Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность систем основной обработки почвы в звене севооборота горох-овес в условиях Среднего Поволжья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Эффективность систем основной обработки почвы в звене севооборота горох-овес в условиях Среднего Поволжья"

На правах рукописи

ПОЛНЯКОВ Михаил Александрович

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА ГОРОХ - ОВЕС В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.01 - Общее земледелие, растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

21 ПАП 2314

005549013

Саранск-2014

005549013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина»

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук профессор

Куликова Алевтина Христофоровна

Официальные оппоненты: Шашкаров Леонид Геннадьевич

доктор сельскохозяйственных наук профессор, заслуженный работник сельского хозяйства Чувашской Республики, заведующий кафедрой растениеводства ФГБОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия»

Зубарев Алексей Алексеевич

кандидат сельскохозяйственных наук доцент, доцент кафедры технологии производства и переработки растениеводческой продукции ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»

Ведущая организация ГНУ Ульяновский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства Россельхозакадемии

Защита состоится 2 июля 2014 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.117.11 при ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва» по адресу: 430904, г. Саранск, р.п. Ялга, ул. Российская, 31, ауд. 223.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. М.М. Бахтина ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва». Полный текст диссертации размещен на сайте университета: http://www.mrsu.ш/ru/diss/diss.php?IBLOCK_ID=2484

Автореферат разослан «б..» года.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.И. Каргин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Решение вопросов, связанных с обработкой почвы, всегда занимало ключевое место в земледелии. Наиболее рациональное механическое воздействие на почву в правильном сочетании с другими агротехническими мероприятиями создает тот оптимум среды для развития полевых культур, при котором достигается их наибольшая продуктивность. К тому же способ обработки почвы оказывает значительное влияние на сохранность и повышение ее плодородия.

Однако за столетний период, от начала XX до начала XXI века в России и во всем мире произошла значительная деградация почв. Она выразилась в снижении содержания гумуса на 40 - 50 %, в интенсивном ухудшении их свойств и накоплении в почвах, водоемах и продуктах растениеводства токсичных веществ, что привело к дестабилизации сельскохозяйственных ландшафтов и, в конечном итоге, ухудшило экологическое состояние окружающей среды. Причина этого кроется в несовершенстве существующих систем земледелия, в том числе и обработки почвы (Балабанов С.С., Беседин Н.В. и др., 2013).

Вопросы, связанные с выбором рациональных приемов обработки почвы на черноземах Среднего Поволжья, изучались многими исследователями, однако они по-прежнему остаются актуальными и имеют большое прикладное значение (Куликова А.Х., Карпов A.B. и др., 2007). При этом важнейшим требованием к обработке почвы является воспроизводство и сохранение ее плодородия.

Вышеизложенное послужило основанием выбора темы и направления исследования по изучению влияния систем основной обработки почвы и их воздействия на основные параметры плодородия чернозема выщелоченного, урожайность культур и продуктивность звена севооборота горох-овес. Последние являются одними из основных культур в Среднем Поволжье, имеющими важное продовольственное и фуражное значение.

Исследование является составной частью плана научной работы ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина» (per. №01.200.203529).

Цель работы и задачи исследования. Целью исследования являлось изучение эффективности систем основной обработки почвы в звене севооборота горох-овес в формировании урожайности культур и воспроизводстве плодородия чернозема выщелоченного (путем использования сидерата, многолетних трав, заделкой в почву стерни культур, правильным выбором системы обработки почвы для воспроизводства гумуса и оптимизации питательного режима). При этом предусматривалось решение следующих задач:

- изучить влияние систем основной обработки почвы на параметры плодородия чернозема выщелоченного (агрофизические и агрохимические свойства, биологическую активность, водный и питательный режимы, содержание гумуса и его фракционный состав);

изучить формирование урожайности культур и определить продуктивность звена севооборота горох - овес в зависимости от систем основной обработки почвы;

- провести экономическую и энергетическую оценку систем основной обработки почвы в звене севооборота горох — овес.

Научная новизна. Для региональных условий Среднего Поволжья усовершенствована система основной обработки чернозема выщелоченного в звене севооборота горох-овес. Установлено благоприятное влияние комбинированной в севообороте обработки почвы на агрофизическое и агрохимическое состояние; водный, биологический и питательный режимы почвы; содержание гумуса и его фракционный состав; урожайность и продуктивность звена севооборота. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка системам основной обработки почвы в звене севооборота.

Практическая значимость. Результаты исследования позволят в производственных условиях Среднего Поволжья сделать оптимальный выбор системы основной обработки почвы под горох и овес, обеспечивающей воспроизводство плодородия чернозема выщелоченного и достаточно высокую продуктивность культур. Результаты исследования используются в учебном процессе УГСХА им. П.А. Столыпина и внедрены на площади 8563 га (Карсунский, Вешкаймский и Старомайнский районы Ульяновской области).

Защищаемые положения:

- комбинированная в севообороте обработка почвы в период посева гороха и овса обеспечивает оптимальную плотность сложения (1,17 — 1,23 г/см3), более высокие запасы продуктивной влаги (165 - 175 мм), повышает микробиологическую активность почвы, способствует оптимизации питательного режима и накоплению элементов питания в пахотном слое;

- при сочетании разных систем обработки почвы в севообороте создаются более благоприятные условия для гумификации поступающего в почву органического вещества, что позволяет поддерживать содержание гумуса в черноземе выщелоченном на исходном уровне с благоприятным соотношением гуминовых и фульвокислот;

-при возделывании гороха и овса наиболее экономически и энергетически эффективной является комбинированная в севообороте обработка почвы, повышающая урожайность и уровень рентабельности производства зерна.

Личный вклад соискателя. Соискателем лично разработана программа исследования, проведены полевые и лабораторные эксперименты, сделаны анализ и обобщение полученного материала, выводы и рекомендации производству, а также подготовлены научные статьи к печати.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на Международных научно — практических конференциях: «Современные системы земледелия: опыт, проблемы, перспективы» (Ульяновск, 2011), «Актуальные вопросы агрономии, агрохимии и агроэкологии» (Ульяновск, 2012), «Науки нового века - знания молодых» (Киров, 2012); Международном совещании участников

Географической сети опытов с удобрениями «Состояние и перспектива агрономических исследований в Географической сети с удобрениями» (Москва, 2012), а также ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина (2011 -2013 гг.)

По результатам исследования опубликовано 9 работ, в том числе 2 статьи в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 117 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов и предложения производству, включает 23 таблицы, 11 рисунков, 31 таблицу в приложении. Список цитированной литературы содержит 293 источника отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Роль обработки почвы в регулировании ее плодородия

Проведен аналитический обзор литературы по изучаемой проблеме. Показана противоречивость сведений об эффективности разных приемов, способов, систем обработки почвы при возделывании сельскохозяйственных культур, иногда даже в условиях одного и того же региона. Последнее обусловливает необходимость всестороннего изучения систем обработки почвы, в том числе с точки зрения влияния их на плодородие почвы и продуктивность агроэкосистем с целью более полной адаптации их к конкретным почвенно-климатическим условиям в соответствии с требованиями возделываемых сельскохозяйственных культур.

Глава 2. Почвенно — климатические условия проведения опытов и методы исследования

Диссертационная работа выполнена в 2011 - 2013 гг. на опытном поле Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина путем закладки полевых опытов и проведения лабораторных исследований почвенных и растительных образцов.

2.1. Климатические условия Среднего Поволжья и опытного поля Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина. Показатели метеорологических условий в годы исследования существенно отличались от среднемноголетних и имели контрастность как по количеству осадков, так и по их распределению в течение вегетации культур. Из них наиболее благоприятным был 2011 год с суммой осадков за вегетационный период 230 мм и средней температурой 17,2 °С, с оптимальным распределением их в критические периоды развития экспериментальных культур. 2012 год отличался минимальным увлажнением до июля на фоне повышенных температур в апреле и мае, что не позволило полностью реализовать продукционный потенциал культур. 2013 год характеризовался более благоприятными условиями по сравнению с предыдущем годом.

2.2. Почвенный покров. Почва опытного поля представлена черноземом выщелоченным среднемощным среднесуглинистым. Содержание гумуса на

опытном поле (2012 г.) колебалось от 4,96 до 5,22%, обеспеченность подвижным фосфором была очень высокой (214 мг/кг), калием - высокой (133 мг/кг почвы), реакция почвенного раствора близкая к нейтральной (рН 6,3 - 6,7). Сумма поглощенных оснований составляла 28,8-39,0 мг-экв на 100 г почвы, степень насыщенности основаниями - высокая и достигает 94,2-98,2 %.

В целом почвенно-климатические условия Ульяновской области благоприятны для возделывания сельскохозяйственных культур, однако в отдельные годы значительный ущерб наносят засуха, неравномерное выпадение и ливневый характер осадков и суховеи.

2.3. Схема полевого опыта и технологии возделывания гороха и овса в звене севооборота. Изучение систем основной обработки почвы проводилось в 6-и польном полевом сидеральном зернотравяном севообороте: пар сидеральный - озимая пшеница - многолетние травы (выводное поле) - яровая пшеница -горох - овес. Схемой опыта предусматривается четыре варианта систем основной обработки почвы: 1 - отвальная: послеуборочное лущение стерни БДМ -3x4 на 8-10 см и вспашка плугом ПЛН-4-35 под сидерат и горох на 2527 см, яровую пшеницу и овес на 20-22 см, под озимую пшеницу дисковым орудием БДМ-Зх4 на 12-15 см. Вариант принят за контроль; 2 - мелкая: обработка БДМ-3><4 на 12-15 см под все культуры севооборота; 3 -комбинированная в севообороте: послеуборочное поверхностное рыхление КПШ-5+БИГ-ЗА на 8-10 см и безотвальная обработка плугом со стойкой СибИМЭ под сидерат на 25-27 см, послеуборочное дискование БДМ-Зх4 на 810 см и вспашка плугом ПЛН-4-35 под горох на 25-27 см; обработка БДМ-Зх4 под яровую и озимую пшеницу, овес на 12—15 см; 4 — поверхностная: послеуборочная двукратная обработка почвы агрегатом КПШ-5+БИГ-ЗА с интервалом в 10-15 дней, первая на 8-10 см, вторая на 10-12 см, под озимую пшеницу - мелкая на 12-15 см орудием БДМ-Зх4. Таким образом, под горох и овес в качестве основной в первом варианте проводилась вспашка на 25—27 см, во втором - обработка дискатором БДМ- 3x4, в третьем - под горох вспашка на 25 - 27 см, овес - обработка БДМ 3x4 на 12 - 15 см, в четвертом - двухкратная обработка на глубину 8-10 и 10-12 см агрегатом КПШ-5+ БИГ-ЗА.

Основная обработка почвы в опыте ежегодно проводилась в оптимальные сроки в период с 25 августа по 15 сентября. В весенний период при наступлении физической спелости почвы осуществлялось закрытие влаги тяжелыми зубовыми боронами БЗТС-1. Посев гороха и овса проводили в оптимальные сроки (конец апреля) сеялкой СЗП-3,6 обычным рядовым способом. Посевы прикатывались кольчато-шпоровыми катками ЗККШ-6А. Уборку урожая зерновых культур осуществляли при достижении полной спелости прямым комбайнированием.

2.4. Методика наблюдений, учетов и анализов. Полевой опыт заложен в трехкратной повторности. Посевная площадь делянки 350 м2, учетная 280 м2, расположение делянок систематическое. Схема опыта обоснована стратегическим направлением освоения адаптивно-ландшафтных систем земледелия в Среднем Поволжье с целью повышения продуктивности

сельскохозяйственного производства и обеспечения максимальной его эффективности с учетом экологических и ресурсоэнергетических факторов.

Все учеты, наблюдения и анализы проведены в соответствии с методическими требованиями и ГОСТами. Анализы почвенных и растительных образцов осуществлялись в аккредитованных испытательных лабораториях: «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина» (№ РОСС 1Ш. 001.515.748), «САС «Ульяновская» (№РОСС Ш. 0001. 510251).

Глава 3. Влияние систем основной обработки почвы на агрофизические и агрохимические показатели почвы 3.1.Агрофизические свойства. Исследования показали, что чернозем выщелоченный на опытном поле обладает в силу своих генетических особенностей хорошей оструктуренностью: количество агрономически ценных агрегатов (0,25 - 10 мм) при воздушно - сухом фракционировании достигает 75 %. При этом различия между вариантами были незначительными и не превышали 1,5 - 2,7 % (абсолютные значения). Однако с агрономической точки зрения важно не общее количество агрегатов, а их водопрочность, которая характеризует устойчивость сложения почвы от внешних воздействий. В содержании водопрочных агрегатов наблюдалась иная картина: комбинированная в севообороте обработка способствовала созданию наиболее устойчивого сложения почвы с содержанием их в пахотном слое 72 %. На варианте с отвальной обработкой содержание водопрочных агрегатов составляло 60 %, мелкой 62 %, поверхностной 56 % (рисунок 1).

Ежегодная мелкая и поверхностная обработки по сравнению с вспашкой сопровождались более плотным сложением почвы под культурами звена севооборота: в среднем за три года перед посевом плотность на варианте с поверхностной обработкой агрегатом КПШ-5+БИГЗА под горохом составляла 1,25 г/см3 , овсом - 1,22 г/см3. Более оптимальное сложение почвы под посевами обеих культур обеспечивали отвальная и комбинированная в севообороте обработки почвы с плотностью 1,17 — 1,20 г/см3 под посевами гороха, 1,18-1,19 г/см3 - овса.

72,2

100 п е х о/ и ы 4о

Цьг £§

о

39,9

|—|- агрегаты размером менее 0,25 мм

ЕШЭ- агрегаты размером от 0,25 до 7 мм. 1,2,3,4 - варианты опыта

Рисунок 1 - Содержание водопрочных агрегатов в почве под посевами гороха,

2011 -2012 гг., %

3.2. Накопление доступной влаги в почве. За годы исследований наибольшие запасы продуктивной влаги перед посевом гороха в метровом

7

слое содержались на вариантах с комбинированной в севообороте (170 мм) и классической обработкой почвы (167 мм). С уменьшением интенсивности основной обработки происходило снижение количества доступной влаги.

200 х

1 - 150

2 ё

'§ | юо

Р П р"" п......

отвальная мелкая комоюшрованнаяв поверхностная

севообороте

— 4- слой 0- 3 0 см —О— слой 0- 100 см

Рисунок 2 - Запасы продуктивной влаги в зависимости от систем основной обработки почвы перед посевом гороха (2011-2013 гг.)

В годы с меньшим количеством осадков разница между минимальным и максимальным накоплением доступной влаги перед посевом гороха было больше (2012 г - 15,4 мм), чем в более благоприятные годы (2011 г - 5,5 мм). Перед посевом овса наблюдалась аналогичная закономерность: она менялась от 171 мм по поверхностной обработке до 175 мм по вспашке плугом ПЛН-4-35. Несколько меньшие запасы относительно 2011, но чуть большие 2012 г были сформированы в 2013 году и составляли 154 мм по поверхностной до 168 мм по комбинированной в севообороте обработкам почвы.

Таким образом, влагозапасы в почве были достоверно выше по комбинированной в севообороте обработке и отвальной вспашке. На данных вариантах был также отмечен наименьший коэффициент водопотребления для формирования урожайности, который снижался по гороху с 1252 (БДМ-Зх4) до 1080 м /т, а по овсу с 983 (КПШ-5 + БИГ-ЗА) до 889м3/т.

3.3. Биологическая активность и питательный режим. В наших опытах общая биологическая активность в пахотном слое почвыв посевах гороха и овса изучалась по интенсивности разложения льняного полотна в период вегетации культур (таблица 1).

По вариантам опыта наибольшая целлюлозоразлагающая активность микроорганизмов проявлялась по отвальной и комбинированной в севообороте обработкам почвы. Причем в посевах гороха она была выше в вариантах с комбинированной в севообороте обработкой (29 %), чуть меньше (28 %) - по вспашке; овса - по отвальной обработке. В вариантах с мелкой и поверхностной обработкам почвы происходило достоверное уменьшение активности работы микроорганизмов.

С жизнедеятельностью микроорганизмов и микробиологическими процессами в корнеобитаемом слое тесно связан питательный режим почвы. В опытах максимальное содержание нитратов в пахотном слое почвы в посевах гороха и овса наблюдалось в варианте с применением комбинированной в севообороте обработки почвы и составляло 10,5 и 11,4 мг/кг соответственно.

Таблица 1 - Разложение льняного полотна в почве под посевами культур звена _севооборота в зависимости от основной обработки почвы %_

Обработка почвы 2012 г. 2013 г. Среднее

Горох

Отвальная (ПЛН-4-35) 25,0 30,2 27,6

Мелкая (БДМ-Зх4) 22,0 26,6 24,3

Комбинированная в севообороте (ПЛН-4-35) 26,7 32,1 29,4

Поверхностная (КПШ-5+БИГЗ А) 20,2 24,1 22,1

НСР05 2,9 2,5 2,0

Овес

Отвальная (ПЛН-4-35) 26,4 33,8 30,1

Мелкая (БДМ-Зх4) 22,5 28,6 25,6

Комбинированная в севообороте (БДМ- 3x4) 24,7 31,8 28,2

Поверхностная (КПШ-5+БИГЗА) 20,6 24,4 22,5

НСР05 зд 3,6 2,9

По мелкой и поверхностной обработкам почвы количество доступного азота было заметно ниже. На данных вариантах происходила дифференциация пахотного слоя по содержанию нитратного азота. Большая часть его находилась в верхнем 0-10 см, где он не всегда бывает доступным растениям из-за пересыхания поверхности почвы.

Максимальное содержание доступного фосфора в пахотном слое отмечалось на варианте с комбинированной в севообороте обработкой почвы как в посевах гороха (169 мг/кг), так и овса (174 мг/кг). Аналогичные результаты получены и при определении обменного калия: по комбинированной в севообороте обработке содержание его превышало другие варианты в посевах гороха на 6 - 14 мг/кг, овса - 10 - 15 мг/кг и составляло соответственно 154 и 152 мг/кг. Следовательно, комбинированная в севообороте обработка способствует созданию лучшего питательного режима почвы и более равномерному распределению элементов питания по почвенному профилю в посевах обеих возделываемых культур. Полный отказ от отвальной обработки приводит к снижению плодородия почвы по содержанию доступных элементов питания в ней на 7 - 9 %.

4. Гумусное состояние почвы в зависимости от систем ее обработки

4.1. Общее содержание гумуса. Исследованиями А.Х. Куликовой (1997) установлено, что перед закладкой опыта исходное содержание гумуса в пахотном слое составляло от 5,05 до 5,12 % (таблица 2). С 1997 по 2004 годы произошло снижение содержания гумуса, наиболее существенное по отвальной обработке почвы. В период с 2004 по 2008 гг. наблюдалось приостановление процессов дегумификации при введении в севооборот сидеральной культуры. С 2008 г. нами установлено повышение содержания гумуса в почве по всем вариантам опыта. Особенно активно данный процесс происходил на варианте с комбинированной в севообороте обработкой почвы: содержание гумуса увеличилось на 0,27 %.

Таблица 2 — Изменение содержания гумуса в пахотном слое чернозема выщелоченного за 1987-2012 гг. в зависимости от систем обработки почвы, %

Обработка почвы Слой Годы

почвы, см 1987 1993 1999 2004 2008 2012

Отвальная (ПЛН- 0-10 5,39 5,08 4,82 4,53 4,62 4,98

4-35) 10-20 5,10 4,86 4,62 4,23 4,51 4,81

20-30 4,88 4,72 4,57 4,52 4,49 4,69

0-30 5,12 4,89 4,67 4,43 4,54 4,83

Мелкая (БДМ- 0- 10 5,36 5,02 4,78 4,49 4,55 4,61

3x4)* 10-20 5,11 4,94 4,76 4,58 4,67 5,03

20-30 4,87 4,82 4,71 4,63 4,68 4,98

0-30 5,11 4,94 4,75 4,57 4,63 4,87

Комбинированная 0-10 5,30 5,22 5,11 4,97 5,30 5,31

в севообороте 10-20 5,05 5,00 4,96 4,91 4,90 5,23

20-30 4,84 4,89 4,81 4,79 4,67 5,12

0-30 5,05 5,03 4,96 4,89 4,95 5,22

Поверхностная 0- 10 5,36 5,06 4,91 4,76 4,74 5,06

(КПШ-5+ БИГ- 10-20 5,08 4,93 4,82 4,72 4,89 5,06

ЗА) 20-30 4,89 4,83 4,74 4,73 4,68 4,99

0-30 5,11 4,97 4,82 4,74 4,77 5,03

*до 2006 года плоскорезная обработка орудием КПГ-2,2 на соответствующую глубину (под овес на 20 - 22, горох - 25 - 27 см)

Тенденция к повышению содержания гумуса может быть обусловлена рядом причин. Во-первых, в 1996 г. чистый пар был заменен на сидеральный, в котором возделывается смесь вики и овса, используемая в качестве зеленого удобрения. Во-вторых, введение в севооборот с 2006 г. многолетних трав позволило увеличивать поступление массы растительных остатков в почву. Однако только чередование в севообороте различных систем обработки при соответствующем количестве поступивших растительных остатков обеспечивает условия для восстановления и сохранения в почве содержания гумуса. Применение постоянной отвальной обработки способствует в большей степени преобладанию процессов минерализации над гумификацией.

4.2. Групповой и фракционный состав гумуса. В настоящее время основой исследований, посвященных изучению органического вещества почвы, является представление о его гетерогенности, наличии в его составе фракций, различающихся по формам и прочности связи с минеральными ее компонентами, по экстракционной подвижности, лабильности, а также о разделении на пулы углерода, характеризующиеся неодинаковой термодинамической устойчивостью.

В наших исследованиях для характеристики качественного состава гумуса использовали непосредственные щелочные вытяжки ОД—н N304 с

ю

последующим определением содержания гуминовых и фульвокислот по схеме, предложенной И.В. Тюриным в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой (1980) (таблица 3).

Таблица 3- Влияние систем основной обработки почвы на групповой и фракционный состав гумуса в черноземе выщелоченном, 2012

_(% от содержания гумуса)____

Обработ Слой Угле род Гумус (%) Гуминовые кислоты Фульвокислоты Сумма всех Гум Сг.к.

ка почвы почвы (см) общ ий (%) 1 2 3 Сумма гумино вых кислот 1а 1 2 3 Сумма фульво кислот фрак ций ин (%) Сф.к.

Отваль ная 0-10 10-20 20-30 0-30 2,89 2.79 2,72 2.80 4,98 4,81 4,96 4,83 5,2 4,9 4,6 4,9 28,7 27,6 28,3 28,2 13,1 12,4 11,4 12,3 47,0 45,0 44,4 45,4 6,8 7,4 6,8 7,0 5,6 4,9 4,6 5,1 15,9 13.2 19,9 16.3 3,9 4,5 5,1 4,5 32.2 30,1 36.3 32,9 79.2 75,1 80,7 78.3 20,8 24,9 19,3 21,7 1,5 1,5 1,2 1,4

Мелкая 0-10 10-20 20-30 0-30 2,67 2,92 2,89 2,83 4,61 5,03 4,98 4,87 4,7 4,5 3,9 4,4 35,3 30.3 27.4 31,0 13,3 12,8 10,0 12,0 53,3 47,6 41.3 47.4 6,5 6,4 6,4 6,4 4.7 3.8 2,4 3,6 18,5 20,7 23,5 20,9 3,2 4,9 4,2 4,1 32,9 35,8 36,6 35,1 86,2 83.4 77,9 82.5 13,8 16,6 22,1 17,5 1,6 1.3 1,1 1.4

Комби нирован ная 0-10 10-20 20-30 0-30 3,08 3,04 2,97 3,03 5,31 5,23 5,12 5,22 5,2 4,9 4,6 4,9 27,3 27,3 27,9 27,5 12,7 12,1 11,6 12,1 45.2 44.3 44,1 44,5 7,1 6,8 6,6 6,8 5,6 4,9 4,6 5,1 10,8 15,2 15,1 13,7 3,9 3,8 5,0 4,3 27,5 30.7 31,4 29.8 72,6 75,5 75,5 74,4 27.4 25,0 24.5 25.6 1,6 1,4 1.4 1.5

Поверх ностная 0-10 10-20 20-30 0-30 2,94 2,94 2,89 2,92 5,06 5,06 4,99 5,04 4,7 4,9 4,1 4,6 34,1 29,4 25,8 29,8 11,7 13,1 10,3 11,7 50,5 47,4 40,2 46,0 7.0 6,9 6.1 6,7 4,3 4,1 3,0 3,8 17,2 19.6 24.7 20,5 3,9 4,5 3,9 4,1 32,5 35,1 37,7 35,1 83,0 82,5 78,0 81,2 17,0 17,5 22,0 18,8 1,6 1,3 1,1 1,3

Результаты исследований показали, что в зависимости от систем обработки почвы наблюдается различное соотношение гуминовых и фульвокислот: при применении мелких и поверхностных обработок с глубиной происходит уменьшение содержания гуминовых кислот и их соотношение снижается от 1,6 до 1,1. Наибольшее содержание подвижного гумуса (лабильного, ЛОВ) наблюдалось по отвальной и комбинированной в севообороте системам основной обработки почвы и составило 17 и 16,8 % соответственно. Данные системы обработки, возможно, в силу своих конструктивных особенностей, применяемых при этом орудий и интенсивной деятельности почвенной биоты способны усилить разложение органического вещества и образовать «молодой гумус». На вариантах с мелкой и поверхностной обработками почвы содержание ЛОВ было заметно ниже (14,5 - 15,1 %). Содержание агрессивных фульвокислот (ФК1а) слабо отличалось по вариантам и находилось в пределах от 6,4 до 7,0 %. Максимальное содержание гуминов в пахотном горизонте наблюдалось по комбинированной в севообороте системе основной обработки почвы и составляло 25,6 % от общего углерода, несколько меньше его содержалось по вспашке (21,7 %).

Таким образом, с точки зрения оптимизации гумусного состояния с целью сохранения плодородия почвы целесообразно применять комбинированную в севообороте систему основной обработки, позволяющую стабилизировать содержание гумуса на исходном уровне, более того, появлению тенденции его повышения.

5. Урожайность культур и продуктивность звена севооборота горох

- овес в зависимости от систем обработки почвы 5.1. Урожайность и качество зерна гороха. В годы исследований урожайность гороха, прежде всего, определялась складывающимися погодными условиями (рисунок 3). В условиях 2012 г. отмечено значительное снижение урожайности гороха по сравнению с другими годами, что обусловлено недостаточным увлажнением посевов: за период вегетации выпало всего 116 мм. Урожайность культуры находилась на уровне 1,45 -1,58 т/га с тенденцией увеличения на варианте с комбинированной в севообороте обработкой почвы. Наиболее продуктивным был 2013 год (2,42-2,84 т/га).

3

В «5 2.5 -1.5 -

N о 1 -

0.5 -0 -

2011 г

2012 г.

| а отвальная □ мелкая Экомбпнпрованнаав севообороте □ поверхностная |

Рисунок 3 - Урожайность гороха, т/га В среднем за три года более высокая урожайность по сравнению с другими вариантами наблюдалась по комбинированной в севообороте обработке почвы (2,27 т/га). Применение мелкой обработки достоверно снизило ее по сравнению с контролем на 0,19 т/га.

На формирование урожайности гороха в большей степени влияли агрофизические, водно-физические свойства и содержание нитратного азота в почве, действие которых составляло 29 %, других факторов - 71 % (рисунок 4).Соответствующее уравнение множественной корреляции имеет вид: У = - 9,509 + 0,021X1 + 4,622Х2 + 0,26Х3

И обеспеченность азоте*.!

в чапасы продуктивной влаги в почве

В штотаостъ сложения почвы £3 другие факторы

Рисунок 4 - Зависимость урожайности гороха от различных факторов, % Обеспеченность исходной почвы фосфором и калием была высокой и, по-видимому, их количества были достаточны для формирования

соответствующей урожайности, что, в конечном итоге, не повлияло на ее различия по вариантам. Положительное влияние на содержание белка в зерне гороха оказала комбинированная в севообороте обработка почвы. В среднем за два года оно варьировало от 21,4 % по поверхностной до 22,6 % по комбинированной в севообороте обработке. Следует отметить, что если по урожайности поверхностная обработка ненамного уступала вспашке, то значительно - по содержанию белка в зерне. Количество фосфора и калия в зерне было выше на варианте с комбинированной в севообороте обработкой почвы. Применение поверхностной и мелкой обработок приводило к снижению количества всех элементов в зерне.

5.2. Урожайность и качество зерна овса. Урожайность овса, также как гороха, в значительной степени определялась складывающимися погодными условиями и распределением их элементов в течение вегетации. Наиболее продуктивным был 2011 г., который характеризовался достаточным увлажнением и оптимальным температурным режимом, что способствовало формированию урожайности зерна овса на уровне 5,42 т/га по вспашке и 4,57 т/га по поверхностной обработке (рисунок 5). Следует отметить низкую урожайность овса в 2013 г., который был достаточно влагообеспеченным. В значительной степени она зависела от наличия почвенной влаги в различные периоды вегетации, особенно в период выхода в трубку — выметывания. Данные фазы проходили при минимальном количестве осадков (выпало по 4 мм осадков за 3 декаду мая и 1 декаду июня) и повышенных температурах. Последующие осадки уже не смогли повысить заложившуюся урожайность. В среднем за три года наиболее высокая урожайность сформировалась на вариантах с отвальной и комбинированной в севообороте обработкам почвы и составила соответственно 3,18 и 3,11 т/га. По другим вариантам наблюдалось ее достоверное уменьшение.

| Вотвачъная □ мелкая 0 комбинированная в севообороте ¡3 поверхностная |

Рисунок 5 - Урожайность овса, т/га

Урожайность овса на 25 % зависела от запасов продуктивной влаги перед посевом (Х[). Установлена прямая связь урожайности овса с микробиологической активностью почвы (Хг). Из элементов питания в почве наибольшая зависимость прослеживалась от содержания азота (Х3), что отражено в следующем уравнении регрессии: У = - 0,789 + 1,494X1 + 0,0361Х2 + 0,032Х3. Данные факторы на 74 % определяли урожайность культуры (г = 0,83), (рисунок 6).

3 обеспеченность а-затем

0 наличие продуктивной

в лаги в почве В биологическая активность

почвы □другие факторы

Рисунок 6 - Зависимость урожайности овса от различных факторов, %

5.3. Продуктивность звена севооборота. Проведенные исследования показали, что в условиях лесостепи Поволжья наиболее эффективной системой основной обработки почвы в звене севооборота горох - овес является комбинированная в севообороте, сочетающая вспашку под горох агрегатом ПЛН -4-35 на 25 - 27 см и под овес - обработку дисковым орудием БДМ-Зх4 на 12-15 см. Такое сочетание технологических операций при основной обработке почвы позволяет создать наиболее оптимальные условия (агрофизические, агрохимические, биологические) для роста и развития данных культур и формирования большей урожайности и в целом продуктивности звена севооборота. Выход зерна по данному варианту составил 5,38 т/га, вариант с ежегодной вспашкой уступал на 0,11 т/га, мелкой - на 0,45 т/га и поверхностной на 0,59 т/га.

6. Экономическая и биоэнергетическая эффективность технологий возделывания культур в звене севооборота горох - овес в зависимости от систем основной обработки почвы

6.1. Экономическая эффективность. Экономическая оценка звена севооборота горох - овес на черноземе выщелоченном в условиях Среднего Поволжья показала, что наиболее эффективно возделывание данных культур по комбинированной в севообороте обработке почвы, предусматривающую вспашку под горох на 25 - 27 см и мелкую обработку под овес агрегатом БДМ-Зх4 на 12 - 15 см. Уровень рентабельности при возделывании гороха при этом составил 34 %, овса - 94 %.

Применение постоянной отвальной обработки способствовало значительному повышению производственных затрат, что приводило к снижению уровня рентабельности.

6.2. Биоэнергетическая оценка. При возделывании гороха и овса наиболее энергетически эффективными являются отвальная и комбинированная в севообороте системы основной обработки почвы с коэффициентом энергетической эффективности 2,02 по гороху и 2,89 по овсу. В структуре затрат наибольший удельный вес занимает топливо - 33 - 36 %. Разница между вариантами составляла 8 - 9 %. Высокая доля затрат приходилась на семена (25 - 37 %), причем у гороха она существенно была выше вследствие биологических особенностей и нормы высева культуры. На обработку почвы затрачивалось от 9,3 - 13,4 % совокупной энергии.

выводы

1. Чернозем выщелоченный лесостепи Поволжья в силу своих генетических особенностей обладает достаточно высокой структурностью пахотного слоя: количество агрономически ценных агрегатов при сухом фракционировании составляет более 70 %. Изучаемые способы основной обработки почвы незначительно повлияли на их общее содержание. Комбинированная в севообороте обработка способствовала созданию наиболее устойчивого сложения почвы с содержанием водопрочных агрегатов в пахотном слое 72 %. По другим вариантам оно составляло 60, 62 и 56 %.

2. Вспашка и комбинированная в севообороте обработка почвы положительно влияли на плотность сложения пахотного слоя. В начале вегетации она находилась в пределах от 1,17 до 1,19 г/см3. Применение мелкой и поверхностной обработок способствовало созданию более плотного пахотного слоя 1,21 - 1,25 г/см3, что является неудовлетворительной для данных культур.

3. Наибольшую эффективность по влагонакоплению в метровом слое почвы имели способы обработки, способствующие аккумуляции влаги в осенне-зимний период. Комбинированная в севообороте обработка почвы имела преимущество в содержании доступной влаги перед остальными вариантами. Она обеспечивала наиболее продуктивный расход влаги: коэффициент водопотребления посевами гороха составлял 1080 м3/т и 889 м3/т - овса.

4. Влияние систем основной обработки почвы на биологическую активность определялось изменением соответствующих режимов и свойств почвы. На данный показатель в большей степени влияла вспашка, повышая целлюлозоразлагающую активность на более чем 7 % по сравнению с поверхностной обработкой. Она создавала лучшие условия минерального питания растений, способствуя большему накоплению элементов питания в почве: нитратного азота на 7 %, подвижных соединений фосфора и калия на 8 и 11 % выше остальных вариантов.

5. При сочетании в севообороте систем обработки почвы в соответствии с требованиями культур в пахотном слое создаются более благоприятные условия для гумификации поступающего в почву органического вещества, в результате чего появлялась тенденция к его повышению по отношению к исходному уровню. По содержанию гумуса данный вариант на 0,39 % превышал контрольный. На варианте с комбинированной в севообороте обработкой почвы наблюдалось более благоприятное соотношение гуминовых и фульвокислот, которое составляло 1,5 и не происходило его варьирования с глубиной; больше содержалось лабильного гумуса (17 %);

6. В 2011 - 2013 гг. более высокая урожайность гороха (2,27 т/га) сформировалась по комбинированной в севообороте обработке почвы, овса -по отвальной и комбинированной в севообороте обработкам (3,18 и 3,11 т/га зерна соответственно).

7. Более высокую экономическую и биоэнергетическую эффективность возделывания зерновых культур в звене севооборота горох-

овес обеспечивала комбинированная в севообороте обработка почвы. При этом уровень рентабельности производства зерна гороха составил 34 %, овса - 94 %. Энергетическая эффективность возделывания гороха повышалась до 2,02 и до 2,89 - овса.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ

На черноземах выщелоченных лесостепи Среднего Поволжья в звене севооборота горох - овес рекомендуется комбинированная в севообороте обработка почвы, сочетающая применение вспашки на глубину 25 - 27 см агрегатом ПЛН -4-35 под горох и мелкую обработку дисковым орудием БДМ-Зх4 на 12 - 15 см под овес. Данная система обработки является энергетически и экономически эффективной, обеспечивает в зернотравяных севооборотах воспроизводство гумуса в пахотном слое почвы.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ

1. Куликова, А. X. Эффективность систем основной обработки почвы в звене севооборота с сидеральным паром / А. X. Куликова, А. В. Дозоров, Н. В. Маркова, Н. Г. Захаров, М. А. Полняков// Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - Ульяновск. - 2012. - № 3 (19). - С. 29-35.

2. Полняков, М. А. Влияние систем обработки почвы на урожайность культур и качество продукции в звене севооборота горох - овес / М. А. Полняков, А. X. Куликова, Н. Г. Захаров // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - Ульяновск. - 2014. — № 1 (25). - С. 29-37.

Статьи в других изданиях

3. Маркова, Н. В. Агрофизические свойства чернозема выщелоченного в зависимости от систем основной обработки почвы / Н. В. Маркова, Н. Г. Захаров, М. А. Полняков // «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения». Материалы III Международной научно-практической конференции. - Ульяновск. - 2011-С. 25-34.

4. Полняков, М. А. Влияние основной обработки почвы на засоренность посевов яровой пшеницы / М. А. Полняков, Н. Г. Захаров // Материалы международной научно-практической конференции «Современные системы земледелия: опыт, проблемы, перспективы», посвященной 80-летию со дня рождения профессора Морозова Владимира Ивановича. - Ульяновск. - 2011. -С. 98-102.

5. Вандышев, И. А. Влияние агрофизических параметров почвы на урожайность яровой пшеницы в зависимости от систем обработки почвы / И. А. Вандышев, Н. Г. Захаров, М. А. Полняков // «Актуальные вопросы агрономии, агрохимии и агроэкологии». Материалы Международной научно-практической конференции. - Ульяновск. - 2012 - С. 37^42.

6. Захаров, Н. Г. Последействие осадков сточных вод в зависимости от систем основной обработки почвы / Н. Г. Захаров, М. А. Полняков // «Состояние и перспективы агрохимических исследований в Географической сети с удобрениями». Материалы Международного совещания участников Географической сети опытов с удобрениями. - Москва. - 2012. - С. 66-67.

7. Захаров, Н. Г. Влияние систем основной обработки почвы на урожайность культур севооборота с сидеральным паром / Н. Г. Захаров, М. А. Полняков // «Науке нового века - знания молодых». Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей. - Киров. - 2012. - С. 40^-3.

8. Полняков, М. А. Влияние систем основной обработки почвы на урожайность овса / М. А. Полняков, Н. Г. Захаров, М. Н. Кудрявцева, М. П. Кудрявцева // «Актуальные вопросы агрономии, агрохимии и агроэкологии». Материалы Международной научно-практической конференции. - Ульяновск. - 2012. - С. 154-158.

9. Захаров Н. Г. Влияние систем основной обработки почвы на урожайность и качество зерна озимой пшеницы / Н. Г. Захаров, М. А. Полняков, Г. А. Идрисов // Материалы Международной научно-практической конференции посвященной 85-летию со дня рождения и памяти доктора сельскохозяйственных наук профессора, заслуженного деятеля науки Российской Федерации и Республики Мордовия Сергея Александровича Лапшина. - Саранск. -2013. - С. 71-75.

ЛР 020402 25.12.97 Подписано в печать 29 .04. 2014. Формат 60x84 1/16. Бумага типографская №1. Ризограф УГСХА. Усл.печ.л. 1,0. Заказ № 28. Тираж 100 экз. 432017, г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Полняков, Михаил Александрович, Ульяновск

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия

им. П.А. Столыпина»

Нагцщвах рукописи

042014 59374

Полняков Михаил Александрович

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА ГОРОХ - ОВЕС В УСЛОВИЯХ

СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.01- Общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор с.-х. наук, профессор Куликова А.Х.

УЛЬЯНОВСК- 2014

СОДЕРЖАНИЕ

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

1. РОЛЬ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В РЕГУЛИРОВАНИИ ЕЕ ПЛОДОРОДИЯ........................................................................ 8

1.1. Влияние систем основной обработки на агрофизические, биологические свойства и питательный режим почвы........................... 8

1.2. Роль обработки почвы в формировании урожайности

сельскохозяйственных культур........................................................ 25

2. ПОЧВЕННО - КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.................................... 31

2.1.Климатические условия Среднего Поволжья и опытного поля Ульяновской ГСХА им. П. А. Столыпина........................................... 31

2.2. Почвенный покров.................................................................. 35

2.3. Схема полевого опыта и технологии возделывания гороха и овса в

звене севооборота........................................................................ 37

2.4. Методы наблюдений, учетов и анализов....................................... 40

3. ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ, АГРОХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ.................................................................... 43

3.1. Агрофизические показатели...................................................... 43

3.2. Накопление доступной влаги в почве.......................................... 53

3.3. Биологическая активность и питательный режим........................... 61

4. ГУМУСНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СИСТЕМ

ЕЕ ОБРАБОТКИ......................................................................... 71

4.1. Общее содержание гумуса......................................................... 71

4.2. Групповой и фракционный состав гумуса...................................... 80

5. УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗВЕНА СЕВООБОРОТА ГОРОХ - ОВЕС В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ.................................................................. 87

5.1. Урожайность и качество зерна гороха....................................................................................88

5.2. Урожайность и качество зерна овса........................................................................................95

5.3. Продуктивность звена севооборота..........................................................................................100

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ КУЛЬТУР В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА ГОРОХ - ОВЕС В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ

ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ....................................................................................................................................103

6.1. Экономическая оценка........................................................................................................................103

6.2. Биоэнергетическая эффективность..........................................................................................108

ВЫВОДЫ........................................................................................................................................................................115

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ..................................................................................................117

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................................................................................118

ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................................................................................................151

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Решение вопросов, связанных с обработкой почвы, всегда занимало ключевое место в земледелии. Наиболее рациональное механическое воздействие на почву в правильном сочетании с другими агротехническими мероприятиями создают тот оптимум среды для развития полевых культур, при котором достигается их наибольшая продуктивность (Гильгенберг И.В., 2005; Маркосян А.О., 2012). К тому же способ обработки почвы оказывает значительное влияние на сохранность и повышение ее плодородия (Обущенко C.B., 2013).

Однако за столетний период, от начала XX до начала XXI века, в России и во всем мире произошла значительная деградация почв. Она выразилась в снижении содержания гумуса на 40 - 50 %, в интенсивном ухудшении их свойств и накоплении в почвах, водоемах и продуктах растениеводства токсичных веществ, что привело к дестабилизации сельскохозяйственных ландшафтов и в конечном итоге ухудшило экологическое состояние окружающей среды. Причина этого кроется в несовершенстве существующих систем земледелия, в том числе и обработки почвы (Балабанов С.С., Беседин Н.В. и др., 2013).

Вопросы, связанные с выбором рациональных приемов обработки почвы на черноземах Среднего Поволжья, изучались многими исследователями, однако они по-прежнему остаются актуальными и имеют большое прикладное значение (Куликова А.Х., Карпов A.B. и др., 2007). При этом важнейшим требованием к обработке почвы является воспроизводство и сохранение плодородия почвы.

Вышеизложенное послужило основанием выбора темы и направления исследования по изучению влияния систем основной обработки почвы и их воздействия на основные параметры плодородия чернозема выщелоченного, урожайность культур и продуктивность звена севооборота горох - овес в лесостепи Среднего Поволжья. Последние являются одними из основных культур в Среднем Поволжье, имеющими важное продовольственное и фуражное значение.

Исследование является составной частью плана научной работы ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени ПЛ. Столыпина» (per. №01.200.203529).

Цель работы. Целью исследования являлось изучение эффективности систем основной обработки почвы в звене севооборота горох - овес в формировании урожайности культур и воспроизводстве плодородия чернозема выщелоченного (путем использования сидерата, многолетних трав, заделкой в почву стерни культур, правильным выбором системы обработки почвы для воспроизводства гумуса и оптимизации питательного режима).

Задачи исследования:

- изучить влияние систем основной обработки почвы на параметры плодородия чернозема выщелоченного (агрофизические и агрохимические свойства, биологическую активность, водный и питательный режимы, содержание гумуса и его фракционный состав);

- изучить формирование урожайности культур и определить продуктивность звена севооборота горох - овес в зависимости от систем основной обработки почвы;

- провести экономическую и энергетическую оценку систем основной обработки почвы в звене севооборота горох - овес.

Научная новизна. Для региональных условий Среднего Поволжья усовершенствована система основной обработки чернозема выщелоченного в звене севооборота горох - овес. Установлено благоприятное влияние комбинированной в .севообороте обработки почвы на агрофизическое и агрохимическое состояние; водный, биологический и питательный режимы почвы; содержание гумуса и его фракционный состав; урожайность и продуктивность звена севооборота. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка системам основной обработки почвы в звене севооборота.

Практическая значимость. Результаты исследования позволят в производственных условиях Среднего Поволжья сделать оптимальный выбор системы основной обработки почвы под горох и овес, обеспечивающей

воспроизводство плодородия чернозема выщелоченного и достаточно высокую продуктивность культур. Результаты исследований используются в учебном процессе УГСХА им. П.А. Столыпина и внедрены на площади более 8,5 тыс. га (Карсунский, Вешкаймский и Старомайнский районы Ульяновской области)

Защищаемые положения:

- комбинированная в севообороте обработка почвы в период посева гороха и овса обеспечивает оптимальную плотность сложения (1,17 — 1,23 г/см ), более высокие запасы продуктивной влаги (165 - 175 мм), повышает микробиологическую активность почвы, способствует оптимизации питательного режима и накоплению элементов питания в пахотном слое;

- при сочетании разных систем обработки почвы в севообороте создаются более благоприятные условия для гумификации поступающего в почву органического вещества, что позволяет поддерживать содержание гумуса в черноземе выщелоченном на исходном уровне с благоприятным соотношением гуминовых и фульвокислот;

- при возделывании гороха и овса наиболее экономически и энергетически эффективной является комбинированная в севообороте обработка почвы, повышающая урожайность и уровень рентабельности производства зерна.

Личный вклад соискателя. Соискателем лично разработана программа исследований, проведены полевые и лабораторные эксперименты, сделаны анализ и обобщение полученного материала, выводы и рекомендации производству, а также подготовлены научные статьи к печати.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на Международных научно-практических конференциях «Современные системы земледелия: опыт, проблемы, перспективы» (Ульяновск, 2011), «Актуальные вопросы агрономии, агрохимии и агроэкологии» (Ульяновск, 2012), конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей «Науки нового века - знания молодых» (Киров, 2012); на Международном совещании участников географической сети опытов с удобрениями «Состояние и перспектива агрономических исследований в

Географической сети с удобрениями» (Москва, 2012), а также на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина (2011 - 2013 гг.)

Публикации. По результатам исследования опубликовано 9 работ, в том числе 2 статьи в издании, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 117 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав, выводов и предложения производству, включает 23 таблицы, 11 рисунков, 31 таблицу в приложении. Список цитированной литературы содержит 293 источника отечественных и зарубежных авторов.

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Куликовой Алевтине Христофоровне, кандидату сельскохозяйственных наук, доценту Захарову Николаю Григорьевичу и всему коллективу кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии.

1. РОЛЬ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В РЕГУЛИРОВАНИИ ЕЁ

ПЛОДОРОДИЯ

1.1. Влияние систем основной обработки на агрофизические, биологические

свойства и питательный режим почвы

Повышение эффективного плодородия почвы и создание благоприятных условий для роста и развития растений неразрывно связаны с обработкой почвы. Под обработкой понимают механическое воздействие на почву рабочими органами почвообрабатывающих машин и орудий в целях создания оптимальных почвенных условий жизни для выращиваемых растений. Обработка почвы является основным агротехническим средством регулирования почвенных режимов, интенсивности биологических процессов, поддержания хорошего фитосанитарного состояния почвы и посевов, защиты почвы от эрозии и др. (Баздырев Г.И., Лошаков В.Г., Пупонин А.И. и др., 2000).

Несмотря на многовековой опыт, накопленный аграрной наукой, вопросы оптимизации системы обработки почвы под полевые культуры сохраняют свою актуальность (Мареев В.Ф., Манюкова И.Г. и др., 2009; Миникаев Р.В., Хисамова Г.Ш. и др., 2012).

Большое значение придается основной обработке почвы, так как она в значительной степени влияет на воднофизические, химические и биологические свойства и в сочетании с другими приемами в конечном итоге определяет величину урожая сельскохозяйственных культур (Адерихин П. Г., 1964; Кислов A.B., Байтлюк Т.Ж. и др., 2009; Комисарова И.В., 2012).

В научной литературе нет однозначного мнения о влиянии различных систем обработки на состояние почвы (Власенко А. Н., Добротворская Н.И. и др., 2011; Ильясов М. М., Дегтярева И.А., 2011). Отмечается, что состояние почвы под воздействием основной обработки изменяется в зависимости от типа и окультуренности почв, климатических особенностей и степени интенсификации сельскохозяйственного производства.

В.Ф. Трушин (1984) считает, что наиболее полно раскрыть возможности обработки почвы можно только с подходом не шаблонно, а когда она проводится с учетом почвенно-климатических условий зоны, особенностей возделываемых растений и организационно — экономических условий хозяйства.

Совершенствование способов обработки почвы в севообороте во многом зависит от использования новых технических средств, позволяющих не только сберегать энергоресурсы, но и по - новому решать проблему сохранения плодородия почвы, не снижая при этом выхода растениеводческой продукции.

В теории и практике современного земледелия существуют три направления в обработке почвы:

- «классическая» система с использованием плуга как независимое средство улучшения строения пахотного слоя (плотности, пористости и др.) и структурного состояния почвы для создания благоприятных водного, воздушного и теплового режимов и фитосанитарного состояния посевов возделываемых культур;

- безотвальная обработка с сохранением на поверхности поля пожнивных остатков, которая моделирует естественные почвенные процессы и защищает почву от эрозии;

- безотвально - отвальная или комбинированная обработка, предусматривающая сочетание этих способов во времени с целью предотвращения отрицательных последствий длительного отсутствия оборота пласта (Маркова Н.В., 2010).

В последнее время выделилось дополнительное направление -минимальная и нулевая ресурсосберегающие технологии, предусматривающие значительную экономию невосполнимой энергии, повышение почвозащитной и влагонакопительной эффективности, сохранение почвенного плодородия и достижение экономического эффекта.

Таким образом, на современном этапе развития земледелия основные направления научных исследований должны предусматривать разработку таких способов, приемов и систем обработки почвы, которые устраняли бы

отрицательное вмешательство человека в природу, создавали оптимальные условия для роста и развития растений, обеспечивали рост урожайности сельскохозяйственных культур. При этом процесс совершенствования носил бы направленность в сторону создания наиболее экономичных и почвозащитных приемов обработки почвы (Макаров И.П. и др., 1984).

Агрофизические свойства почвы

Почва является основным компонентом агроэкосистемы, поэтому возможные негативные последствия интенсификации земледелия, прежде всего, отражаются на ней (Яговенко Л.Л., Такунов И.П. и др., 2003).

Управляющим органом всей жизнедеятельности возделываемых растений является агрофизическое состояние почвы. По мнению В.Ю. Тимонова, Н.М. Чернышевой и др. (2009), если равновесная плотность почвы соответствует оптимальной для культурных растений, то все жизненные процессы протекают нормально, все режимы находятся в норме. Поэтому, по их мнению, «земледельцу нет надобности регулировать, скажем, водный режим или пищевой в отдельности, надо регулировать одно - главное и все отрегулируется сразу». Следовательно, забота о физических свойствах почвы есть главная основная забота земледельца.

Формирование почвенной структуры определяется сложным комплексом различных факторов, одним из которых является обработка почвы. Ей отводится двоякая роль, одновременно созидающая и разрушающая. Процесс структурообразования регулировать в нужном направлении необходимо правильным выбором основной обработки почвы. Т.И. Перегуда, А.Н. Воронин и др. (2008) считают, что способы обработки, являясь основным фактором изменения агрофизических свойств пахотного слоя почвы и создания условий роста растений в начальный период, в значительной мере определяют общее развитие сельскохозяйственных культур и их урожайность.

Первоочередной задачей основной обработки почвы, по мнению А.Я. Рассадина, С.А. Клычникова (2000), является изменение строения пахотного слоя (плотности, пористости и др.) и структурного состояния.

Физические свойства и режимы почв являются важным условием проявления почвенного плодородия. Поэтому проблема оптимизации физических условий плодородия является актуальной. Актуальность проблемы возрастает в связи с усиливающейся антропогенной нагрузкой на почвы, ведущей к их дегумификации, дезагрегации, переуплотнению, т.е. физической деградации (Перегуда Т.И., Воронин А.Н. и др., 2008).

Применение различных систем основной обработки почвы оказывает неодинаковое влияние на данные показатели в силу своих конструктивных особенностей. Имеющиеся в литературе данные о влиянии различных приемов основной обработки почвы на агрофизические свойства почвы весьма противоречивы.

Исследования, проведенные на кафедре земледелия ФГОУ ВПО «Ярославская ГСХА» в 2001 - 2006 гг., показали, что многолетнее (10 лет) применение поверхностно-отвальной обработки в сравнении с отвальной не оказало существенного влияния на коэффициент структурности почвы пахотного слоя. Содержание агрономически ценных агрегат