариантах с применением гербицидов была ниже, чем на вариантах с ручной прополкой в среднем на 5-7%, что объясняется ходом конкурентных взаимоотношений на разных вариантах. На вариантах ручной прополки она отсутствовала, а с применением гербицидов постепенно затухала по мере гибели сорняков.

Установлено, что применение плоскорезных и поверхностных обработок почвы усиливает вредоносность сорного компонента. Так на естественном фоне засоренности она возрастает, приводя к снижению урожайности на обоих склонах: по плоскорезной обработке с чизелеванием на 0,35 т/га, по поверхностной со шелеванием на 0,45 т/га, по поверхностной на 0,54 т/га по сравнению с обычной вспашкой.

Таким образом, снижение урожайности ячменя зависит от приемов обработки почвы и крутизны склона. Агрессивность сорного компонента на безотвальных приемах значительно увеличивается. Применение гербицидов становится радикальным средством борьбы с сорными растениями и возможностью получения планируемых урожаев.

6. Влияние противоэрозионных приемов обработки почвы на численность и сухую массу сорных растений

Количественные учеты засоренности и определение структуры сорного компонента агрофитоценоза в посевах озимой пшеницы, овса и ячменя с подсевом многолетних трав показали преобладание следующих видов сорных растений многолетних - Cirsium arvense, Agropyrum repens, Eguisetum arvense. Taraxacum officinalis, Plantago major, малолетних - Poligonum convolvulus, Fumana officinalis, Galium aparine, Matricaria inodora

Сравнитечьная оценка засоренности выращиваемых ку ibryp в среднем по опыту показала озимая пшеница - 85 шт/м . овес — 147 шт/м , ячмень - 260 шт'ч' Эти различия обусловлены прежде всего биологическими особенностями выращиваемых культур и экологическими условиями опыта.

Установлено, что на екчонах разной крутизны применение почвозащитных безотвальных обработок приводит к увеличению численности сорняков в посевах полевых kv лыур (табл 4) 4 Влияние противоэрозионных обработок на засоренность посевов позевых Kvn.n р, (шт/м1), 2004-2006 гг Первый срок учета

Вариант обработки (А)

Озимая пшеница (2004 г)

Овес (200* г)

I__

Вспашка (контроль) ' Вспашка щелсвание

Ячмень с полсеном мн грав (2006 г)

В

среднем ¡а 3 года

контролю

Крутизна склона 4J < R)

86

89

J 93 175

213

Плоскорезная -*- щелевание 9*

| Плоскорезная чизечевание [ 113_ Поверхностная щелевание 117

200

206

235 309

164* 166*

Г

100

20*

| Поверхностная

105

В среднем ПО СКЛОНУ

101

194 196

ЗЗЧ_ 409

i 201*."' ■»J9* **

2"!6*,!

J01 123_ П4 144

415

236* 204*

144

124

I

| Вспашка (контроль)

Крутизна склона 8° (В) 87

I Вспашка ^щелевание_ \

Плоскорезная щелевание | Пчоскорезная чизелевание1 Поверхностная щелевание ^ Поверхностная_ I

J0 *6 82

I—

92

94

163__ 174_ 224

100**

107*

68

96

2*7

133* 140* **

100

107_

133

В среднем по склону

86_ 68 68

104

267

115

98

26* 225

152*

140

152

149*

149

ПО* '

Различия существенны на *р а уровне значимости по приемам оврдоотки Различия существенны на о уровне значимости по крутизне склона

no J

При возделывании озимой пшеницы общая численность сорных растений варьировала по вариантам от 50 до 117 шт/м2. Максимальное их количество на обоих склонах было отмечено на варианте поверхностной обработки в сочетании со щелеванием (117 и 86 шт/м2 на склонах крутизной 4° и 8° соответственно). Почвозащитные безотвальные обработки по сравнению с отвальными увеличивали количество сорняков на склоне крутизной 4° на 2030%, а на 8° на 40-45 % по отношению к контрольным вариантам. Общая характеристика склонов показывает их существенные различия, обилие как малолетних, так и многолетних сорняков было меньше на склоне 8° по сравнению с 4° в среднем на 50 %, что согласуется с потенциальной засоренностью.

При возделывании овса после озимой пшеницы количество сорных растений существенно зависело от крутизны склона: на 4° численность сорняков составила 196 шт на 1 м2, а на склоне крутизной 8°, где конкуренция была выше, она снижалось 2 раза и составляла 98 шт/м2 при одинаковой численности многолетников. Почвозащитные приемы увеличивали численность сорняков на 10-20 %.

В посевах ячменя характер засоренности сохранился и имел существенные различия в зависимости от склона и приема обработки почвы. Засоренность ячменя была самой высокой за годы исследований и составила: на склоне крутизной 4° - 315 шт/м2, а на 8° - 225 шт/м2. По конкурентноспособности подавлять сорняки можно построить ряд: озимая пшеница > овес > ячмень.

Рассматривая изменение численности сорняков в динамике за три года, отмечается ее увеличение в 2,5-3 раза по всем вариантам. Самым эффективным сороочищающим приемом обработки оказалась обычная вспашка поперек склона, но ее действие на численность сорняков оказалось недостаточным и вызывало необходимость применения дополнительных средств борьбы с сорняками — гербицидов.

Важным показателем оценки конкурентноспособности является накопление сухой массы сорными растениями. В годы проведения исследований 2004-2006 гг. общая сухая масса находилась в пределах от 10 до 20 г/м2 (рис. 4) и коррелировала с численностью (коэффициент корреляции г= 0,92), находясь с ней в тесной прямой связи.

Безотвальные приемы обработки увеличивали накопление сухой массы сорных растений. Так, на вариантах поверхностной обработки и поверхностной в сочетании со щелеванием, сухая масса сорняков по сравнению с обычной обработкой (контролем) была выше на склоне крутизной 4° на 20% и 33% соответственно, а на склоне крутизной 8° в среднем на 87%. Близкие по

значениям показатели были отмечены при плоскорезных обработках в сочетании со щелеванием и чизелеванием на обоих склонах на склоне крутизной 4° они увеличивали сухую массу в среднем 1,15 раза, а при ее удвоении в 1,6 раза

Крутизна склона 4"

Рис. 4. ß "таяние почвозащитных приемов обработок почны на пакопление слхон массы сорными растениями иа склонах разной крутизны, i /м\ 20Ü4 2006 гг.

С увечичением крутизны склона сухая масса как малолетних, так и многолетних сорняков снижалась на 15-20 % В среднем по опыту на 4° она составила 17,5 г/м3. на 8° - 15,3 г/м' На склоне крутизной 8° отмечается увеличение доли многолетних сорных растений в общей массе Гак если на склоне крутизной 4й сухая масса многолетников составляла 39-42% от обшей массы сорняков, то при увеличении крутизны она достигала 55-58 %

Это связано с особенностями экологических условий произрастания некоторых видов, в т ч Eguisetum arvense, который быстрее набирал вегетативную массу на более смытых и кислых почвах на склоне крутизной 8", доля которого в обшей массе возрастала

7.Действие приемов обработки на продуктивность полевых культур почвозащитного севооборота

Противоэрозионные обработки оказали существенное влияние на урожайность озимой пшеницы, овса и ячменя с подсевом многолетних трав. Это связано с изменениями экологических условий на разных склонах, что обусловлено разным обеспечением культурных растений факторами жизни: тепловым, световым и питательными режимами.

Реакция культур на крутизну склонов была различной: озимая пшеница с увеличением крутизны склона существенно увеличивала урожайность, а овес и ячмень, напротив, снижали, что обусловлено различием в экологических условиях склонов и биологическими особенностями культур (табл. 5).

5.Действне противоэрознонных приемов обработки на урожайность полевых культур па склонах разпой крутизны, т/га

Вариант обработки (А) Озимая пшеница 2004 г. Овес 2005г. Ячмень с подсевом мн. трав 2006г. В среднем по обработкам Эффективность

т/га _____1 т. корм, ед/га %

Крутизна склона - 4" (В)

Вспашка (контроль) 3,89 1,71 4,06 3,84 100

Вспашка + щелевание 3,93 2,04 3,87 3.89 101

Плоскорезная -нцелевание 4,18 2,20 4.28 4,21 110

Плоскорезная + чизелевание 4,08 2,15 3,54 3,86 101

Поверхностная + щелевание 3.91 2.31 3,75 3,93 102

Поверхностная 3,99 2,44 3,79 4.02 105

Среднее по культуре 4,00 2,14 3,88 3,96 -

Крутизна склона - 8° (В)

Вспашка (контроль) 3,86 1,83 2,92 3,41 100

Вспашка + щелевание 4,12 1,88 3,00 3,57 105

Плоскорезная +шелевание 4,38 1,98 3,30 3,84 113

Плоскорезная + чизелевание 4,34 2,19 3,42 3,94 116

Поверхностная + щелевание 4,18 2,20 3,02 3,71 109

Поверхностная 4,53 2,57 3,15 3,98 117

Среднее по культуре 4,24 2,11 3,14 3,74 _

НСРо, А 0,18 0,10 0,21 0,16

В 0,31 0,17 0,34 0.27

Максимальная урожайность озимой пшеницы на опыте была отмечена на склоне крутизной 8° при поверхностной обработке - 4,53 т/га, что было на 17% выше контрольного варианта На плоскорезных обработках варьирование было незначительным и составляло 4,1- 4,2 т/га на склоне крутизной 4° и 4,3 - 4,4 т/га на склоне 8°

Влияние неблагоприятных агрометеорологических условий в период вегетации овса не позволило реализовать весь биологический потенциал продуктивности этой KV п,туры Наибольший выход продукции отмечен при поверхностной обработке обоих склонов 2,44 и 2,57 т/га соответственно Близкие по значению показатели получены и при поверхностной обработке со шелеванием (2,31 и 2,20 та а) Подтвердилась эффективность почвозащитных безотвальных приемов обработки в экстремальных условиях (птоскорезная обработка и ее сочетание со шелеванием и чизелеванием), прибавки на которых составляли 0,3-0,4 т/га на обоих склонах, что обусловлено дополнительным накоплением (до 17-20 мм) и белее рациональным использованием доступной влаги по сравнению со вспашкой

В 2006 году погодные условия благоприятствовали росту и развитию ячменя с подсевом многолетних трав, что позволило получить близкую к планируемой урожайность зерна, которая по опыту составила в среднем 3,7 т/1 а, с колебаниями в зависимости от изучаемых вариантов от 2,92 до 4,28 т/га Получены существенные прибавки урожая от безотвальных почвозащитных технологий по пюскорезной со шелеванием - 0,42 т га, плоскорезной в сочетании чизетеванием - 0 55, а на ресурсосберегающих поверхностной со шетеванием - 0,11, поверхностной — 0,25 т/га

Продуктивность культур почвозащитного севооборота ira склоновых землях была близка к расчетной и составляла на склоне крутизной 4и - 3,96 т, а на 8° - 3,74 кормовых единиц с 1 га севооборотной площади Ресурсосберегающие технологии оказались перспективными, особенно поверхностная обработка

8. Экономическая и энергетическая эффективность противоэрозионных обработок почвы

В среднем за годы исследований гучшие экономические показатели получены на вариантах поверхностной обработки на склоне крутизной 8°, где максимальный выход продукции (3,84 т корм ед/га), чистый доход (2858 руб/га) и уровень рентабельности (51 %) были достигнуты при наименьших производственных затратах 5609 руб /га

Замена вспашки поверхностной обработкой, привета к снижению обще! о расхода энергии на 18-20% на обоих склонах Несмотря на то, что

максимальное энергосодержание продукции отмечалось на вариантах плоскорезных обработок (26,37 ГДж/га на склоне крутизной 4° и 24,62 ГДж/га на 8°) за счет снижения расхода горючего (более 11 кг/т.корм.ед) поверхностные обработки существенно превосходили плоскорезные и отвальные. Коэффициенты энергетической эффективности на склоне крутизной 4° и 8° составили 1,53 и 1,55 соответственно.

ВЫВОДЫ

1. В условиях Центрального района Нечерноземной зоны интенсивность эрозионных процессов на пахотных землях определяется изменениями в характере предзимнего и зимнего периодов, в особенности температурным режимом. Неустойчивые зимы с частыми оттепелями при невысокой степени промерзания почвы способствуют увеличению поверхностного стока. В условиях устойчиво-холодных зимних периодов при высокой степени промерзания создаются условия для безопасного сброса талой воды по ледяной корке.

2. За годы исследований при запасах воды в снеге около 80 мм объем поверхностного стока талых вод характеризуется как слабый и колеблется от 6,3 до 17,9 мм в зависимости от почвозащитных приемов обработки почвы. При этом отмечается незначительное его эродирующее воздействие на почву, где смыв мелкозема по всем изучаемым вариантам составляет не более 0,6 т/га.

3. Дискование на глубину 6-8 см оказывает благоприятное влияние на агрофизические показатели плодородия почвы: улучшается структурное состояние почвы и увеличивается содержание водопрочных агрегатов на 5 -7% по сравнению со вспашкой.

4. Проведение щелевания по плоскорезной и поверхностной обработке увеличивает водопроницаемость почвы в слое 0-10 см на 25-30%, способствуя лучшему поглощению атмосферных осадков, а также дополнительному накоплению и сохранению запасов доступной влаги в метровом слое почвы (до 30 мм).

5. Длительное применение плоскорезных и поверхностных приемов обработки почвы приводит к существенному увеличению запаса семян сорняков в слое 0-40 см до 1,6 млрд. шт, что в среднем в 2,5 раза выше по сравнению со вспашкой (650 млн. шт/га). На склоне крутизной 8° , где эрозионные процессы более выражены, часть семян мигрирует с жидким и твердым стоком, что приводит к снижению потенциальной засоренности почвы на 20%.

6. Безотвальные способы обработки почвы приводят к увеличению количества сорняков на 20-30% и накоплению сухой массы сорных растений на 40-50% по сравнению с отвальными, усиливая вредоносность и агрессивность сорного компонента агрофитоценоза. Снижение урожайности на естественном фоне засоренности по плоскорезной обработке с чизелеванием составляет 0,35

т/га, по поверхностной со щелеванием - 0,45 т,га, по поверхностной - 0,54 т/га по сравнению с контролем Хозяйственная эффективность гербицидов зависит от приемов обработки по вспашке она составляет 0,32 т/га (9%), по плоскорезным обработкам - 0,56 — О 66 т га (18-20%) по поверхностным обработкам -0,55 - 0 72 т'га (20-35%)

7 Максимальный выход зерна за годы исследований обеспечивала плоскорезная обработка в сочетании со шелеванием (4,21 т корм ед'га) и поверхностная обработка (4,02 т корм ед/га) на склоне крутизной 4° При увеличении крутизны склона до 8° наибольшая урожайность отмечена на поверхностной обработке, а также на плоскорезной в сочетании с чизелеванием (3,98 и 3,94 т корм ед/га соответственно)

8 Замена вспашки на ресурсосберегающую почво<ащитную поверхностную обработку позволяет снизить энергетические затраты на 1820% и получить высокий энергетический эффект с повышением рентабельности производства зерна до 47,2 и 51 % при коэффициенте знергетической эффективности 1,53-1 55

Рекомендации производству

В условиях Центрального района Нечерноземной развитие эрозионных процессов на склоновых землях в последние годы в большей степени зависит от изменения природных факторов, чем от хо?яйственной деятельности чеювека В пих условиях возделывание основных сельскохозяйственных ку 1ЬГур должно быть основано на перенести иных низкозатратных ресурсосберегающих почвозащитных технологиях

На склонах южной экспозиции более 4"рекомендуется

1 На фоне почво «шштного севооборота применять ресурсосберегающую почвозащитную поверхностную обработку почву на глубину 6-8 см Для регулирования фитосанитарного состояния проводить вспашку 1 раз за ротацию севооборота

2 Для повышения жологической и хозяйственной эффективности применения почвозащитных приемов обработки почвы применять гербициды с насыщением 50-60% севооборотной площади Опрыскивание озимой пшеницы, овса, ячменя проводить весной в фазу полного кущения

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

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

2. Савоськина O.A., Копылов Е.В. Влияние противоэрозионных систем обработки почвы на засоренность посевов озимой пшеницы // Докл. ТСХА. — 2005. - Вып. 277. - С. 54-57.

3. Савоськина O.A., Копылов Е.В. Фитосанитарное состояние посевов озимой пшеницы на склонах в зависимости от обработки почвы // Плодородие. 2005.-№4.-С. 17-18.

4. Копылов Е.В., Осипов В.Н., Савоськина O.A. Влияние противоэрозионных обработок на фитосанитарное состояние и продуктивность овса // Докл. ТСХА. - 2006. - Вып. 278. - С. 178-182.

5. Савоськина O.A., Копылов Е.В. Влияние Элементов рельефа на фитосанитарное состояние посевов озимой пшеницы // Второй Всероссийский съезд по защите растений /Санкт-Петербург, 5-10 декабря - 2005. Фитосанитарное оздоровление экосистем. Санкт-Петербург, Т. 1., 2005. С.356 -358.

6. Копылов Е.В. Влияние почвозащитных систем обработок почвы на фитосанитарное состояние посевов полевых культур // Сборник статей Международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Приоритетный национальный проект «Развитие АПК» - новые возможности для молодых ученых». М., 2006 - С. 354-356.

7. Баздырев Г.И., Копылов Е.В., Савоськина O.A., Осипов В.Н. Действие почвозащитных приемов на фитосанитарный потенциал и урожайность зерновых на склоновых землях // Известия ТСХА. — 2006. — Вып. З.-С. 3-14.

1,25 печ. л._Зак. 286._Тир. 100 экз.

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

У. осЪл/о/А, acJ

s

и—

/ ✓ » ^ . і •

(г oí ер er : /z-

г/

/z 'V> O í.?^

'і - О'* & •

С>с-ГС

f' Г

» і. С

r-і '

(N

v -----vO r