Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Энергосберегающие технологии обработки почвы в орошаемых севооборотах черноземной зоны Северного Кавказа

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Содержание диссертации, доктора сельскохозяйственных наук, Маслов, Алексей Николаевич

БЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ОБРАБОТКА ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ

ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).

1.1.Исторический очерк эффективности энергосбережения при обаботке почвы.,.

1.2.Научное обоснование необходимости применения глубокой и минимальной обработок

1.3.Способы и сроки основной обработки пласта многолетних трав

1.4.Энергосберегающая обработка почвы под озимые и кукурузу

1.5.Обработка почвы под промежуточные культуры.

1.ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ В ЗОНЕ СЕВЕРНОГО

2.1.Особенности распространения и характеристика почв орошаемой зоны.

2.2. Климат

2.3. Растительность

2.4=Погодные условия Семикаракорского стационара»,.

2,5,Почвы стационара.

3.РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1.Схемы опытов и методика исследований.

3.2.Агротехника культур, возделываемых на опытных

Д3[ 01Л Р1 ^ 3. X вввввв«^ввв*в«вевввв«вввв»ввв»в*в*«*«ввв«

3.3.Способы обработки пласта многолетних трав и их экологическая оценка в системе кормового севооборота

3.3.1. Влияние способов обработки пласта многолетних трав на водный режим и влагообеспечен

НО СЮ Еэ 3. С 0? ^ Ы1*1 « ••»»**«»« в » ««««»«*»»*•« * »*&<»• е а

3.3.2. Условия роста и развития культур в зависимости от способов обработки пласта: многолетних трав и количества укосов

3.3.3. Последействие различных способов обработки и использования пласта многолетних трав на рост,- развитие и урожайность возделываемых культур.

3.3.4,. Продуктивность пашни в зависимости от способов обработки пласта, количества укосов и возделываемых культур

3.3.5. Экологическая оценка способов обработки и использования пласта многолетних трав при различном количестве укосов

3.4.Энергосберегающая технология обработки почвы в зернотравяном севообороте . с

3.4.1. Режим орошения и влагообеспеченность культур севооборота

3.4.2. Динамика агрофизических и химических свойств почвы пои различных с пособах обработки в зернотравяном. севообороте

3.4.3. Микробиологическая активность почвы под влиянием обработок в зернотравяном севообороте и динамика накопления органического вещества.

3.4.4. Динамика питательных веществ в зависимости от способов основной обработки почвы и культур в зернотравяном севообороте.

3.4.5. Влияние способов основной обработки почвы и гербицидов на засоренность культур севооборота.

3.4.6. Урожайность культур зернотравяного сево

С? СЗ СЗ ]0 С? Q? 3. acnseeaees = s;etica = oseesceaese = eee = Bseess 15--J

3.4.7. Продуктивность зернотравяного севооборота в зависимости от способов и глубины основной обработки почвы и системы уходных работ.

3.4.8. Экологическая оценка способов и глубины основной обработки почвы в зернотравяном сево

О О О* 'X' CD ввввваовввввооявввл*овв«в«авово«вшаа»вв 1 /

3.5.Энергосберегающая технология обработки почвы в травянопропашном севообороте.

3.5.1. Режим орошения и влагообеспеченность культур травянопропашного севооборота при различных способах обработки почвы

3.5.2. Динамика агрофизических и химических свойств почвы при различных способах обработки в травянопропашном севообороте.

3.5.3. Динамика питательных веществ в зависимости от способов и глубины основной обработки почвы в травянопропашном севообороте.,

3.5.4. Рост и развитие культур травянопропашного севооборота в зависимости от способов и глубины основной обработки почвы.

3.5.5. Урожайность культур травянопропашного севооборота в зависимости от способов и глубины основной обработки почвы

3.5.6, Продуктивность травянопропашного севооборота в зависимости от способов и глубины основной обработки почвы.

3.5.7. Экологическая оценка способов и глубины основной обработки почвы под культуры травянопропашного севооборота

3.б,Эколого-энергетическая эффективность севооборотов. возделываемых культур, способов основной обработки почвы и уходных работ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Энергосберегающие технологии обработки почвы в орошаемых севооборотах черноземной зоны Северного Кавказа"

Актуальность проблемы обусловлена тем, что большая часть тер-етории Северного Кавказа, характеризуется относительно высоким юдородием почв,, достаточным количеством тепла, света при ост-)м дефиците влаги. Это сужает возможности эффективного использования природных ресурсов и предопределяет неустойчивость отрасли алледелия» В связи с этим одним из основных путей интенсификации юизводства сельскохозяйственной продукции в этой зоне является утиорация орошаемых земель, площадь которых более 1,0 млн. жтаров. Однако значительная часть из них подвержена вторичному юолению и заболачиванию, осолонцеванию, оглеению, переуплотне

00 и дегумификации. В последние годы урожайность возделываемых

1 орошении сельскохозяйственных культур снизилась почти вдвое.

В условиях ограниченности материальных и водных ресурсов, ^обрений, химических средств защиты растений при постоянном дажении плодородия почвы особенно остро стоит вопрос разработ-1 и практической реализации энергосберегающих технологий шовной обработки, которые являются энергоемкими и затратныл 1 •

Многообразие морфологических, водно-физических и химиче-<мх свойств почвы региона исключает возможность применения од-зтипных приемов и методов их обработки и обуславливает не-жодимость разработки зональных малоэнергоемких технологий, га-штирующих сохранение плодородия почвы.

Деградация орошаемого земледелия ставит исследования по раз-аботке энергосберегающих технологий обработки почвы в оро-аемых севооборотах черноземной зоны Северного Кавказа в разряд дуальных, агротехнически целесообразных и экономически необходимых,

Изученность вопроса. Впервые идею о возможности сокращения >пераций и затрат на обработку почвы в России высказали А. Павлов [1837,1838),В.В.Докучаев(1901), И.Е.Овсинский (1902), П.КЬссович [1916), А.Дояренко(1926), Н.М.Тулайков (1930) и др. Отдельные приемы энергосберегающих технологий возделывания полевых культур и зинимализации обработки почвы позднее изучали: на Северном Кавказе и Корнилов и др. (1968), Н.Соляник и др. (1974), В.Харечкмн (1974), I. Прохоров и др.(1980), Б.Рябов(1984); в Поволжье аналогичные юоледования проводили В. Патрина (1972, 1984), 3*Гудкова и др. (1977), В» Жлдков и др. (1979); в Краснодарском крае В.Зубенко (1963, 1973), А. Величко (1965), частично эти вопросы затрагивали и /^ченые Дона: Н.Бородин и др. (1967, 1969) В.Кобзарь (1970) . Б.Шмаков (1974), П.Шевченко и др. (1972, 1977) Н.Недбайло и др. (1984). і странах СНГ большое внимание снижению энергозатрат при обработке точвы под зерновые и другие культуры уделяли на Украине: В.Моргун (1977, 1981) В. Ушкаренко, В. Остапов, А. Собко и др. (1968, 1969), і.Квач (1976); в Казахстане А. Бараев (1976), И. Фомина (1979); в Молдавии В.Здравков (1980). В странах Запада этот вопрос изучали: в ]днии В. Нилсен (1979), во 'Франции М. Франкинет (1979), А.Саинт, К. Рехард (1979), А.Эллиер (1980); в Германии А. Аккер, К. Коллер

1979), С. Вильдхаген, В. Мегер (1980), С. Бахтхаллер, С. Керн

1980); в Чехославакии И.Симон, В. Керни, М. Сускевич, С.Одлоцилик (1970), И. Салсмоум (1980) и др.; в Болгарии Д, Ковачев (1979), І.Веремски (1980), В. Дечков (1982) и др.; в Польше А.Цилинский (1979) и др.; в Румынии Д.Катагис (1979) Пицу (1980); в Англии Р.Каннел, К. Церни (1979) и др.; в США С.Клински(1979), А.Гуьшел, В.Нане (1980) ,С.Ливдвалл (1980), К. Моттер (1980) и др.В условиях Ростовской области до сих пор нет не только научно-обоснованной концепции рационального использования орошаемых земель исключающих нижение их плодородия, но и целостной энергосберегающей технологии обработки почвы в орошаемых севооборотах, обеспечивающей растленное воспроизводство органического вещества почвы. Здесь до их пор решались главным образом частные вопросы этой проблемы, вы-влялись отдельные параметры почв изолированно от взаимосвязанных, инамичных процессов орошения, обработки почвы и возделывания сельскохозяйственных культур»

Все это послужило основанием для написания настоящей рабо-ы, исключающей, по мнению автора, отмеченные вьше недостатки.

Цель исследований: разработать теоретические снобы энергосберегающих технологий основной обработки почвы в рошаемых севооборотах черноземной зоны Северного Кавказа, обеспе™ ивакщие сохранение плодородия пашни, повышение ее продуктивности, нижение энергозатрат и себестоимости продукции= Поставленная ;ель определила необходимость решения следующих задач:

- теоретически обосновать применение энергосберегающих способов обработки почвы в орошаемых севооборотах и выявить основные антропогенные и естественные факторы, влияющие положительно на плодородие пашни, условия роста и развития растений;

- установить оптимальные параметры энергозатрат, способов основной обработки почвы в кормовом, зернотравяном, травянопропашном севооборотах и определить характер их влияния на динамику почвенных процессов;

- изучить способы разноглубинной обработки пласта и оборота пласта лю-церны, мелиоративные свойства изучаемых приемов и их влияние на плодородие почвы и ггоодуктивность культур кормового севооборота;

- определить энергоемкость изучаемых технологий обработки почвы в

- орошаемых севооборотах, оценить их агробиологическую и экологическую роль, дать предложения и рекомендации производству.

Н а у ч н а я н о в и з н а, В условиях черноземной зоны Се-ерного Кавказа, в том числе, Ростовской области впервые изуче-ы,. апробированы и реализованы в производстве энергосберегающие ехнологии обработки почвы в орошаемых севооборотах.

Вопреки ранее существующему мнению о ведущей роли глубоких Зработок, нами экспериментально доказано преимущество мелкой опашки пласта люцерны в кормовом, безотвальной и плоскорезной под зерновые культуры в зернотравяном и травянопропашном се-эоборотах, что обеспечивает стабильный уровень плодородия почвы, 2тойчивук> урожайность сельскохозяйственных культур в орошаемых эвооборотах при меньших энергетических затратах, без ухудшения гхнологических свойств почвы, снижения ее биологической актив-эсти. Это подтверждает правильность наших теоретических разрабо-ж и их научное значение. При этом установлена взаимозависимость жродных факторов с применяемыми способами обработки почвы, додана их энергетическая, экономическая, экологическая эффектив-эсть и природоохранная роль. Изучена реакция растений на различие способы и глубину обработок почвы, систему уходных работ и, I этой основе, доказана возможность исключения из ранее рекомен-?ванных технологий ряда высокоэнергоемких приемов.

Таким образом, теоретическими и экспериментальными исследо-шиями доказана возможность выполнения сельскохозяйственных ме-юраций на орошаемых землях путем существенного сокращения энергических затрат на их проведение при сохранении высокой эффектности и рациональном использовании природных ресурсов.

Практическая значимость работы, льхозпроизводителям предлагаются теоретически обоснованные, доверенные в условиях производства энергосберегающие технологии :новной обработки почвы в орошаемых севооборотах, которые обес-зчивают стабильные урожаи сельскохозяйственных ультур (8, 'А—11, и т/га корм.ед.) , снижение затрат на обра-этку почвы на 14-22 % и сохранение плодородия почв.

Энергосберегающие технологии основной обработки почвы недрены в хозяйствах Ростовской области на площади 100 ыс.га и обеспечили получение по 8-9 т/га кормовых единиц травянопропашных, до 11,0 т/га -зернотравяных севооборо-ах, снижение энергозатрат на 14,5%, экономию воды для олива культур на 11%=

Основные положения д и с с е рт а ц и и , выно с и м ы е а защиту.

Теоретическое обоснование и практические разработки нергосберегающих технологий основной обработки почвы в решаемых севооборотах Северного Кавказа, с учетом их кологического влияния на продуктивность пашни, сохра-ение ее плодородия, снижение энергозатрат и себестоимости р одукции, в ключающая; экспериментальное обоснование новых способов глубины обработки ласта и оборота пласта люцерны последнего года пользования,их влия-ия на технологические свойства, сохранение ее плодородия в период отации культур кормового севооборота; изучение энергосберегающих технологий основной обработки почвы в ернотравяном и травянопропашном севооборотах, влагообеспеченности и одопотребления полевых культур, обеспечивающих, на основе оптимизации воздушного, питательного режимов, агрофизических свойств почвы ювышение продуктивности до 8,2-11 т/га кормовых единиц, снижение »нергозатрат до 22% и сохранение плодородия пашни;

• определение закономерностей изменения водно - физических, хи-мческих и биологических свойств почвы в зависимости от фименяемых технологий ее обработки в орошаемых севооборотах и условий роста и азвития растений; комплексную оценку агробиологической, экономической, колого-энергетической эффективности разработанных техно-огий основной обработки почвы в севооборотах, рекомендуе-ых производству,

Апробац ия работы. Основные положения иссертации доложены на заседаниях Ученого Совета Дон-кого ЗНИИСХ (НПО "Дон") в 1985-1997 гг., на Координаци-нном Совете Всероссийского НИИ орошаемого земле-елия (1991), научно-практических конференциях в Дон-ком государственном аграрном университете (1994), овочеркасской государственной мелиоративной академии 1995), одобрены Российской академией сель скохозяй-твенных наук, сельскохозяйственными ведомствами, вклю-ены в систему ведения агропромышленного производ-тва Ростовской области (на период 1996-2000 гг.)

Публикация результатов иссл д о в а н и й. По материалам диссертации опублико-ано 35 печатных работ, из них три рекомендации регио-ального уровня. Общий объем публикаций - 18 печатных лисов .

Структура и объем диссертаци Диссертация изложена на 339 страницах машино-исного текста и включает три главы, шесть разделов, об-ие выводы и предложения производству, 73 таблицы, 3 ри-унка, 6 приложений; список литературы из 365 источников, том числе 73 на иностранных языках.

1. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ОБРАБОТКА ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

Одним ив условий рационального ведения сельскохозяйственного производства является агрономически правильное чередование культур в севооборотах (Отебут И.А., 1979, Жамойдо Б.Г., 1966, Воробьеве., 1969, Бородин H.H., и др. 1969, ВалешнийН.И., 1971, Ванин Д., 1979, Калиненко И.Г., 1979, Шумаков Б.Б., 1979, Сухарев И., 1981 и др.), увеличение вложений в механизацию, химизацию (Прянишников Д.Н., 1965, 1967), защиту растений от вредителей, болезней и сорной растительности.

В настоящее время в технологических схемах возделывания культур обработка почвы занимает все больший объем, и в том числе вспашка, на проведение которой расходуется свыше 507* общего количества топлива (Попов А. и др. 1984, Севернев Б., 1992), около 40% энергетических затрат, 50-60% рабочего времени, 25% трудовых затрат (Schnez J.,1979). Поэтому в условиях острого дефицита топлива и повышения его стоимости, а следовательно и всех других работ в земледелии, на первый план выдвигается проблема изучения, разработки и внедрения в производство энергосберегающих способов обработки почвы.

В этой проблеме исторически сложились два направления. Первое - сбережение энергии путем повышения плодородия почв за счет активизации биологического процесса (освоение рациональной структуры посевов, севооборотов, хорошо адаптированных к местным условиям сортов, внесения органических удобрений, посева промежуточных культур на корм и сидераты, выполнения в оптимальные сроки всех полевых работ, соблюдение норм посева, сроков уборки и др.). Второе направление базируется главным образом на совершенствовании технологических приемов обработки почвы и орудий с учетом почвенно-климатических условий. И если значительная часть вопросов первого направления в зоне орошения Северного Кавказа достаточно изучена, то проблемы второго направления, особенно в части энергосберегающих способов обработку черноземов при орошении, почти не изучены.