Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность способов основной обработки серой лесной почвы в севооборотах с чистым и занятым парами в условиях Республики Татарстан

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Чернов, Руслан Алексеевич, Казань

. аа »я/9 я т-

I » ^ ^ / А- ч^ <* «

КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

Чернов Руслан Алексеевич

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТАХ С ЧИСТЫМ И ЗАНЯТЫМ ПАРАМИ В УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ

ТАТАРСТАН

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители:

Заслуженный деятель науки Российской Федерации, заслуженный агроном Республики Татарстан, профессор Х.Х. ХАБИБРАХМАНОВ;

Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В.Ф. МАРЕЕВ

Казань - 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................................................3

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................................................6

1.1 Приемы и способы основной обработки почвы..............................6

1.2 Плотность сложения и структурно-агрегатный состав почвы............................................................................................................................................................................11

1.3 Водный режим........................................................................................................................................15

1.4 Пищевой режим....................................................................................................................................18

1.5 Засоренность посевов....................................................................................................................21

1.6 Урожайность сельскохозяйственных культур....................................25

Глава II. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ............................................................................................................................29

2.1 Почвенно-климатические и метеорологические

условия...............................................................................................................................29

2.2 Методика исследований............................................................................................................36

Глава III. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ

ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТАХ

С ЧИСТЫМ И ЗАНЯТЫМ ПАРАМИ............................................................42

3.1 Изменение содержания гумуса почвы..............................................................42

3.2 Структурно-агрегатный состав почвы..............................................................44

3.3 Засоренность почвы и посевов......................................................................................47

3.4 Болезни культурных растений........................................................................................49

3.5 Урожайность яровой пшеницы....................................................................................51

Глава IV. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ

ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ЗВЕНЬЯХ СЕВООБОРОТОВ

С ЧИСТЫМ И ЗАНЯТЫМ ПАРАМИ..............................................................54

4.1 Плотность сложения почвы................................................................................................54

4.2 Водный режим............................................................................................................................................57

4.3 Засоренность почвы и посевов......................................................................................60

4.4 Болезни культурных растений........................................................................................63

4.5 Пищевой режим........................................................................................................................................65

4.6 Рост и развитие яровой пшеницы..............................................................................73

4.7 Урожайность культурных растений и качество урожая .. 76 Глава V. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ.....................................................................................79

ВЫВОДЫ............................................................................................................................................................81

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ............................................................83

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ........................84

ПРИЛОЖЕНИЯ 102

ВВЕДЕНИЕ

Механическая обработка является самым трудоемким, глубоковоздейст-вующим на плодородие почвы и урожайность возделываемых культур в севооборотах, агротехническим приемом. Правильный выбор способов и орудий в системе обработки, с учетом конкретных условий: механического состава и типа почв, характера засоренности поля, размещенных в севообороте культур и их предшественников и других показателей определяет ее эффективность.

При правильном выборе можно обеспечить высокие, дешевые качественные урожаи, с одновременным сохранением и повышением плодородия почвы, при необоснованном подходе получается негативные результаты.

Особенно важно правильно выбирать способы и орудия при основной обработке почвы, как более глубоковоздействующей на факторы жизни растений. От этого зависит степень защиты почвы от эрозии и снижения плодородия.

В Республике Татарстан в настоящее время из способов основной обработки почвы увлекаются постоянной вспашкой, которая вызывает постепенное снижение плодородия, особенно содержания гумуса и агрономических ценных структурных агрегатов, повышения засоренности полей и эрозии почвы. Хуже того, даже данный устаревший малоэффективный способ, проводится плугами без предплужников, без предварительного лущения стерни.

В связи с вышеизложенным, изучение и разработка способов основной обработки в севооборотах для серой лесной почвы Татарстана, особенно сравнительно на фоне чистого и занятого паров, является актуальной проблемой.

На защиту выносятся следующие положения:

- применение безотвальной обработки в севооборотах и звеньях с чистым паром, по всем показателям плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур обеспечивает положительные результаты;

- в севооборотах без чистого пара, особенно на сильно засоренных полях, безотвальное рыхление приводит к ухудшению всех факторов жизни растений: повышению засоренности почвы и посевов, увеличению болезней, в итоге снижению плодородия почвы и урожайности возделываемых культур;

- в севооборотах, особенно без чистого пара, более эффективным способом является комбинированная обработка почвы, вместо постоянной вспашки;

- в звеньях севооборотов с чистым паром по типу: чистый пар - озимая рожь - яровые зерновые, глубокое рыхление безотвальными плугами, с предварительным лущением стерни, ускоряет очищение полей от сорняков и болезней, поэтому данный прием следует применять на особенно сильно засоренных полях для их очищения.

Научной новизной работы является: впервые на серых лесных почвах в условиях Республики Татарстан показана высокая эффективность безотвальной обработки почвы в севооборотах с чистым паром, и негативное влияние ее без чистого пара, особенно на сильно засоренных полях. В севооборотах с чистым и занятыми парами эффективной является комбинированная система основной обработки почвы, взамен постоянной вспашки.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 4-х работах.

Основные положения диссертации докладывались на научных конференциях Казанской ГСХА (1996, 1997, 1998), Международной научно-практической конференции, посвященной 110-летию со дня рождения академика В.П. Мосолова (Йошкар-Ола, 1998г.), конференции молодых ученых (Казань, Академия наук Республики Татарстан , 1998г.).

Выражаю благодарность своим научным руководителям: заслуженному деятелю науки Российской Федерации, заслуженному агроному Республики Татарстан, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Х.Х. Хабибрахманову и кандидату сельскохозяйственных наук, доценту

В.Ф. Марееву, а также коллективу кафедры общего земледелия Казанской ГСХА, за помощь в подготовке диссертационной работы.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Приемы и способы основной обработки почвы

Система обработки почвы включает совокупность научно-обоснованных приемов механического воздействия на нее и обеспечивающих наиболее оптимальные условия формирования урожая при наименьших затратах труда и средств. Основная обработка почвы, наряду с севооборотом и удобрениями, должна обеспечивать надежную защиту почв от эрозии, оптимальные для роста и развития сельскохозяйственных культур водный и воздушный режимы, благоприятные фитосанитарные условия и экономное использование топлива -энергетических ресурсов.

Еще в конце XIX и начале XX столетия трудами В.Р. Вильямса (1939), П.А. Костычева (1949), А.Г. Дояренко (1966) и других выдающихся русских ученых были определены основные теоретические положения, послужившие базой для разработки систем основной, предпосевной и паровой обработок почвы.

Сущность системы обработки почвы заключается в оптимизации ее глубины и в потребности оборачивания пласта (С.С. Сдобников, 1968; С.А. Наумов, 1981; И.П. Макаров, 1984). Эти вопросы в течение длительного времени дискутируются и по ним имеется несколько мнений порой весьма противоречивых.

Создание культурного корнеобитаемого слоя стояло перед земледельцем с давних времен. Уже в эпоху неолита земледельцы Передней Азии применяли интенсивное рыхление почвы специально изобретенной мотыгой (С.С. Бер-лянд, 1964). Позднее пришли к необходимости углубления обрабатываемого слоя и для этого разрабатывали новые виды орудий пока в Ассиро-Вавилонии и в Древнем Египте не появился первый плуг, а точнее соха (И.С. Рабочев и

др., 1986). Культурная вспашка стала применяться в семидесятых годах прошлого века, когда был изобретен плуг с предплужником.

В России же, до начала 20-х годов текущего столетия самым распространенным пахотным орудием была соха, которой обрабатывали почву мелко, сантиметров на 12, не больше (Н.П. Вострухин, 1990).

Проблема создания культурного глубокого обрабатываемого слоя с давних пор и до настоящего времени считается важнейшей в земледелии задачей и привлекает внимание ученых и практиков (В.К. Михновский, 1956).

Приемы обработки меняются в зависимости от разновидности почв, рельефа местности, климата, характера засоренности полей, наличия вредителей, болезней и других конкретных условий (В.П. Мосолов, 1949; Н.П. Карпинский, 1954; H.H. Розов, 1954; К.П. Горшенин, 1955; И.П. Макаров, 1984; Т.Н. Кравовский, 1988).

В конце прошлого и начале текущего столетия неоднократно поднимался вопрос о роли осенней пахоты (Н.Е. Овсинский, 1902; В.П. Ротмистров, 1910). П.А. Костычев (1912) рекомендовал осенью пахать два раза. Первый раз не на полную глубину для лучшего перепревания жнивья, второй - на всю глубину для того, чтобы земля была хорошо проморожена.

И.А. Стебут (1957), указывая на значение осенней пахоты, отмечал, что почва лучше очищается от сорных трав, если пахать под зиму два раза: первый раз - на глубину 7-8 см, по возможности тотчас же после уборки предшествующего растения, второй - на 18-19 см и глубже.

Основоположник русский агрофизической науки, профессор А.Г. Доя-ренко (1925) писал, что почвы, вышедшие из-под озимых, содержат мало воздуха, плохо впитывают влагу в июле и августе, наиболее дождливых месяцах в году. Высохшая, плотная корка изолирует почву от активного газообмена. Разбудить как можно скорее в почве энергичную биологическую деятельность, оживить ее для дальнейшей работы - первая задача обработки стерни.

На необходимость немедленной послеуборочной обработки стерни указывал также академик А.Н. Соколовский (1956). Он считал, что после уборки покровной культуры бесструктурные почвы быстро "спекаются", дают корку, теряют послеуборочную спелость, ухудшают свои агрономические свойства .

В отечественном земледелии на необходимость увеличения глубины пахотного слоя указывали классики русской и советской агрономии А.Т. Болотов, И.М. Комов, М.Г. Павлов, П.А. Костычев, A.B. Советов, Д.И. Менделеев, И.А. Стебут, К.А. Тимирязев (В.В. Володин, кн. "Сеятели и хранители", 1992). Позднее вопросы углубления пахотного слоя наиболее полно были освещены в работах A.B. Соколова (1926), В.П. Мосолова (1954), М.Г. Чижевского (1958), H.A. Качинского (1965) и многих других исследователей. Они утверждали, что углубление пахотного слоя способствует более глубокому проникновению корней растений в почву, образованию мощной корневой системы и повышению урожайности.

В.П. Мосолов (1954), обобщая результаты большого количества опытов, рекомендовал довести мощность окультуренного пахотного слоя дерново-подзолистых почв до глубины не менее 20-22 см. Т.С. Мальцев (1988) по этому поводу писал: "Важно окультуривать не только верхние, но и нижние слои почвы ..., создавать возможно более мощный по глубине пахотный горизонт, который является основной высококультурного земледелия".

Крупные русские ученые (В.В. Докучаев, 1949; П.А. Костычев, 1951; A.A. Измальский и Н.М. Тулайков, 1963) первостепенное внимание обращали на обработку почвы. На основании большого фактического материала Н.М. Тулайков (1963), доказал возможность проведения мелких обработок почвы под основные сельскохозяйственные культуры.

Ряд ученых (С.И. Савельев, 1966; П.К. Иванов, 1967; Д.И. Буров, 1970) предлагал менять глубину основной обработки почвы в севообороте с чередованием глубокой отвальной обработки через 2-4 года, обосновывая преимущественно такой системы отсутствием плужной подошвы, улучшением

водного и пищевого режимов, перемещением семян сорняков в более глубокие слои почвы, где они теряют жизнеспособность, увеличением урожайности возделываемых культур. Необходимо отметить тот факт, что исследования проводились как правило, по установлению влияния глубины обработки на урожайность той или иной культуры, а в рекомендациях отмечалось преимущество глубокой вспашки (В.В. Квасников, 1964; Д.И. Буров, 1968; П.К. Иванов, 1972).

Преимущество глубокой обработки почвы (20-25 см) отмечалось также в работах немецких авторов (Baumann, 1954; Ermich, 1957; Rauche, 1957 и др.). Н. Riinfher (1954) подчеркивал, что вспашка на глубину 25см более выгодна, чем рыхление дисковыми орудиями, поскольку при этом растения могут лучше укорениться и извлекать влагу из более глубоких слоев почвы. Он одновременно с другими исследователями пришел к выводу о том, что лучше обрабатывать почву тщательно и глубоко на меньшей площади, чем мелко рыхлить на большей площади.

Большинство фермеров ФРГ считают плуг простым и эффективным орудием, особенно в зерновых севооборотах. Комплекс агротехнических мероприятий интенсивного земледелия, применяемых в этой стране за 30 лет (19521982), позволил увеличить мощность окультуренного пахотного слоя с 25 до 35 см при практически бездефицитном балансе гумуса и утроить урожайность зерновых культур на фоне традиционной вспашки в среднем на 25 см (ДатЬгШ, 1984; Rid, 1984). В США продуктивность основных полевых культур также связывают с глубиной корнеобитаемого слоя почвы: чем больше его мощность, тем выше относительная продуктивность растений (Г.Г. Черепанов и В.М. Чудновских, 1987).

На возможность сокращения числа и глубины основной обработки почвы указывается в исследованиях, проводимых на серо-лесных и дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны Б.А. Доспеховым (1978), В.В. Бузма-ковым (1978), С.А. Наумовым (1979), А.И. Пупониным и Ф.З. Мухаметдино-

вым (1980), К.И. Сараниным (1980) и др. Их исследования показали, что на дерново-подзолистых почвах различные по интенсивности обработки по своему воздействию на структуру, объемную массу и другие агрофизические свойства почвы существенно не отличаются при однократном их применении (И.Б. Ревут, 1972; Н.К. Калиновская, 1984; В.Н. Шептухов, 1993).

Человечество тысячелетия используют обработку почвы как мощный фактор мобилизации ее плодородия. Интенсивное использование плодородия почвы на основе роста технической вооруженности сельского хозяйства привело к увеличению глубины и числа механических обработок. Это делалось для того, чтобы уничтожить сорные растения, увеличить мощность пахотного слоя и активизировать в нем деятельность микроорганизмов, создать комковатую структуру, улучшить водный и воздушный режим и в итоге повысить урожайность возделываемых культур. По мере накопления экспериментальных данных, утверждалась и другая точка зрения. Опытами ряда исследователей было установлено, что частое проведение в севообороте глубокой вспашки не имеет преимущества перед обычной по урожайности, очищению полей от сорняков и улучшению физических свойств почвы, но значительно повышает себестоимость сельскохозяйственной продукции (П.Т. Кибасов, 1968; М.Н. Иванов и др., 1971; В.А. Чернышов и Э.Т. Вальдгауз, 1984).

Как пишет П.К. Иванов (1967), в повышении урожайности сельскохозяйственных культур большое значение имеет глубокая обработка почвы. Однако, А.И. Бараев (1966) считает, что зерновые культуры, в частности яровая пшеница, не требует обязательных глубоких обработок. Наоборот она лучше развивается и образует более мощную корневую систему при глубине обработки всего лишь на 10см, когда ниже этого слоя сохраняется естественная плотность почвы. В этом случае корни яровой пшеницы достигают глубины 1,2-1,5 метра.

В.А. Потушанский и Г.А. Белов (1979) отмечают, что по мере увеличения глубины вспашки черноземов урожайность культур росла до определенной величины, а затем начинала снижаться. По их мнению, зерновые культуры слабо

отзываются на глубокую вспашку, а урожайность озимых культур с увеличением глубины ее даже снижается. На тяжелосуглинистых почвах глубокие обработки достаточно эффективны. Так, в опытах Ю.С. Алексеевой и A.B. Снегиревой (1984), систематические глубокие обработки почвы повышали урожайность культур на 20-30%. Наибольшие прибавки урожайности от глубоких отвальных обработок получены по зерно