Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эффективность возделывания полевых культур в системе зернопаропропашных севооборотов при разной обработке почвы Нижнего Поволжья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Эффективность возделывания полевых культур в системе зернопаропропашных севооборотов при разной обработке почвы Нижнего Поволжья"

На правах рукописи

Сухова Оксана Васильевна

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР В СИСТЕМЕ ЗЕРНОПАРОПРОПАШНЫХ СЕВООБОРОТОВ ПРИ РАЗНОЙ ОБРАБОТКЕ ПОЧВЫ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность: 06.01.01 — общее земледелие, растениеводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

7 НОЯ 2013

ПЕНЗА 2013

005536931

Работа выполнена на кафедре «Земледелие и агрохимия» ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

заведующий кафедрой земледелия и агрохимии ФГБОУ ВПО «Волгоградский ГАУ» Плескачев Юрий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор кафедры почвоведения и агрохимии ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» Кузин Евгений Николаевич

кандидат сельскохозяйственных наук, директор ФГБУ ГЦАС «Пензенский» Эркаев Василий Николаевич

Ведущая организация: ГНУ «Прикаспийский НИИАЗ» Россельхозакадемии

Защита состоится «29» ноября 2013 года в 900 на заседании диссертационного совета Д 220.053.01 при ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30, тел.: (8412) 628-354.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пе№ зенская государственная сельскохозяйственная академия» или на сайте http:pgsha.penza.net

Автореферат разослан «28» октября 2013 года

Ученый секретарь У . /

диссертационного совета Уф Вера Александровна Гущина

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Современная система земледелия на фоне дефицита и дороговизны техногенных средств повышения урожайности и плодородия почвы привела к деградации почвенного покрова и снижению продуктивности сельскохозяйственных культур.

Выход из создавшегося положения — переход на биологизацию земледелия, разработка биологизирезанных севооборотов, сочетание которых с нулевой обработкой почвы обеспечивает сохранение и повышение плодородия почвенного покрова. Важную роль в решении задачи играет правильное использование фиторесурсов. Это обеспечивает минимальное применение средств химизации, получение экологически чистой и дешевой продукции, устранение деградации почвенного покрова.

Цель исследований - разработать систему биологизированных севооборотов в сочетании с энергосберегающими способами обработки почвы, способные предотвратить деградацию почвенного покрова, увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, снизить себестоимость и повысить качество продукции.

Задачи исследований.

1. Определить влияние севооборотов с короткой ротацией, как приемов биологизации, на поступление в почву свежего биологического вещества, баланс гумуса и содержание элементов питания в каштановых почвах;

2. Установить влияние севооборотов, как приемов биологизации, на запас и использование продуктивной влаги;

3. Изучить действие изучаемых агротехнических приемов на засоренность посевов;

4. Выявить влияние биологизированных севооборотов на урожайность сельскохозяйственных культур и качество растениеводческой продукции;

5. Дать энергетическую и экономическую оценку изучаемым агротехническим приемам.

Научная новизна состоит в разработке системы полевых севооборотов с короткой ротацией в сочетании с ресурсосберегающими способами обработки почвы, направленные на повышение плодородия почвы и урожайность основных полевых культур.

Выявлено влияние биологизированных севооборотов на поступление органических веществ в почву, изменение содержания в почве гумуса, элементов питания, особенностей формирования продуктивного запаса влаги в почве. Исследовано влияние севооборотов с короткой ротацией в сочетании с нулевой обработкой почвы, применением гербицидов на засоренность посевов озимой пшеницы, нута и кукурузы. Показана возможность стабилизации содержания гумуса в почве и устранения негативного влияния парования на гумусирован-ность каштановых почв.

Практическая значимость исследований заключается в конкретных рекомендациях по применению системы биологизированных севооборотов в сочетании с нулевой обработкой почвы и гербицидами для повышения фитоме-

лиоративного состояния полей. Это позволяет получить 3,0 т/га зерна озимой пшеницы, 1!,2 — 1,3 т/га нута и 3,9 - 4,0 т/га зерна кукурузы и довести выход зерна с 1 га севооборота до 6,8 - 8,3 т/га, повысить уровень рентабельности с 36 до 65 % и снизить себестоимость продукции в 2,5 раза.

Апробация ра(н>ты и публикации. Основные положения по материалам диссертации докладывались на Международной научно-практической конференции Прикаспийского НИИ аридного земледелия и Международной научно-практической конференции ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сель-скохозяйстиеннгя академия».

По материалам диссертации опубликовано 7 научных статьей, в том числе четыре статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Реализация результатов работы. Производственная проверка и освоение результатов исследований проведены на полях ОАО «Равнинное» Котель-никовского района Волгоградской области на площади 500 гектаров. Проверка подтвердила высокую эффективность рекомендуемых агротехнических приемов п системе освоения полевых севооборотов с короткой ротацией.

Сгруипура и объем диссертации. .Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, рекомендаций производств)', списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 147 страницах компьютерного текста, включает 34 таблицы и 3 приложения. Список использованной литературы состоит из 212 источников, в том числе 7 иностранных авторов.

Положения, выносимые на защиту:

— влияние севооборотов с короткой ротацией в сочетании с нулевой обработкой почвы на поступление свежего органического вещества, изменение гумуса и пи тательных веществ в почве;

— изменение засоренности посевов нута, кукурузы и озимой пшеницы под влиянием биологизированных севооборотов в сочетании со средствами химизации;

- роль биологизированных севооборотов в сочетании с нулевой обработкой почвы и применением гербицидов в повышении урожайности полевых культур;

- энергетическая и экономическая характеристика возделывания озимой пшеницы, нута, кукурузы в системе биологизированных севооборотов.

Достоверность полученных результатов и выводов. Достоверность полученных результатов определяется проведением необходимым количеством замеров, наблюдений, анализов, близкими результатами по годам исследований, проведением математических обработок экспериментальных данных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В© введении обоснована актуальность работы, определены и сформулированы цел];, и задачи исследований, основные положения, выносимые на защиту, указаны новизна, практическая значимость и достоверность полученных результатов и выводов.

В первой главе приводится подробный аналитический обзор научных исследований по выбранной тематике. Определены направления исследований.

Во второй главе приводятся агроклиматические условия зоны проведения исследований.

Полевые опыты проводились в ОАО «Равнинное» Котельникевсюзго района, расположенного в юго-западной части Волгоградской области в зоне каштановых почв. Почвы опытного участка располагаются в степной зоне каштановых почв с содержанием гумуса от 1,75 до 3,11 %, с резким уменьшением его содержания вниз по профилю. Эти почвы бедны азотом и фосфором, хорошо обеспечены обменным калием. Агрохимический анализ опытного участка показ. что в пахотном горизонте содержится 0,14...0,22 % общего азота, 0,11...0,14 % валового фосфора и 1,4..1,6 % калия.

Погодные условия в годы проведения исследований складывались по-разному. Результаты метеорологических исследований представлены по данным метеопоста ОАО «Равнинное» Котельниковского района.

2009 год - засушливый с суммой осадков за вегетацию 116 мм. Погодные условия 2010 можно считать относительно влажными, сумма осадков 150 мм. 2011 год - засушливый с суммой осадков 125 мм, неблагоприятный дли роста и развития полевых культур.

В этой же главе приводятся методика и схема опытов.

Схема полевого опыта предусматривала изучение севооборотов:

- с чередованием в 3-х польно и севообороте - пар черный, озимая пшеница, кукуруза на зерно и в 4-х польном севообороте - пар черный, озимая пшеница, нут, кукуруза на зерно;

- варианты с сравнительной оценкой способов обработки почвы включали отвальную обработку плугом ПЛН-4-35 на глубину 0,25...0,27 ме-гра (контроль) и нулевую обработку (прямой посев) с использованием интегрирошнной системы защиты растений.

Схема опыта

№ поля Севообороты

Вспашка на глубину 0,25.„0,27 м

1 пар черный озимая пшеница нут кукуруза

2 озимая пшеница нуг кукуруза пар черный

3 нут кукуруза пар черный озимая шпшица

4 кукуруза пар черный озимая пшеница нут

1 пар черный озимая пшеница нут нар черный

2 озимая пшеница нуг пар черный озимая пшеница

3 нут пар черный озимая пшеница нут

Прямой посев

1 озимая пшеница нут кукуруза озимая пшеница

2 нут кукуруза озимая пшеница нут

3 кукуруза озимая пшеница нут кукуруза

1 озимая пшеница нут озимая пшеница нут

2 нут озимая пшеница нут озимая пшеница

Высевались районированные для данной почвенно-климатической зоны сорта: озимая пшеница сорт Волгоградская 84, нут сорт Приво 1, кукуруза на зерно гибрид Поволжский 107 СВ. Нормы высева составляли: для озимой пшеницы - 3,5 млн. всхожих зерен на гектар, нута -1,2 млн. всхожих зерен на гектар и кукурузы на зерно — 1 посевная единица европейского стандарта или 50 тыс. всхожих зерен на гектар. Повторность опыта 4-х кратная. Площадь общей делянки составляла 560 м2 (11,2 м х 50 м), учетная делянка - 150 м2. Общая площадь посева — 2,68 гектара.

Для борьбы с сорняками в посевах сельскохозяйственных культур применялись гербициды в зависимости от вида сорной растительности.

В третьей главе изучалось влияние севооборотов, приемов биологиза-ции на плодородие почв и продуктивность сельскохозяйственных культур.

По годам исследований определялось количество пожнивных остатков в каждом севообороте. За ротацию 4-х польного севооборота с чистым паром количество пожнивных корневых остатков составило 7,06 т/га, в 3-х польном севообороте с чистым паром — 4,68 т/га (табл. 1).

Таблица 1 - Баланс гумуса в полевых севооборота при использовании отвальной обработки, т/га (в среднем за 2009...2011 гг.)

Севооборот Расход гумуса Накопление гумуса за счет Баланс

накопленной энергии азота

пожнивнокорневых остатков симбиотического

Черный пар Озимая пшеница Нут Кукуруза -0,33 0,22 - - -0,11

-0,72 0,34 0,57 0,09 +0,28

-0,46 0,32 0,25 0,38 +0,49

-0,93 0,25 0,37 0,11 -0,20

Черный пар Озимая пшешща Нут -0,29 0,17 - - -0,12

-0,79 0,28 0,51 0,06 +0,06

-0,42 0,30 0,23 0,31 +0,42

В севооборотах при прямом посеве за ротацию севооборота в 2009 г. количество пожнивных остатков составило 5,99 т/га, в 2010 г. - 5,39 т/га, в 2011 г. — 5,91 т/га. В среднем за годы исследований количество пожнивнокорневых остатков с нулевой обработкой почвы составило 5,75 т/га, это меньше чем в севообороте при вспашке на 1,31 т/га или 22%. В 2-х польном севообороте с нулевой обработкой за ротацию в почву поступило пожнивно корневых остатков в 2009 г. 3,24 т/га, в 2010 г. - 2,87 т/га, в 2011 г. -3,17 т/га, а в среднем за три года -3,09т/га.

В наших исследованиях значение содержания гумуса изменялось в зависимости от количества пожнивно корневых остатков, метеорологических условий года исследований, изучаемых систем обработки почвы и вида полевого севооборота (табл. 2-4).

Таблица 2 — Баланс гумуса в полевых севооборотах при использовании

системы прямого посева, т/га, 2009 г.

Севооборот Расход гумуса Накопление гумуса за счет Баланс

накопленной энергии азота

пожнивно-корневых остатков симбиотического

Озимая пшеница Нут Кукуруза -0,69 0,33 0.56 0,09 + 0,29

-0,45 0,30 0,24 0,36 + 0,45

-0,90 0,22 0,32 0,10 - 0,22

Озимая пшеница Нут -0,71 0,35 0.56 0,11 + 0,31

-0,44 0,34 0,26 0,40 + 0,56

Проведенный расчет баланса гумуса в севооборотах с применением отвальной обработки почвы показал, что в паровом поле потеря гумуса перед посевом озимой пшеницы составляла 0,11 т/га. Возделывание в севообороте озимой пшеницы способствовало увеличению баланса гумуса +0,28 т/га. Наибольший эффект в увеличении гумуса получен при возделывании в севообороте культуры нут. Баланс гумуса после этой зернобобовой культуры составил + 0.49 т/га. Отрицательный баланс по гумусу получен при использовании в севообороте такой пропашной культуры, как кукуруза на зерно. Эта культура больше всего потребляет на формирование урожая минеральных и органических веществ.

Таблица 3 - Баланс гумуса в полевых севооборотах при использовании системы

прямого посева, т/га, 2010

Севооборот Расход гумуса Накопление гумуса за счет Баланс

накопленной энергии азота

пожнивно-корневых остатков симбиотического

Озимая пшеница Нут Кукуруза -0,62 0,30 0,51 0,07 + 0,26

-0,42 0,27 0,21 0.34 0,40

-0,88 0,19 0,34 0,09 - 0,26

Озимая пшеница' Нут -0,65 0,34 0,52 0,08 + 0,29

-0,48 0,36 0,2:8 0,41 + 0,57

Таблица 4 — Баланс гумуса в полеиых севооборотах при использовании _ системы прямого посева, т/га, 2011 г._______

Севооборот Расход гумуса Накопление гумуса за счет Баланс

накопленной энергии азота

пожнивно- корневых остатков биологического

Озимая пшеница Нут Кукуруза -0,71 0,35 0,59 0,10 + 0,33

-0,48 0,33 0,26 0,38 + 0,54

-0,92 0,24 0,38 0,11 - 0,30

Озимая пшеница Нут -0,73 0,36 0,59 0,12 + 0,34

-0,48 0,38 0,29 0,43 + 0,61

Сравнение между собой 4-х и 3-х полъных севооборотов показало преимущество 4-х польного севооборота.

Несколько в ином ракурсе складывался баланс гумуса при использовании в полевых севооборотах системы прямого посева. Начиная со второго года ис-

7

следований наблюдалось новообразование гумуса на основе поступившего в почву энергетического материала растительных и пожнивных остатков возделываемых культур. Уже со второго года создавался положительный баланс гумуса. Начиналось постепенное восстановление естественного плодородия почвы. К окончанию третьего года исследований после возделывания озимой пшеницы превышение гумуса, по сравнению с применением отвальной обработки почвы, составляло +0,05 т/га, после культуры нут +0,05 т/га, после кукурузы на зерно - 0,10 т/га. В 2-х польном севообороте эта разница соответственно увеличивалась на + 0,01 и + 0,02 т/га.

Сравнительный анализ двух систем обработки в полевых 2-х, 3-х и 4-х польных севооборотах позволяют сделать заключение о более высоком и стабильном гумусовым обеспечении каштановых почв при использовании системы прямого посева.

В четвертой главе определялось влияние чередование культур и способов обработки почвы на пищевой режим. Анализируя содержание питательных веществ в почве и сравнивая между собой две системы земледелия, можно отметить некоторую закономерность, сложившуюся при применении системы прямого посева. Если при использовании традиционной отвальной обработки почвы наблюдалась тенденция примерно равного накопления элементов минерального питания по годам исследований и их количество зависело от сложившихся метеорологических условий года исследований, то при использовании прямого посева в первый год исследований наблюдалось снижение накопления питательных веществ в почве, по сравнению с отвальной обработкой на 15...18 % (2009 г.) (табл. 5).

Таблица 5 - Пищевой режим почвы в полевых севооборотах в слое 0,27 м при применении отвальной обработки почвы, мг/100 г почвы

Севооборот Период вегетации Элемент питания Годы исследований . Среднее

2009 2010 2011

Черный пар - озимая пшеница - нут - кукуруза на зерно весеннее кущение №14 2,4 1,9 2,5 2,26

иоз 4,3 3,8 4.4 4,13

р2о5 4,5 4,1 3,9 4,16

к2о 28,5 25,7 29,1 27,76

полная спелость 1МН4 0,6 0,3 0,7 0,50

шз 2,4 1,9 2,8 2,26

р2о5 4,8 4,2 5,0 4,66

к20 27,9 24,8 28,6 27,10

среднее за вегетацию ИН4 1,5 1,1 1,6 1,40

шз 3,3 2,5 3,6 3,13

р2о5 4,6 4,1 4,4 4,36

к2о 28,2 25,2 29,8 27,73

Черный пар - озимая пшеница - нут весеннее кущение ЫН4 3,8 3,4 4,2 3,80

N03 3,5 3,0 3,9 3,46

р205 4,1 3,5 4,7 4,10

к2о 26,3 24,2 27,5 26,00

полная спелость N114 0,9 0,5 1,1 0,82

N03 2,1 1,6 2,8 2,21

р2о5 4,5 4,1 4,6 4,40

к2о 33,5 28,9 34,1 32,16

среднее за вегетацию ЫН4 2,3 1,9 2,6 2,33

N03 2,8 2,4 3,3 2,83

Р2О5 4,3 3,8 4,6 4,23

к2о 29,9 31,7 31,3 30,96

На следующий год (2010 г.) отмечалось аналогичное снижение накопления элементов минерального питания при прямом способе посева, но величина уменьшения понизилась до 8...10 %. В 2011 году просматривалась тенденция практически выравнивания в динамике накопления элементов минерального питания, как при отвальной обработке, так и при применении системы прямого посева (табл. 6).

На третий год содержание аммонийного, нитратного азота, подвижного фосфора и обменного калия за вегетацию в полевых 3-х и 2-польных севооборотах без применения черного пара равнялось содержанию элементов минерального питания в 4-х и 3-х польных зернопаропропашных и зернопаровых севооборотов.

Таблица 6 - Пищевой режим почвы в слое 0,27 м при использовании прямого посева, г/100 г почвы

Севооборот Период вегетации Элемент питания Годы исследований Среднее

2009 2010 2011

Озимая пшеница -нут — кукуруза на зерно весеннее кущение n11, 2,1 1,6 2,4 2,03

ыоз 3,7 3,0 4,2 3,63

р2о5 3,9 3,6 3,9 3,80

к2о 22,1 20,8 29,2 24,03

полная спелость n114 0,4 0,1 0,6 0,36

n03 2,1 1,6 2,7 2,13

р205 4,2 3,7 5,0 4,30

к2о 22,9 21,7 23,5 22,70

среднее за вегетацию n114 1,2 0,8 1,5 1,22

n03 3,9 2,4 3,4 2,90

р2о, 4,0 3,6 4,4 4,00

к2о 22,5 21,3 26,3 23,33

Озимая пшеница — нут весеннее кущение n114 3,2 2,8 4,1 3,36

n03 2,9 2,4 3,8 3,03

р2о5 3,5 2,9 4,6 3,66

к2о 29,4 24,6 34,2 29,40

полная спелость n11, 0,5 0,2 0,9 0,53

n03 1,8 1,4 2,7 1,96

р2о3 3,8 3,5 4,7 3,96

к2о 28,1 23,6 33,9 28,53

среднее за вегетацию n114 1,8 2,0 2,5 2,10

n03 2,3 1,9 3,2 2,22

Р2О5 3,6 3,2 4,6 3,73

к2о 28,7 24,1 34,0 28,93

В результате биохимического анализа листостебельной массы сельскохозяйственных культур, которые возделывались в полевых севооборотах при использовании отвальной обработки почвы или в системе прямого посева, было установлено, что просматривалась абсолютно аналогичная закономерность как и при накоплении минерального азога в зерне культурных растений. Разница по годам составляла по озимой пшенице 1,4; 2,9 и 1,7 кг/га; по нуту — 0,6; 1,2 и 0,7 кг/га; по кукурузе на зерно - 1,3; 1,8 и 1,5 кг/га (табл. 7-10).

9

Весомую часть поступающих в почву растительных остатков составляет корни. В сухостепной зоне каштановых почв особенность развития корневой системы в значительной мере определялась характером формирования надземной массы. Растения в первоначальный период роста и развития, зачастую, особенно кукуруза, приостанавливали или замедляли прирост надземной массы и интенсивно развивали корневую систему. Это адаптивная особенность произрастания растений в засушливых условиях. Различия по годам в приросте корневой системы составляли по озимой пшенице 0,6,1,3 и 0,8 кг/га; по нуту -0,4, 0,5 и 0,4 кг/га; по кукурузе на зерно - 1,2, 1,8 и 1,3 кг/га.

Таблица 7 — Содержание азота в структурных частях растений в зависимости от типа севооборота, отвальная вспашка (2009-2011 гг.)

Севооборот Структура урожая, т/га Количество азота, кг/га Всего Коэффициент фиксации азота, кг/га

зерно солома корни зерно солома корни

Черный пар Озимая пшеница Нут Кукуруза

0,74 2,69 0,90 18,9 21,1 6,0 46,0

0,31 0,17 0,10 12,2 2,5 0,7 15,4

2,32 2,41 0,87 38,8 10,6 5,9 55,3 116,7

Черный лар Озимая пшеница Н)т

0,71 2,71 С1,67 19,3 19,4 4,9 38,6

0,33 0,21 0,09 14,7 1,5 0,4 16,6 55,2

Таблица 8 — Содержание азота в структурных частях растений, в зависимости от типа севооборотов, прямой посев (2009 г.)

Севооборот Структура урожая, т/га Количество азота, кг/га Всего Коэффициент фиксации азота, кг/га

зерно солома корни зерно солома корни

Озимая пшеница Нут Кукуруза 0,55 2,31 0,64 18,3 19,7 5,4 43,4

0,23 0,12 0,03 11,5 1,9 0,3 13,7

2,14 2,17 0,62 34,2 9,3 4,7 48,2 105,3

Озимая пшеница Нут (1,52 2,39 0,71 18,2 19,0 4,8 42,0

0,25 0,11 0,03 10,7 2,1 0,3 13,2 55,2

Анализируя данные по 3-х польному севообороту с применением отвальной вспашки и 2-х польному севообороту при применении прямого посева можно отметить, что наблюдалась аналогичная закономерность, что и при использовании 4-х и 3-х польных севооборотов, разница была на 5...10 % больше в пользу отвальной обработки почвы. В севооборотах с более короткой ротацией не происходило интенсивного накопления минерального азота.

Следовательно, в системе полевых севооборотов, основными показателями, определяющими возможность пополнения запасов органического вещества почвы, являются растительные пожнивные и корневые остатки после возделывания той или иной культуры. На кукурузе, выращиваемой на зерно они составили 4,6. 8,3 и 4,3 т/га

Установлено, что к третьему году исследований, когда на поверхности почвы после прямого посева накапливается довольно высокое количество растительных остатков, происходило существенное увеличение содержания минерального азота в зерне сельскохозяйственных культур, возделываемых в 3-х польном севообороте с использованием прямого посева.

Таблица 9 — Содержание азота в структурных частях растений в зависимости от типа севооборота, прямой посев (2010 г.)

Севооборот Структура урожая, т/га Количество азота, кг/га Всего Коэффициент фиксации азота, кг/га

зерно солома корни зерно солома корни

Озимая пшеница Нуг Кукуруза 0,47 2,17 0,55 17,3 18,2 4,7 40,2

0,19 0,09 0,02 10,4 1,3 0,2 11,9

1,96 1,99 0,57 30,5 8,8 4,1 43,4 95,5

Озимая пшеница Нут 0,46 2,11 0,63 18,0 17,8 4,5 40,3

0,23 0,11 0,02 10,1 1,9 0,2 12,2 52,5

Таблица 10 — Содержание азота в структурных частях растений в зависимости от типа севооборота, прямой посев (2011 г.)

Севооборот Структура урожая, т/га Количество азота, кг/га Всего Коэффициент фиксации азота, кг/га

зерно солома корни зерно солома корни

Озимая пшеница Нут Кукуруза 0,58 2,28 0,66 17,9 19,4 5,2 42,5

0,20 0,11 0,03 11,4 1,8 0,3 13,5

2,19 2,20 0,63 34,5 9,1 4,6 48,2 104,2

Озимая пшеница Нуг 0,56 2,36 0,68 18,0 18,8 4,4 41,2

0,23 0,10 0,03 10,6 2,0 0,2 12,8 54,0

В решении проблемы регулирования баланса органического вещества почвы в короткоротационных севооборотах зерновой специализации важное значение имеет оставление измельченных растительных остатков зерновых и пропашных культур. В первый год исследований произошло уменьшение содержания элементов питания в почве и они составили на начало вегетации по аммонийному азоту 0,3 мг/100 г почвы, по нитратному - 0,7; по подвижному фосфору - 0,6 и по обменному калию - 5,8 мг/100 г почвы. Во второй год исследований эти показатели соответственно составляли: по аммонийному азоту - 0,3; по нитратному азоту - 0,8; по подвижному фосфору - 0,5 и по обменному калию — 4,0 мг/ 100 г почвы. На третий год исследований этих различий не наблюдалось, все показатели находились в пределах одной цифровой последовательности, разница не превышала 0,1 мг/100 г почвы, то есть почва по своим значениям и свойствам приближалась к показателям естественного (природно-

го) сложения для данного участка, происходило наращивание природной органической мульчи.

В пятой главе рассматривается формирование запасов влаги в почве по вариантам опыта. Анализируя данные трехлетних исследований с применением обычной отвальной вспашки пахотного слоя, можно сделать заключение, что основное количество влаги накапливалось в паровом поле. Однако наличие постоянно взрыхленного верхнего слоя почвы приводило к необоснованной потере влаги. За период весенне-летнего паров ания происходили значительные потерю влаги из почвы от испарения, поэтому перед посевом озимой пшеницы в посевном слое почвы оставалось в 4-полыюм севообороте 44,7 мм, в 3-х поль-ном — 49,1 мм. Несколько иная зависимость устанавливалась к концу вегетации озимой пшеницы. Если перед посевом запасы влаги в почве составляли 37,2 мм, на начало весенней вегетации 142,5 мм, за вегетационный период выпало 98,7 мм атмосферных осадков, в результате использование влаги растениями озимой пшеницы за весь вегетационный период составило 234,7 мм. В активном слое почвы (0,6 м), где располагалась основная масса корней, наблюдалась аналогичная зависимость. Перед посевом озимой пшеницы в почве было 51,2 мм влаги, весной с осадками добавилось 202,6 мм и использование из активного кор-необитаемоіго слоя влаги составило 253,8 мм.

Совершенно другая картина наблюдалась при использовании системы прямого посева. Созданная мульча способствовала лучшему накоплению влаги и равномерному ее распределению по профилю почвы, большему накоплению снега на высоком стерневом фоне, что, в спою очередь, уменьшало риск гибели озимой пшеницы в период перезимовки от воздействия низких температур. Но, следует заметить, что, эти положительные явления начинали практически проявляться только со второго года исследований, когда на опытном участке накопилось достаточное количество пожнивных остатков. В первый год исследований в трехпольном севообороте нгіблюдалась тенденция к снижению запасов почвенной влаги в осенний период на 7....1 мм по сравнению с отвальной вспашкой. В активном слое почвы под озимой пшеницей происходило также уменьшение; содержания доступной влаги на 4...6 мм. В 2-х польном севообороте эти различия в осенний период составляли 7 мм, а весной - 7... 15 мм в зависимости от высеваемой культуры в севообороте.

На второй год исследований создавалось на поле больше мульчи. Мульча способствовала накоплению влаги атмосферных осадков, включая и росу. Активно развивалась микрофлора в растительной мульче, их жизнедеятельность сопровождалась выделением влаги и тепла. Значительно снижалось испарение влаги с поверхности почвы вследствие взаимного затенения стерневыми остатками. На второй год исследований запасы влаги перед посевом озимой пшеницы бііїли выше, в среднем на 10 %, чем запа сы влаги после черного пара.

Трегий год исследований характеризовался дальнейшим нарастанием растительной мульчи на поверхности поля, создавая тем самым более благоприятные условия для сохранения и накопления влаги. Было отмечено, что на третий год разница в накоплении влаги между вариантами прямого посева и вариан-

там и отвальной обработки составляла 25...30 % в пользу прямого посева. Причем в паровом поле под посев озимой пшеницы накопилось влаги в этом году на 40 % меньше, чем на соответствующих вариантах прямого посева.

В комплексе мер борьбы с сорняками особое внимание уделяется способам обработки почвы. При обработке с оборотом пласта определенна» часть семян сорняков как бы консервируется, попадая на дно борозды сохраняя период покоя. При последующей глубокой отвальной обработке большая часть их снова попадают на поверхность и прорастают. При глубоком безотвальном рыхлении такой консервации не наблюдается, семена сорняков остаются на поверхности поля, прорастают и гибнут при обработке.

Повышение засоренности посевов культурных растений при проведении в качестве основных минимальных и плоскорезных обработок объясняет необходимость проведения такого агротехнического приема в севообороте как фи-тосанитарная обработка полей.

В наших исследованиях засоренность в посевах зерновых культур различалась по годам исследований и зависела от системы обработки почвы в севообороте. В опытах встречались малолетние сорняки такие как: паслен черный (Solanum nigrum), щирица белая (Amaranthus album), горец вьюнковый (Polygonum convolvulus), а также многолетние: вьюнок полевой (Convolvulus arvensis), осот розовый (Cirsium arvense) и другие.

Анализ динамики засоренности в полевом 4-х польном зернопаропро-пашном севообороте с применением отвальной вспашки после уборки предшественников показывает, что засоренность в паровом поле под озимую пшеницу отсутствует.

Озимая пшеница как предшественник хорошо очищала поле от сорняков, вследствие развития большой вегетативной массы и угнетения исходов сорных растений. В результате чего под посевом нута оставалось 15,3 штук сорняков на квадратном метре. В то же время нут плохо справлялся с сорной растительностью, после него оставалось в среднем на 5 сорняков больше, чем после озимой пшеницы.

В пропашной культуре кукурузе, высеваемой в этом севообороте, вследствие проведения двух междурядных обработок во время вегетации (фаза 3...5 листа и 7...9 листа) оставалось сорняков на 3 кг меньше, чем после нута, но больше, чем после озимой пшеницы.

В 3-х польном севообороте без черного пара наблюдалось уменьшение как численности сорных растений (1...3 шт./м2), так и их воздушно-сухой массы.

Несколько по-другому обстояло с засоренностью в посевах культурных растений при использовании системы прямого посева. Отказ от механических обработок полей снижает засоренность. Вспашка создает в почве постоянный запас семян сорняков, с которыми проводиться борьба. С переходом на технологию прямого посева и применение гербицидов засоренность снижается.

Формирование на поверхности почвы органической мульчи из пожнивных остатков сводит контроль за сорной растительностью до минимума, поскольку при разложении пожнивных остатков выделяются алкалоиды и созда-

ется естественный гербицндный экран. В первый же год исследований наблюдалось снижение количества сорняков в вариантах с использованием системы прямого посева на 3...6 растений. Это объясняется применением гербицида ра-ундапа в осенний период.

Разницы в количестве сорняков в полевых 3-х и 2-х польных севооборотах не отмечалось. На второй год исследований общая закономерность в изменении засоренности в системе прямого просева сохранялась. Разница продолжала уменьшаться и достигала б...9 растений. На засоренность посевов повлияли еще и сложившиеся неблагоприятные условия летнего периода 2010 года (сильнейшая засуха), поэтому часть сорняков просто не проросла. На третий год исследований общая закономерность в сторону уменьшения оставалась. Разница со вспашкой достигала 6...9 шт. растений на 1 м .

Таким образом, на вариантах с использованием системы прямого посева наблюдалась тенденция в сторону снижения засоренности посевов.

В шестой главе представлены данные по продуктивности севооборотов. Урожайность подавляющего большинства культур значительно возрастает при возделывании их в севообороте по сравнению с повторными посевами или бессменном возделывании (табл. 11).

Таблица 11 - Продуктивность полевых севооборотов, т/га

Севооборот Годы исследований Средняя

2009 2010 2011,

Черный пар Озимая пшеница Нут Кукуруза - - - -

3,12 1,96 3,14 2,74

1,26 0,73 1,31 1,10

3,95 2,67 4,02 3,54

Выход зерна с севооборота 8,33 5,36 8,47 7,38

Черный пар Озимая пшеница Нут - - - -

3,20 2,03 3,22 2,81

1,22 0,57 1,25 1,01

Выход зерна с севооборота 4,42 2,60 4,47 3,83

Озимая пшеница Нут Кукуруза 2,61 1,80 2,80 2,40

1,08 0,54 1,29 0,97

3,14 2,36 4,16 3,22

Выход зерна с севооборота 6,83 4,70 8,25 6,59

Озимая пшеница Нут 2,70 1,92 3,35 2,65

1,03 0,51 1,26 0,93

Выход зерна с севооборота 3,73 2,43 4,61 3,59

НСР05 0,03 0,04 0,03

Рассматривая изучаемые полевые севообороты в системе различной обработки почвы, можно отметить, что наибольшая продуктивность и выход зерна с севооборотной площади получены при использовании прямого посева. Если выход с одного поля изучаемого 4-х польного севооборота при отвальной обработке почвы в среднем за три года исследований составил 1,85 т/га, то в системе прямого посева без использования парового поля и имея соответственно 3-польный севооборот выход зерна составил 2,19 т/га. Уменьшение количе-

ства культур в обоих севооборота привело к тому, что в 3-х польном севообороте с использованием отвальной обработки почвы выход зерна составил 1,27 т/га, а в 2-х польном севообороте с использованием прямого посева- 1,96 т/га.

Наибольшую продуктивность в обеих системах обработки показгша зерновая кукуруза. Если в среднем за три года при применении отвальной вспашки урожайность составила 3,54 т/га, то при прямом посеве - 3,22 т/а. Наим ен ьшую продуктивность показала культура нут.

В седьмой главе дается энергетическая и экономическая оценка эффективности полевых севооборотов. Затраты энергии на возделывание сельскохозяйственных культур в системе полевых севооборотов определялись на основании технологических карт, типовых норм выработки, затрат горючего, эквивалентов использования сельскохозяйственной техники, трудовых ресурсов и других показателей на основе методики, разработанной учеными Волгоградского ГАУ.

В севооборотах с большей длиной ротации, коэффициент энергетической эффективности был выше на 0,03...0,07 единицы. Исключение из технологии прямого посева традиционных элементов обработки почвы привело к тому, ч то затраты на возделывание сельскохозяйственных культур снизились ориентировочно на 5000 МДж/га, при относительно незначительном с нижении урожайности, особенно, в первые два года исследований. Коэффициент энергетической эффективности при возделывании озимой пшеницы составил 1,01-1,08 ед., нуга — 1,24-1,26 кукурузы на зерно - 1,03 ед.

Экономическая эффективность выращивания сельскохозяйственных культур зависит в значительной степени от уровня технологии их возделывания и величины получаемого урожая. Наибольшие затраты средств на получение продукции были отмечены в 4-х польном полевом севообороте с использованием отвальной обработки почвы и составили 4,21 тыс. руб./га. При использовании 3-х польного севооборота по этой же схеме было затрачено 1,5)6 таю. рубУга. При прямом посеве затраты снизились в 3-х польном севооборот«: до 3,67 тыс. руб./га, в 2-х польном — 1,65 тыс. руб./га.

Для условий сельскохозяйственного производства Волгоградской области в зоне каштановых почв наиболее экономически выгодно примешггь 2-х польный севооборот с использованием системы прямого посева, уровне рентабельности 64,8 %.

ВЫВОДЫ

1. Полевые севообороты и способы обработки почвы существенным образом оказывали влияние на пищевой рехим почвы через количество поступающих растительных остатков и метаболитов растений, интенсивность и направленность протекания физических, химических и биологических процессов, связанных с состоянием водного, теплового и воздушного режимов почвы.

2. Применение отвальной обработки в паровом поле приводило к потери гумуса и его баланс перед посевом озимой пшеницы составлял 0,11 т/пи После озимой пшеницы баланс гумуса составлял + 0,25 т/га, после нута + 0,49 т/га.

15

При применении прямого посева к третьему году исследований в 3-х польном севообороте баланс гумуса составлял + 0,05 т/га, после нута + 0,05 т/га, в 2-х польном севообороте соответственно + 0,01 и 0,02 т/га.

3. Наиболее благоприятный пищевой режим почвы складывался на вариантах с применением прямого посева, где наблюдалась тенденция в сторону восстановления естественного плодородия почвы. К третьему году исследований на поверхности почвы накапливалось довольно высокое количество растительных остатков, происходило существенное увеличение содержания минерального азота как главного компонента в питании сельскохозяйственных растений, возделываемых в 3-х польном севообороте. На третий год исследований увеличение составило 10... 15 % по сравнению с вариантами применения традиционной отвальной вспашки.

4. С открытой поверхности парового поля, подверженного постоянному рыхлению, терялось до 40 % влаги больше, чем с поверхности мульчирующего стерневого фона прямого посева. В острозасушливом 2010 году в посевах озимой пшеницы по черному пару влаги не накапливалось, по стерневому фону прямого посева в результате перепада температур в осенний период происходила конденсация пара на стерне, приводившая к образованию водяных паров, запас доступной влаги был на 10... 15 мм больше, чем при отвальной вспашке.

5. В 4-х польном севообороте после озимой пшеницы оставался меньший запас доступной влаги. В осенний период уменьшение почвенной влаги в посевном слое составило 25 мм, весной — 18 мм. После нута запасы продуктивной влаги были на 10 мм выше, чем после озимой пшеницы. В 3-х польном севообороте частая смена сельскохозяйственных культур приводила к более высокому расходу почвенной влаги. При применении прямого посева в 3-х польном севообороте наблюдалось снижение почвенной влаги на 1...1 мм, в 2-х польном на 7 мм в осенний период и на 7... 15 мм в весенний.

6. Черные пары являются эффективным агротехническим приемом борьбы с сорной растительностью. Среди изучаемых предшественников менее сор-тоочистительной культурой являлся нут. Использование прямого посева без системы гербицидной защиты неприемлемо. С применением гербицидов она превосходила систему отвальной вспашки. Вследствие разложения пожнивных остатков отмечалось эффективное выделение алкалоидов, которые угнетали жизнедеятельность сорной растительности.

7. Выход зерна в 4-х польном полевом севообороте при отвальной вспашке в среднем за три года составил 1,85 т/га, в 3-х польном полевом севообороте с применением прямого посева — 2,19 т/га. Уменьшение культур в севообороте на одно поле приводило к снижению выхода зерна соответственно в 3-х польном севообороте до 1,27 т/га и в 2-х польном до 1,96 т/га. Наибольшую продуктивность в обеих системах обработки показала зерновая кукуруза В среднем за

три года по отвальной вспашке ее урожайность составила 3,34 т/га, при применении прямого посева - 3,22 т/га.

8. Наиболее энергозатратной культурой была зерновая кукуруза, в зависимости от изучаемого севооборота затраты на ее возделывание составляли 52384-57148 МДж/га. При применении системы прямого посева происходило снижение энергозатрат на возделывание сельскохозяйственных культур, коэффициент энергетический эффективности был выше на 0,02...0,25 единиц, по сравнению с соответствующими вариантам с применением отвальной вспашки. В зоне каштановых почв Волгоградской области наиболее рентабельным является использование 2-х польного полевого севооборота с прямым посевом при рентабельности 64,8 %.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

В зоне каштановых почв Волгоградской области рекомендуется применять систему прямого посева в 3- х и 2-х польных полевых зернопропашных и зерновых севооборотах с чередованием культур: озимая пшеница — нут — кукуруза на зерно и озимая пшеница — нут. Применение прямого посева позволит восстановить естественное плодородие каштановых почв и повысить рентабельность производства на 25...30 %.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ

1. Плескачев, Ю.Н. Биологизация полевых севооборотов Волгоградской области / Ю.Н. Плескачев, О.В. Сухова // Вестник Алтайского ГАУ. - 2012. -№ 10.-С. 30-33.

2. Плескачев, Ю.Н. Засоренность посевов полевых севооборотов в зависимости от обработки почвы Волгоградской области / Ю.Н. Плескачев, О.В. Сухова // Вестник Алтайского ГАУ. - 2013. - № 3(101). - С. 17-21.

3. Сухова, О.В. Увеличение продуктивности зернопропашных севооборотов в условиях каштановых почв Волгоградской области / О.В. Сухова // Научный журнал Куб ГАУ. - 2012. -№ 75(01). - С. 40-51.

4. Плескачев, Ю.Н. Борьба с сорной растительностью в полевых севооборотах Волгоградской области / Ю.Н. Плескачев, О.В. Сухова // Известия Оренбургского ГАУ. - 2013 - № 3(41). - С. 24-27.

Статьи, опубликованные в сборниках научных конференций, журналах

5. Петров, Н.Ю. Влияние севооборотов на питательный режим каштановых почв Волгоградской области / Н.Ю. Петров, Ю.Н. Плескачев, О.В. Сухова // Интеграционные процессы в науке, образовании и аграрном производстве:

успешно«! развитие АПК: Материаны Международной конференции. - 25...27 января 2011 г. - Волгоград, 2011. — Т. 2. — С. 313-317.

6. Петров, Н.Ю. Питательный режим почвы в системе зернопропашного севооборота Волгоградской области / Н.Ю. Петров, О.В. Сухова, В.П. Зволин-ский П Научное обеспечение АПК аридных территорий: теория и практика. -М„ 2:011.-С.47-49.

7. Петров, Н.Ю. Оптимизация пищевого режима в системе зерно-паро-пропашных севооборотов каштаноЕых почв Нижнего Поволжья / Н.Ю. Петров, О.В. Сухова, Ю.Н. Плескачев // Научное обеспечение развития АПК аридных территорий: теория и практика. - М.. 2011. - С. 352-356.

В авторской редакции

Подписано впечать28.10.2013. Формат60*84 1/lfi

Усл.-печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 353. ИПК ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ «Нива». 400002, Волгоград, пр. Университетский, 26.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Сухова, Оксана Васильевна, Пенза

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент научно-технологической политики и образования ФГБОУ ВПО Волгоградский государственный аграрный университет

СУХОВА ОКСАНА ВАСИЛЬЕВНА

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР В СИСТЕМЕ ЗЕРНОПАРОПРОПАШНЫХ СЕВООБОРОТОВ ПРИ РАЗНОЙ ОБРАБОТКЕ ПОЧВЫ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

На правах рукописи

04201455170

Научный руководитель -доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ю.Н. Плескачев

ПЕНЗА, 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 4

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7

1.1 Влияние способов обработки почвы на накопление питательных веществ в почве 7

1.2 Влияние различных видов севооборотов на питательный режим почвы 19

2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 29

2.1 Эколого-географическое положение места проведения исследований 29

2.2 Агрофизическая и агрохимическая характеристика свойств

почвы опытного участка 31

2.3 Метеорологические условия в годы проведения исследований 36

2.4 Схема опыта 47

2.5 Методика проведения исследований 50

2.6 Агротехника возделывания сельскохозяйственных культур 54

3 ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ГУМУСА ПОД ВЛИЯНИЕМ ЧЕРЕДОВАНИЯ КУЛЬТУР И СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ 61

3.1 Количество пожнивных остатков в севообороте 61

3.2 Количественное и качественное состояние гумусового горизонта 62

4 ВЛИЯНИЕ ЧЕРЕДОВАНИЯ КУЛЬТУР И СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ И АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ 70

4.1 Влияние систем севооборотов на агрохимические показатели почвы 70

4.2 Агрофизические свойства почвы 83

5 ФОРМИРОВАНИЕ ЗАПАСОВ ВЛАГИ В ПОЧВЕ И ЗАСОРЕННОСТЬ ПОСЕВОВ 89

5.1 Водный режим почвы 89

5.2 Засоренность посевов 95

6 ВЛИЯНИЕ СЕВООБОРОТОВ И ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ КУЛЬТУР 104

6.1 Урожайность сельскохозяйственных культур 104

6.2 Качество урожая в зависимости от приемов возделывания 107

7 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР В СИСТЕМЕ ЗЕРНОПАРОПРОПАШНЫХ СЕВООБОРОТОВ

ПРИ РАЗНОЙ ОБРАБОТКЕ ПОЧВЫ 111

ВЫВОДЫ 117

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 120

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 121

ПРИЛОЖЕНИЯ 144

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современная система земледелия на фоне дефицита и дороговизны техногенных средств повышения урожайности и плодородия почвы привела к деградации почвенного покрова и снижению продуктивности сельскохозяйственных культур.

Выход из создавшегося положения - переход на биологизацию земледелия, разработка биологизированных севооборотов, сочетание которых с нулевой обработкой почвы обеспечивает сохранение и повышение плодородия почвенного покрова. Важную роль в решении задачи играет правильное использование фиторесурсов. Это обеспечивает минимальное применение средств химизации, получение экологически чистой и дешевой продукции, устранение деградации почвенного покрова.

Целью исследований - разработать систему биологизированных севооборотов в сочетании с энергосберегающими способами обработки почвы, способными предотвратить деградацию почвенного покрова, увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, снизить себестоимость и повысить качество продукции.

Задачи исследований.

1. Определить влияние севооборотов с короткой ротацией, как приемов биологизации, на поступление в почву свежего биологического вещества, баланс гумуса и содержание элементов питания в каштановых почвах;

2. Установить влияние севооборотов, как приемов биологизации, на запас и использование продуктивной влаги;

3. Изучить действие изучаемых агротехнических приемов на засоренность посевов;

4. Выявить влияние биологизированных севооборотов на урожайность сельскохозяйственных культур и качество растениеводческой продукции;

5. Дать энергетическую и экономическую оценку изучаемым агротехническим приемам.

Научная новизна состоит в разработке системы полевых севооборотов с короткой ротацией в сочетании с ресурсосберегающими способами обработки почвы, направленными на повышение плодородия почвы и урожайность основных полевых культур.

Выявлено влияние биологизированных севооборотов на поступление органических веществ в почву, изменение содержания в почве гумуса, элементов питания, особенностей формирования продуктивного запаса влаги в почве. Исследовано влияние севооборотов с короткой ротацией в сочетании с нулевой обработкой почвы, применением гербицидов на засоренность посевов озимой пшеницы, нута и кукурузы. Показана возможность стабилизации содержания гумуса в почве и устранения негативного влияния парования на гумусированность каштановых почв.

Практическая значимость исследований заключается в конкретных рекомендациях по применению системы биологизированных севооборотов в сочетании с нулевой обработкой почвы и гербицидами для повышения фи-томелиоративного состояния полей. Это позволяет получить 3,0 т/га зерна озимой пшеницы, 1,2-1,3 т/га нута, 3,9-4,0 т/га зерна кукурузы и довести выход зерна с 1 га севооборота до 6,8-8,3 т/га, повысить уровень рентабельности с 36 до 65 % и снизить себестоимость продукции в 2,5 раза.

Апробация работы и публикации. Основные положения по материалам диссертации докладывались на Международной научно-практической конференции Прикаспийского НИИ аридного земледелия (2010 г.) и Международной научно-практической конференции ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» (2011 г.). По результатам исследований опубликовано 7 научных статей, в том числе четыре статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Долевое участие в работе автора - 80 %.

Реализация результатов работы. Производственная проверка и освоение результатов исследований проведены на полях ОАО «Равнинное»

Котельниковского района Волгоградской области на площади 500 гектаров. Проверка подтвердила высокую эффективность рекомендуемых агротехнических приемов в системе освоения полевых севооборотов с короткой ротацией.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, рекомендаций производству, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 147 страницах компьютерного текста, включает 32 таблицы и 3 приложения. Список использованной литературы состоит из 212 источников, в том числе 7 иностранных авторов.

Положения, выносимые на защиту:

- влияние севооборотов с короткой ротацией в сочетании с нулевой обработкой почвы на поступление свежего органического вещества, изменение гумуса и питательных веществ в почве;

- изменение засоренности посевов нута, кукурузы и озимой пшеницы под влиянием биологизированных севооборотов в сочетании со средствами химизации;

- роль биологизированных севооборотов в сочетании с нулевой обработкой почвы и применением гербицидов в повышении урожайности полевых культур;

- энергетическая и экономическая характеристика возделывания озимой пшеницы, нута, кукурузы в системе биологизированных севооборотов.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Влияние способов обработки почвы на накопление питательных веществ в почве

Все известные системы земледелия прошлых лет, решая главную задачу получения наибольших урожаев, в той или иной мере пытались регулировать плодородие почвы. А.Н. Каштанов и др. [87] отмечали, что создание устойчивого, высокопродуктивного земледелия является одной из важнейших задач и основой успешного развития продовольственной проблемы в стране.

Переход к системе земледелия (пар-посев-посев) позволил в 3...4 раза расширить посевную площадь, значительно увеличив производство зерна, а пар давал возможность очищать почву от сорняков и повышать плодородие почвы путем внесения навоза [120, 203].

Плодородие почвы восстанавливалось за счет поступления в нее большой массы органического вещества с многолетними травами, улучшения ее пищевого режима и фитосанитарного состояния [25, 26].

Огромная заслуга в ликвидации монополии травополья принадлежит Т.С. Мальцеву. Им было доказано, что при недостаточном увлажнении многолетние травы дают низкую продуктивность и неэффективны. Плодородие же почвы могут поддерживать и повышать не только многолетние, как утверждалось сторонниками травопольной системы земледелия, но и однолетние травы [125].

Разработка и освоение гибких агротехнологий возделывания полевых культур, высокоадаптированных к погодно-климатическим и почвенным условиям Волго-Донского междуречья, является основополагающим и наиболее действенным фактором рационального использования природных и техногенных средств, обеспечивающих устойчивость и оптимальную продуктивность земледелия региона. В сухостепных регионах основу агротехноло-

7

гий составляет обработка почвы как наиболее эффективный фактор максимального накопления и сохранения почвенной влаги, обеспечения благоприятных пищевого, воздушного, теплового, биологического и других режимов, роста и развития культивируемых биоценозов. Обработка почвы способствует очищению пахотного слоя от сорняков, вредителей и возбудителей болезней, обеспечивает защиту и эффективное использование органических и минеральных удобрений.

Система сухого земледелия предусматривает гибкое сочетание разноглубинных приемов безотвального рыхления почвы с ее поверхностной обработкой дисковыми орудиями в острозасушливые годы. В годы умеренного и достаточного увлажнения рекомендуется применение разноглубинных от-вально-безотвальных приемов и мелкой обработки тяжелой дисковой бороной. В целях разуплотнения карбонатно-солевого горизонта зональных почв и улучшения их водно-физических свойств, требуется обязательное проведение в чистом пару, в течение двух ротаций 2-х -3-х польных зернопаровых звеньев глубокого, 0,35...0,40 метра рыхления почвы плугом-рыхлителем ПН-4-35, который разработан учеными института и успешно применяется

о

при обработке уплотненных почв (равновесная плотность 1,50...1,80 кг/м ), а также рыхления старовозрастных посевов многолетних трав. На комплексных пахотных участках с наличием 15...30 % и более мелких и средних солонцов рекомендуется проводить под чистые пары с внесением органо-минеральных удобрений глубокой (0,35...0,40) метра мелиоративной вспашки плугом ПТН- 3 - 40А [177, 178].

Основой роста продуктивности и устойчивости земледелия является сохранение и повышение плодородия почв. Успешное решение этой проблемы зависит от правильного использования почв и факторов, влияющих на кругооборот органического вещества, азота, фосфора, калия, кальция и мик-

роэлементов, а также агрофизических факторов, способствующих оптимальному сложению пахотного слоя и благоприятному водному, воздушному и тепловому режимам почв. Поэтому необходимо регулирование гумусного состояния каштановых почв за счет оптимизации севооборотов, в которых подбор и оценка культур должны осуществляться не только по их продуктивности, но и по количеству растительных остатков, оставляемых каждым предшественником, посевом многолетних трав, доля которых в структуре посевных площадей первой и второй зон области должна составлять не менее 15 % от пашни, сидерации (донниковый пар, смеси редьки масличной с викой озимой и горчицы с викой), пожнивных посевов редьки масличной, рапса, сурепицы, горчицы; использование органических удобрений, системы обработки почвы, предусматривающей широкое использование безотвальной, плоскорезной и чизельной обработок, дальнейшую минимализацию обработки, применение минеральных удобрений для увеличения первичной продукции агроценозов [140].

По данным В.А. Корчагина [99, 100], проводившего исследования в черноземной степи, наиболее эффективны в качестве специализированных по производству зерна являются зернопаропропашные полевые севообороты с черными парами под зерновые культуры. Было установлено, что наиболее устойчивые сборы зерна получали в севооборотах с удельным весом чистого пара 22 %, особенно в острозасушливые годы. Урожайность зерновых культур при использовании этих севооборотов составляла 1,93 т/га, а в зернопро-пашном - 1,43, соответственно озимых - 3,02 и 2,06 т/га.

В современных природно-экономических условиях Волго-Донского междуречья необходимы экономически приемлемые и экологически безопасные пути повышения устойчивости и эффективности земледелия посредством гибкой адаптации полевых севооборотов и агротехнологий к экстре-

мальным почвенно-климатическим условиям региона. В этой связи перевод земледелия региона на более высокий уровень адаптированное™ к сложившимся природно-экономическим условиям обеспечит при дифференцированном применении техногенных факторов рост плодородия и продуктивности земельных угодий, ресурсоэнергосбережение, экологичность и природо-охранность сельскохозяйственного производства. Важную роль при этом играет переход от сложившейся в регионе практики «уравнительного» земледелия, которое предполагает более дифференцированное и полное использование местных почвенно-климатических и погодных ресурсов, а также наиболее приспособленных к ним сельскохозяйственных культур, сортов и технологий возделывания [177, 178].

Главный критерий продуктивности сельскохозяйственного производства - плодородие почвы. Оно характеризуется возможностью агроценозов формировать определенный уровень урожайности возделываемых культур. Рост более высокой урожайности непременно приводит к увеличению потребления культурами из почвы элементов минерального питания, если количество отчуждаемых с урожаем питательных веществ не восстанавливается, то почва обедняется, постепенно теряет первоначально созданное искусственное плодородие. По этой причине важная роль отводится применению органических и минеральных удобрений как основному фактору улучшения физико-химических и биологических показателей эффективного плодородия почвы. Одним из главных показателей, влияющих на сохранение и повышение плодородия почвы, является повышение эффективности использования поступающих в нее пожнивно-корневых остатков от возделывания культур в севооборотах.

Агрономическое значение пожнивных остатков в интенсивном земледелии очень велико. Изначально они удобряют почву ежегодно после уборки

урожая, в то время как все остальные виды удобрений вносят периодически. Затем, не требуя дополнительных затрат на внесение удобрений, повышают экономическую эффективность севооборотов. И наконец, растительные остатки распределяются равномерно, в них содержатся все макро- и микроэлементы, необходимые растениям. Важным резервом увеличения поступления пожнивно-корневых остатков являются посевы озимой пшеницы [59].

В процессе освоения зональных севооборотов наблюдалось усиление темпов дегумификации почвы, отмечались случаи загрязнения окружающей среды. В экстремальных условиях Волгоградской области зависимость продуктивности почв от их гумусового состояния проявляется четче, поскольку с повышением содержания гумуса возрастают их водно-физические свойства, улучшается структурность, стабилизируется биологическая активность.

При постановке цели сохранения и повышения содержания гумуса в почве следовало бы внедрить севообороты с бобовыми травами, вносить оптимальные дозы минеральных и органических удобрений, запахивать измельченную солому и сидераты, а также проводить другие мероприятия, направленные на восстановление плодородия почвы. При формировании севооборотов важно иметь в виду, что их функции по регулированию водного режима, элементов питания, органического вещества, сложения почвы, ее фитосанитарного состояния, преодоления засоренности посевов выполняют -система обработки почвы, система удобрений, чистый пар и система ухода за ним, подбор сортов, сроки посева и другие агротехнические мероприятия. Интеграция этих систем и элементов значительно увеличивает степень свободы при выборе схем севооборотов, решении задач специализации и биоло-гизации производства [89, 90].

В.И. Кирюшин, исследуя эффективность эспарцетового пара в степной зоне, пришел к выводу, что после него, в сравнении с чистым паром, улуч-

шалась структура почвы, увеличивалась водопроницаемость подпахотного слоя. Он утверждет, что предварительное измельчение зеленой массы эспарцета повышало урожайность озимой ржи на 0,15...0,18 т/га, по сравнению с прикатыванием без измельчения. Прибавка урожайности при мелкой (0,14...0,16 метра) заделке плугом, по сравнению с глубокой (0,25...0,27 метра) составила 0,14...0,17 т/га [91].

В исследованиях, проведенных E.H. Лобачевой [111], установлен порядок использования и пути совершенствования полевых севооборотов с наличием и возделыванием в них сидерального эспарцета,