Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Оптимизация систем обработки темно-серой лесной почвы в Северном Зауралье
ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие
Автореферат диссертации по теме "Оптимизация систем обработки темно-серой лесной почвы в Северном Зауралье"
На правах^рукописи
Перфильев Николай Васильевич
ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ТЕМНО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ В СЕВЕРНОМ ЗАУРАЛЬЕ
06.01.01 - общее земледелие, растениеводство
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук
25 СЕИ 2014 005552731
Тюмень - 2014
005552731
Работа выполнена в отделе земледелия ГНУ НИИСХ Северного Зауралья Россельхозакадемии
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Тюменский ГАСУ, Скипнн Леонид Николаевич
Официальные оппоненты: Власенко Анатолий Николаевич,
доктор сельскохозяйственных наук, академик РАСХН, Сибирский НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства Россельхозакадемии, директор
Едимеичев Юрий Федорович,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Красноярский ГАУ, заведующий кафедрой общего земледелия
Дубачииская Нина Никаиоровна,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Оренбургский ГАУ, главный научный сотрудник научной исследовательской части
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Омский ГАУ им. П.А. Столыпина»
Защита диссертации состоится «19» ноября 2014 г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.01 при ФГБОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья» по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Республики, д. 7, тел./факс: 8(3452) 46-87-77, E-mail: dissTGSHA@mail.ru
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», www.tsaa.ru
Автореферат разослан «12» сентября 2014
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат с.-х. наук
Рзаева Валентина Васильевна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Развитие сельского хозяйства северной лесостепи Северного Зауралья в связи с переходом к рыночной экономике предполагает необходимость повышения эффективности затрат при возделывании сельскохозяйственных культур и в связи с этим дальнейшее совершенствование зональной системы земледелия и системы обработки почвы как одного из главных ее элементов, в направлении ресурсосбережения при сохранении почвенного плодородия.
В Северном Зауралье за последние 45-50 лет использование темно-серых лесных почв в пашне привело к снижению содержания гумуса в них с 5-6 до 34% (Каретин JI.H., 1990). Одной из причин деградации почв является и недостаточный учет зональных особенностей при обработке почвы.
Северная лесостепь Тюменской области является зоной, где получают 8085% производимого в области зерна для мукомольной промышленности, в то же время темно-серые лесные почвы здесь занимают 231 тыс. га или 27% от площади зерновых. Ученые Западно-Сибирского и Уральского регионов В.А. Юферов (1965), В .А. Федоткин (1968), С.С. Сдобников (1971), Н.И. Фольмер (1978), Н.З. Милащенко, В.Г. Холмов (1989), Н.Т. Воронова (1990), В.Ф. Трушин (1990), Н.В. Абрамов (1992), А.Н. Власенко (1995), В.Л. Ершов (2001), Л.В. Юшкевич (2004), М.А. Глухих (2005), В.И. Кирюшин (2006), H.H. Зезин (2006), В.К. Каличкин (2008), И.Ф. Храмцов (2009) и др. пришли к мнению, что совершенствование обработки почвы в направлении минимализации может быть эффективным при дифференцированном подходе в выборе системы обработки. Однако, далеко не все аспекты этой проблемы глубоко разработаны.
При совершенствовании технологии возделывания зерновых с системой основной обработки почвы тесно связана технология ранневесенней, предпосевной обработки почвы и посева. Отмечается устойчивый переход к минимальным почвозащитным ресурсосберегающим технологиям, основой которых является применение нового поколения машин и орудий, комбинированных агрегатов и посевных комплексов с широкими возможностями по совмещению технологических операций. Однако, по выражению А.Н. Власенко (2000) и И.Ф. Храмцова (2009), проблема результативного, более широкого освоения прогрессивных ресурсосберегающих технологий на основе минимальной обработки почвы с использованием различных посевных комплексов как никогда актуальна и вместе с тем наименее изучена в Сибири.
На темно-серых лесных почвах сравнительная эффективность техники нового поколения для предпосевной обработки почвы и посева также недостаточно изучена. Поэтому, при разработке ресурсосберегающей технологии возделывания зерновых наряду с изучением систем основной обработки почвы значительная часть работы посвящена экспериментальной проверке перспективных направлений минимализации предпосевной обработки почвы и посева.
Цель работы: разработка и теоретическое обоснование ресурсосберегающей технологии возделывания зерновых культур, на основе совершенствования
систем основной, предпосевной обработок почвы и посева адаптированных для темно-серых лесных почв северной лесостепи Северного Зауралья.
Задачи исследований:
- установить влияние различных способов основной обработки почвы в севообороте на водный и пищевой режимы, агрофизические и агрохимические свойства почвы;
- изучить действие минимализации основной обработки на биологическую активность почвы, фитосанитарное состояние посевов, урожайность культур, качество зерна и продуктивность севооборота;
- выявить наиболее эффективные варианты технологии основной обработки почвы;
- установить влияние технологий ранневесенней обработки почвы, возможности минимализации предпосевной обработки, совмещения операций и мероприятий по уходу за посевами на водно-физические свойства почвы, засоренность посевов и урожайность яровой пшеницы;
- дать оценку эффективности техники нового поколения для проведения предпосевной обработки почвы и посева - почвообрабатывающих и посевных агрегатов под зерновые культуры;
- дать энергетическую и экономическую оценку технологиям возделывания зерновых культур.
Научная новизна исследований. Впервые для темно-серых лесных тяжелосуглинистых почв в условиях северной лесостепи Северного Зауралья (на примере Тюменской области) на основе комплексной оценки разработаны теоретические и практические основы ресурсосберегающей системы основной обработки почвы, позволяющей при экономии средств на обработку получать количество продукции, не уступающее традиционной технологии, основанной на вспашке, при сохранении плодородия почвы.
Установлен ряд положительных закономерностей формирования физических свойств, водного, пищевого, биологического режима почвы, фитосанитар-ного состояния почвы и посевов при длительном применении основной обработки различной степени интенсивности, что позволило научно обосновать применение наиболее эффективных ресурсосберегающих приемов и систем основной обработки.
Выявлена и научно обоснована эффективность минимализации предпосевной обработки темно-серой лесной почвы. Определены условия, обеспечение которых необходимо для успешного применения этих технологий. Усовершенствована ресурсосберегающая технология предпосевной обработки почвы и посева.
Проведена сравнительная оценка эффективности техники нового поколения для предпосевной обработки и посева с максимальной возможностью совмещения ряда операций и получены данные о целесообразности использования данной техники при совершенствовании зональной ресурсосберегающей технологии возделывания зерновых.
Защищаемые положения:
1. Ресурсосберегающие технологии основной обработки: комбинированная, дифференцированная, комбинированно-минимальная, создают благоприятные условия агрофизических, агрохимических, биологических свойств, фито-санитарного состояния почвы и посевов, в зернопаровом севообороте, обеспечивают стабильную продуктивность при снижении затрат на проведение обработки в расчете на 1 тонну зерна на 27,7-55,6%.
2. Предлагаемый комплекс технологических приемов ранневесенней, предпосевной обработок почвы и посева при возделывании зерновых культур, позволяет максимально сохранить и использовать потенциал доступной влаги в пахотном слое почвы. Рациональные схемы предпосевной обработки почвы и посева при использовании традиционной техники и современных почвообрабатывающих агрегатов и посевных комплексов снижают долю затрат на проведение посевных работ в расчете на 1 тонну зерна до 42,1-48,0%.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Для темно-серых лесных почв разработаны ресурсосберегающие системы и приемы основной обработки. На основе дифференцированного подхода предложены рациональные технологические схемы предпосевной обработки почвы и посева, в том числе с применением современных почвообрабатывающих агрегатов и посевных комплексов.
Предложенные ресурсосберегающие технологии разноглубинной основной обработки: дифференцированная, комбинированная, комбинированно-минимальная и предпосевной обработки почвы: по зяби при ранних сроках сева - боронование в 4 следа БЗСС-1,0 с последующим посевом сеялками СЗП-3,6; при более поздних сроках сева по зяби и по стерне предпосевная обработка комбинированными почвообрабатывающими агрегатами «Лидер-4» с последующим посевом сеялкой С3п-3,6, посев комбинированными посевными комплексами типа «Джон Дир», «Концепт 2000» позволяют получить урожайность зерновых равную с отвальной системой основной обработки и традиционной технологией предпосевной обработки и посева при экономии затрат на проведение основной обработки почвы на 27,7-55,6%, на выполнение предпосевной обработки и посева на 42,1-48,0% в расчете на 1 тонну зерна.
Материалы исследований использованы при разработке 9-ти рекомендаций, целевой программы: «Внедрение ресурсосберегающих технологий в растениеводстве Тюменской области на 2001-2005 гг.» (Тюмень, 2001), утвержденной к исполнению постановлением губернатора Тюменской области № 114 от 05.04. 2001 г.
Разработанные и рекомендованные автором ресурсосберегающие приемы в системе основной, ранневесенней, предпосевной обработок почвы и на посеве апробированы в хозяйствах Тюменской области на площади 150 тыс. га с ежегодным экономическим эффектом 15-18 млн. рублей. Полученные данные могут быть использованы проектными организациями сельскохозяйственного профиля, а также в учебном процессе по специальности «Земледелие», «Землеустройство» и др.
Апробация работы. Материалы и основные положения диссертации докладывались на международных научно-практических конференциях: в Москве (1994), Новосибирске (1999), Кургане (2004), Тюмени (2007, 2009); на региональных научно-практических конференциях: в Барнауле (1983), Новосибирске (1995, 1997, 2000, 2005), Екатеринбурге (2005), Тюмени (1980, 1983, 1985, 1987, 1989, 1990, 1995, 1999, 2000, 2003, 2006), на областных и региональных агрономических совещаниях Тюменской области (1980-2013). Получили положительную оценку на научно-методических и ученых советах ГНУ НИИСХ Северного Зауралья (1977-2013), на научно-технических советах департамента сельского хозяйства администрации Тюменской области (2001-2008).
Научно-исследовательская работа «Усовершенствовать ресурсосберегающую технологию возделывания сельскохозяйственных культур в Тюменской области» награждена дипломом «Победитель регионального конкурса на соискание фантов губернатора Тюменской области» (2004).
Всего по теме диссертации опубликованы 73 научные работы. Основные положения изданы в научных трудах ВАСХНИЛ, СО РАСХН; в сборниках научных трудов ГНУ НИИСХ Северного Зауралья, Тюменской государственной сельскохозяйственной академии, Московского государственного университета; журналах «Земледелие», «Аграрный вестник Урала», «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки», «Вестник КрасГАУ»; в рекомендациях.
Личный вклад соискателя. Научные исследования выполнены лично автором и совместно с сотрудниками отдела земледелия ГНУ НИИСХ Северного Зауралья Н.Т. Вороновой, М.Д. Авдеенко, Д.Р. Майсямовой, Л.И. Гарбар, О.А. Выошиной, В.Н. Тимофеевым — в диссертацию включены совместные результаты исследований и публикации.
Автору принадлежит проведение всех этапов по разработке программ и составлению методик опытов, экспериментальных полевых и аналитических работ, обобщению и обоснованию результатов исследований, написание текста диссертации.
Работа выполнялась в соответствии с темпланом ГНУ НИИСХ Северного Зауралья в течение 1977-2007 гг. по государственной научно-технической программе 01.01. Н. В соответствии с заданием департамента сельского хозяйства администрации Тюменской области по теме: «Разработка современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур на основе передовых научных знаний, техники нового поколения и средств химизации в целях получения планируемой продуктивности при сохранении почвенного плодородия» в 19972007 гг.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству и списка литературы — 519 наименований из них 53 иностранных авторов. Объем работы — 352 страницы, содержит — 5 рисунков, 96 таблиц, 77 приложений. Работа выполнялась в 1977-2014 годы в ГНУ НИИСХ Северного Зауралья.
Автор выражает благодарность и искреннюю признательность за многолетнее научное сотрудничество кандидатам сельскохозяйственных наук Н.Т. Вороновой, М.Д. Авдеенко, за участие в проведении комплексных исследова-
ний кандидатам сельскохозяйственных наук Л.И. Гарбар и Д.Р. Майсямовой, коллективу отдела земледелия НИИСХ Северного Зауралья, глубокую признательность за оказанную помощь и ценные советы при обсуждении результатов исследований докторам с.-х. наук Л.Н. Скипину, Н.В. Абрамову.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1 Состояние изученности вопроса
Проанализированы результаты исследований и публикации по вопросам совершенствования систем основной обработки, предпосевной обработки почвы и посева в историческом аспекте и на современном этапе.
Рассмотрены факторы, ограничивающие получение стабильно высокой продуктивности пашни при освоении ресурсосберегающих технологий производства зерна в условиях Западной Сибири, Северного Зауралья, Урала и в других регионах. Показан вклад ведущих ученых — земледелов указанных регионов в разработку и научное обоснование ресурсосберегающих технологий. Обращается внимание на вопросы, требующие дальнейшего изучения.
2 УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Почвенно-климатнческие условия
Климат северной лесостепи Северного Зауралья - континентальный, характеризуется суровой длительной снежной зимой, теплым и непродолжительным летом. В среднем за год выпадает 457 мм осадков, за вегетационный период 224 мм. Распределение осадков неравномерное, часто наблюдается майско-июньская засуха. В годы исследований, соответственно, в 57 и 47% лет. Сумма положительных температур выше 10°С в среднем около 1900°, а ГТК равен 1,01,3. Почва темно-серая лесная тяжелосуглинистая с содержанием гумуса в пахотном слое 4,2-5,0%, содержание подвижных форм азота низкое, фосфора и калия среднее и высокое, рН водной вытяжки 5,8-6,2. Погодные условия в годы исследований отличались разнообразием. В относительно благоприятных условиях по обеспеченности осадками урожай формировался в 61% лет, в условиях недостатка осадков в 39% лет.
2.2 Методика закладки, проведения исследований и схемы полевых опытов
Системы основной обработки изучали в 2-х стационарных опытах ГНУ НИИСХ Северного Зауралья. В 1976-1987 гг. в зернопаровом (пар - пшеница -пшеница - горох - пшеница - ячмень), зернопаропропашном (пар - пшеница -пшеница - кукуруза — пшеница — ячмень), зернотравяном (клевер 1 г.п. - пшеница — пшеница - горох - пшеница - ячмень с подсевом клевера), зерновом (го-
рох - пшеница - ячмень - горюх - пшеница - овес) и при бессменном посеве яровой пшеницы. Системы обработки включали варианты: отвальная (вспашка ПН-4-35, ежегодно), комбинированная (чередование вспашки ПН-4-35 и рыхления плоскорезом глубокорыхлителем КПГ-250), комбинированно-минимальная (вспашка чередовалась с рыхлением плоскорезом культиватором КПШ-5 на 12-14 см и дискованием БДТ-2,5 на 8-10 см). Вспашка и глубокое безотвальное рыхление выполняли на глубину 20-22 см, один раз за ротацию проводилась обработка на 26-28 см. Отвальная ПН-4-35 с вырезными корпусами, безотвальная КПГ-250.
В 1988-2007 гг. системы основной обработки изучались в зернопаровом севообороте развернутом во времени и пространстве (пар - озимая рожь - пшеница - зернобобовые — ячмень). Сравнивались варианты: отвальная — вспашка на 20-22 см; безотвальная - рыхление стойками СибИМЭ на 20-22 см; комбинированная - чередование вспашки и рыхления стойками СибИМЭ; дифференцированная - в пару и после озимой ржи плоскорезная обработка КПЭ-3,8 на 12-14 см, вспашка под зернобобовые, под ячмень и после него дискование БДТ-2,5 на 10-12 см; комбинированно-минимальная - чередование вспашки на 20-22 см и дискования БДТ-2,5 на 10-12 см, чередование рыхления стойками СибИМЭ на 20-22 см и дискования БДТ-2,5 на 10-12 см, чередования вспашки на 20-22 см и плоскорезного рыхления КПЭ-3,8 на 12-14 см.
Агротехника предпосевной обработки и возделывания сельскохозяйственных культур соответствовала зональным рекомендациям. Все варианты опыта изучались на фоне внесения минеральных удобрений на запланированный урожай зерна 4 т/га на фоне интегрированной защиты растений. С 1996 года введен фон без удобрений. Повторность опытов 3-х кратная, размещение делянок рен-домизированное, площадь делянки 325-426 м2. Исследования по оптимизации ранневесенней предпосевной обработки почвы и посева при возделывании зерновых проведены в 6-ти полевых опытах на опытном поле ГНУ НИИСХ Северного Зауралья и в хозяйствах области.
Схема опыта 1:1- боронование БЗСС-1,0 в 4 следа при наступлении физической спелости почвы; 2 - боронование БЗСС-1,0 с опозданием на 10 дней от оптимального срока; 3 - боронование БЗСС-1,0 в 4 следа со шлейфами-волокушами; 4 - то же, что в 3-ем плюс прикатывание через 24 часа; 5 то же, что в 3-ем плюс прикатывание через 36 часов. Выполнен по отвальной зяби.
Схема опыта 2: 1 - посев по культивации КПС-4,0 в 2 следа (контроль); 2-посев по культивации в 1 след; 3 - посев по боронованию БЗСС-1,0 в 4 следа. Уход за посевами на всех технологиях: с довсходовым боронованием и без него, на фоне применения гербицидов и без них.
Схема опыта 3: 1 - боронование БЗСС-1,0 в 2 следа (контроль); 2 - боронование переоборудованными боронами с сегментами в 1 след; 3 - боронование боронами с подрезающими сегментами с катками — выравнивателями. Посев сеялкой СЗП-3,6. Уход за посевом: довсходовое боронование, внесение минеральных удобрений Ы70,
Схема опыта 4: 1 - культивация КПЭ-3,8, боронование, посев сеялкой СЗП-3,6, прикатывание (контроль); 2 - боронование переоборудованными боронами в 1 след, посев СЗП-3,6, прикатывание.
Схема опыта 5: 1 — (контроль) культивация КПЭ-3,8, боронование в 2 следа, посев СЗП-3,6, прикатывание; 2 — то же, что и на 1, но культивация КПЭ-3,8 с узкими стойками; 3 - культивация «Лидер-4», посев СЗП-3,6, прикатывание; 4 - посев сеялкой культиватором СКП-2,1; 5 — боронование в 4 следа БЗСС -1,0, посев СЗП-3,6 (по зяби). Изучаемые варианты сравниваются на фоне без осенней обработки и по отвальной зяби на глубину 20-22 см ухода за посевами: без и с довсходовым боронованием, обработкой гербицидом общим фоном.
Схема опыта 6: 1 - предпосевная культивация «Лидер-4», посев сеялкой СЗП-3,6 (контроль); 2 — посевной почвообрабатывающий комплекс «Джон Дир»; 3 - стерневая сеялка СКП-2,1; 4 - посевной почвообрабатывающий комплекс «Концепт-2000». Сравнительные испытания выполнены по необработанной с осени почве и по вспашке на глубину 20-22 см. Посев проведен во 2-й декаде мая. Наблюдения, учеты и анализы, статистическая обработка, оценка эффективности в опытах проведены по общепринятым методикам. Агротехника возделывания культур, за исключением изучаемых элементов технологии, соответствовала рекомендациям адаптивной зональной системы земледелия.
3 ВЛИЯНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕМНО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ
3.1 Водный режим
Влагообеспеченность сельскохозяйственных культур. Установлено, что влага в северной лесостепи Западной Сибири является одним из основных лимитирующих факторов эффективности плодородия. По данным за 30-ти летний период (1976-2007 гг.) при высокой вероятности майско-июньской засушливости, соответственно, 57 и 47% лет, характерен крайне неравномерный суммарный расход влаги, 28-37% которого приходится на период посев-кущение при отрицательном балансе между расходом и поступлением влаги в этот период 31-43%, при среднем за вегетацию 6-17%. Поэтому, необходимы мероприятия по накоплению и сохранению влаги, чтобы обеспечить потребности растений во влаге в период посев-кущение, а при отсутствии осадков и в более поздние периоды вегетации.
В среднем за 1988-2007 гг. в весенний период глубокие отвальные и безотвальные обработки обеспечивали одинаковые условия увлажнения метрового слоя почвы. Мелкие обработки - плоскорезная обработка КПЭ-3,8 на 12-14 см и дискование БДТ-2,5 на 10-12 см снижали запасы влаги в метровом слое по сравнению с глубокими обработками на 6,7-11,2 мм, обеспечивая равные варианту вспашки условия влагообеспеченности в течение вегетации в слое почвы 0-30 см (табл. 1).
Таблица 1 - Запасы продуктивной влаги в период посева-всходов зерновых в зависимости от системы основной обработки почвы (1988-2007), мм
Система основной обработки Среднее за
1988-1992 гг. 1 -я ротация с/о 1993-1997 гг. 2-я ротация с/о 1998-2002 гг. 3-я ротация с/о 2003-2007 гг. 4-я ротация с/о 1988-2007 гг.
0-30 см 0-100 см 0-30 см 0-100 см 0-30 см 0-100 см 0-30 см 0-100 см 0-30 см 0-100 см
Отвальная 49,2 133,9 42,7 130,0 37,9 112,2 38,1 106,4 42,0 117,9
Безотвальная 52,7 132,4 37,8 123,9 35,6 109,9 37,2 106,4 40,8 115,6
Комбинированная 49,8 136,1 42,4 127,1 34,9 103,6 36,2 103,0 40,8 114,8
Дифференцированная 45,7 126,2 41,9 129,2 35,6 109,8 35,1 95,2 39,6 112,6
Мелкая ежегодно, БДТ-2,5 34,9 103,4 37,0 98,0
КПЭ-3,8 34,8 104,0 31,7 99,7
Установленная закономерность снижения запасов влаги в метровом слое почвы в весенний период при использовании ежегодных мелких обработок является обоснованием необходимости включения в систему основной обработки периодических глубоких обработок.
Суммарный расход влаги н во до потребление. Ресурсосберегающие системы основной обработки почвы с использованием орудий для обработки: стоек СибИМЭ, культиваторов КПЭ-3,8, тяжелой дисковой бороны БДТ-2,5 в среднем за 1988-2007 гг. обеспечивали условия, при которых расход влаги на 1 т зерна был равным варианту отвальной системы обработки (табл. 2).
При этом, в среднем за годы с недостаточным увлажнением, влага по ресурсосберегающим системам обработки расходовалась экономнее. Коэффициент водопотребления был на 9,5-13,3% ниже, чем по вспашке.
Таблица 2 - Расход влаги зерновыми в зависимости от системы основной обработки почвы, мм/т зерна в годы с различной обеспеченностью осадками за _ вегетационный период (1988-2007 гг.)_
Система основной обработки В среднем за 1988-2007 гг. Годы
с недостаточным увлажнением с увлажнением близким к сред-немноголетним значениям XX Влажные*"
Отвальная 90,3 114,1 78,8 70,0
Безотвальная 85,1 98,9 79,1 70,0
Комбинированная 87,1 103,3 78,7 76,2
Дифференцированная 87,3 100,4 81,6 72,6
Примечание: * 1988, 1989, 1991, 1997, 1998, 2000, 2004 гг.
** 1990, 1993-1996, 1999, 2001, 2003, 2005-2007 гг. *** 1992, 2002 гг.
В среднем за годы с выпадением осадков близким к среднемноголетним значениям, системы обработки слабо влияли на расход влаги на единицу продукции. В среднем за влажные годы наиболее экономно влага расходуется по системам обработки с ежегодной глубокой обработкой на 20-22 см: по вспашке и безотвальному рыхлению. Расход влаги по дифференцированной и комбинированной системам обработки в этом случае был выше на 3,7-8,9%.
Водопроницаемость почвы. Исследованиями установлено, что фильтрационная способность темно-серой тяжелосуглинистой почвы в решающей степени зависела от плотности почвы. В условиях недостаточного увлажнения 020 см слоя почвы (14,0-18,0%), значительного уплотнения - 1,45-1,50 г/см3 -водопроницаемость была по шкале H.A. Качинского неудовлетворительной. При плотности 1,28-1,30 г/см3 водопроницаемость в основном была удовлетворительной.
В условиях хорошей увлажненности почвы близкой к полевой влагоемко-сти (31,8-39,6%) и оптимальной плотностью пахотного слоя - 1,20-1,25 г/см3 отмечалась хорошая фильтрационная способность. Благоприятные условия для водопроницаемости темно-серой лесной почвы создавала зяблевая обработка почвы на глубину 20-22 см ЛП-0,35 и КПЭ-3,8 на глубину 12-14 см. Безотвальное рыхление стойками СибИМЭ способствовали наибольшему увеличению инфильтрационной способности почвы. Водопроницаемость по ним в 1-й час наблюдений была выше, чем по вспашке соответственно на 128 и 87,0-307%, а в среднем за 3 часа наблюдении на 152 и 318% по сравнению со вспашкой (табл. 3).
Таблица 3 — Водопроницаемость почвы, мм/час, в зависимости от приемов _обработки почвы (1988-1992 гг.)_
Прием обработки почвы Периоды наблюдений
1-й час 2-й час 3-й час всего заЗ часа
Вспашка, 20-22 см 21,6 9,9 12,0 43,5
Рыхление стойками СибИМЭ, 20-22 см 88,0 52.0 41,8 181,8
Рыхление КПЭ-3,8, 12-14 см 60,0 41,0 38,8 139,0
Без осенней обработки 18,8 10,8 9,5 39,1
Мелкая плоскорезная обработка на 12-14 см в среднем за годы наблюдений также способствовала увеличению водопроницаемости за 3 часа наблюдений на 221%. Почва без основной обработки в значительной степени снижала водопроницаемость. Снижение водопроницаемости по сравнению с вариантом вспашки составляло в различные годы за 3 часа наблюдений 12-89%.
3.2 Агрофизические свойства Плотность почвы. В среднем за 1988-2007 гг. применение безотвальных глубоких и мелких обработок орудиями стойками СибИМЭ, КГ1Э-3,8 при различных системах обработки в зернопаровом севообороте обеспечивает режим плотности 0-10 см слоя почвы, а чередование БДТ-2,5 в слое 0-20 см близкий
варианту ежегодной вспашки. При этом безотвальная и плоскорезная обработки вели к уплотнению 10-30 см слоя почвы в период посева и кущения на 0,03-0,09 г/см3 в сравнении с вариантом вспашки. Поэтому для предотвращения переуплотнения слоя почвы 10-30 см в результате длительного применения безотвальной и мелкой обработок необходимо периодическое проведение вспашки.
Качество обработки и влияние способа обработки на плотность определяется параметрами ее исходной плотности, влажности перед ее выполнением и величиной осенне-зимних осадков. В условиях при плотности пахотного слоя почвы близкой к оптимальной для зерновых культур 1,12-1,25 г/см3 в годы с различной влажностью и величиной осенне-зимних осадков плотность сложения к посеву приобретает близкие значения по всем приемам обработки. В благоприятных условиях по плотности почвы перед обработкой 1,20-1,26 г/см3 и влажности 17,6-19,6% (61-68% от НВ) и при обеспеченности осенне-зимними осадками близкой к среднсмноголетним значениям, мелкие и безотвальные обработки обеспечивали более рыхлое сложение пахотного слоя (на 0,04-0,20 г/см3) к посеву зерновых.
В условиях с высокой плотностью пахотного слоя перед обработкой 1,321,38 г/см3 при влажности 14-24% (48-82% от НВ), при обеспеченности осенне-зимними осадками от низкой до близкой к среднемноголетней норме 51-117% безотвальная обработка стойками СибИМЭ, плоскорезная КПЭ-3,8 и дискование увеличивали плотность почвы к посеву на 0,03-0,16 г/см3 относительно отвальной обработки. Это дает основание для планирования системы основной обработки почвы в зависимости от плотности и влажности почвы перед ее выполнением: при плотности 1,12-1,26 г/см3, влажности 10,4-21,4% (66-74% от НВ) эффективно применение безотвальных и мелких обработок; при высокой плотности почвы 1,32-1,38 г/см3, при влажности 14-24% (48-82% от НВ) -вспашка на 20-22 см.
Структура почвы. Содержание агрономически ценной фракции 0,25-10,0 мм составляло на начало третьей ротации зернопарового севооборота 58,575,9%, то есть не достигало оптимального значения - 80% установленного С.И. Долговым и П.У. Бахтиным (1966). При низком содержании пыли 4,9-6,2%, значительное количество в структуре почвы занимали агрегаты размером более 10 мм 18,1-36,4%, что объясняется связностью тяжелосуглинистой почвы, большим содержанием в ней физической глины. Содержание водопрочных агрегатов в пахотном слое почвы составляло 70,2-82,2%, т.е. было близко к оптимальному (70%), согласно градации по В.Р. Вильямсу (1949), С.И. Долгову, П.У. Бахтину (1966).
Длительное применение ресурсосберегающих систем основной обработки оказывало положительное влияние на структуру пахотного слоя почвы и ее качество. Дифференцированная, плоскорезная и поверхностная обработки способствовали улучшению качественного соотношения фракций, увеличивая содержание агрономически ценной фракции 0,25-10,0 мм на 12,8-17,4% за счет уменьшения на 12,6-17,3% комочков размером более 10 мм (табл. 4).
Увеличивая содержание водопрочной макроструктуры 10-0,25 мм на 3,35,5%, способствовали повышению содержания водопрочной структуры наиболее ценной ее фракции (10,0-1,0 мм) на 9,8-18,1%.
Таблица 4 - Структурный состав и количество водопрочных агрегатов в
зависимости от системы основной обработки почвы (1998 г.)
Обработка почвы Содержание фракций в %, в слое 0-20 см
сухое просеивание мокрое просеивание
>10 10-0.25 <0.25 10-0,25 10-1 1-0,25 <0.25
Отвальная, ПН-4-35, 20-22 см 36,4 58,5 5,1 76,0 29,2 46,8 24,0
Безотвальная, СибИМЭ, 20-22 см 23,8 71,3 4,9 79,4 39,0 40,4 20,6
Комбинированная, СибИМЭ, 20-22 см 25,7 68,9 5,4 69,0 18,6 50,4 31,0
Дифференцированная, КПЭ-3,8, 12-14 см 18,1 75,7 6,2 73,5 32,6 40,9 26,5
Плоскорезная, КПЭ-3,8, 12-14 см 19,0 75,9 5,1 81,4 40,7 40,8 18,6
Дискование, БДТ-2,5, 10-12 см 20,6 73,9 | 5,5 81,1 47,3 33,8 18,9
Более значительные показатели улучшения структуры на 11,4-6,8% отмечены в слое 20-30 см. Увеличение содержания водопрочных агрегатов 0-30 см слоя почвы по энергосберегающим обработкам происходило в основном за счет повышения ее содержания в слое почвы 0-10 и 20-30 см.
Эффективность влияния обработок без оборота пласта на структурное состояние почвы и ее водопрочность увеличивается по мере удаления полей от пара.
4 ВЛИЯНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕМНО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ
4.1 Влияние длительного применения различных систем обработки почвы на пищевой режим
Энергосберегающие системы обработки способствовали накоплению нитратного азота в чистом пару. Более благоприятные условия для накопления и сохранения нитратного азота были при дифференцированной системе обработки в паровом поле по плоскорезной обработке КПЭ-3,8 на 12-14 см.
К периоду возобновления вегетации озимой ржи в среднем за 1989-1993 гг. увеличение содержания N-N03 здесь по сравнению с вариантом черного пара с летней перепашкой ПН-4-35 в слое 0-20 см было 6,13 мг/кг почвы или на 52,5%. Обработка почвы без оборота пласта после зерновых предшественников приводит к снижению содержания нитратного азота в пахотном слое относительно отвальной системы обработки на 12,0-29,4%, в слое почвы 10-40 см на 16,5-33,5% (табл. 5). Эти данные являются обоснованием необходимости вне-
11
сения азотных удобрений под зерновые культуры при использовании ресурсосберегающих систем обработки почвы.
Таблица 5 - Содержание N-N03 перед посевом зерновых культур, _ мг/кг почвы (1997-2006 гг.)_
Система основной обработки Слой почвы
0-10 10-20 20-40 0-20 0-40
Отвальная 9,91 7,77 6,26 8,84 7,98
Безотвальная 9,21 6,34 4,35 7,78 6,63
Кобинированная 7,16 5,31 4,15 6,24 5,54
Дифференцированая 6,92 5,55 4,60 6,24 5,69
Дискование, БДТ-2,5 7,28 6,49 5,07 6,88 6,28
Плоскорезная, КПЭ-3,8 7,76 7,40 4,87 7,58 6,68
Изучаемые системы основной обработки темно-серой лесной почвы в условиях северной лесостепи Тюменской области оказывали равнозначное влияние на содержание подвижных форм фосфора и калия в слое почвы 0-20 см. Однако установлено, что длительное применение безотвальных и мелких обработок приводит к дифференциации профиля почвы по содержанию подвижных форм фосфора и калия, в частности, к снижению их содержания в слое почвы 20-40 см. Уменьшение параметров Р205 и К20 в слое почвы 20-40 см составляет соответственно 23,5-50,8% и 17,5-26,5%.
4.2 Влияние систем основной обработки на биологический режим почвы
Содержание гумуса. За три ротации зернопарового севооборота на фоне применения минеральных удобрений ^оР8оК6о, оставления соломы после уборки зерновых и зернобобовых и применения для безотвальной и мелкой обработок почвы, орудий, обеспечивающих хорошее качество крошения почвы энергосберегающие системы обработки почвы: комбинированная и безотвальная способствовали увеличению содержания гумуса в пахотном слое почвы. Комбинированная система обработки с чередованием отвальной вспашки и безотвального рыхления является перспективной, она способствует увеличению содержания гумуса в пахотном слое 0-20 см на 0,38%, а также в слое 20-40 см на 1,66% к исходному содержанию (табл. 6).
Безотвальная обработка, увеличивая содержание гумуса в пахотном слое, снижает его количество в 20-40 см слое почвы. Вспашка на данном агрофоне не оказывала значительного влияния на содержание гумуса. Дифференцированная система обработки с преимущественно мелкими обработками не оказывала положительного влияния на гумификацию почвы, стабилизируя или несколько повышая содержание его в слое 0-10 см - на 0,76% и снижая содержание в слое 10-40 см - на 0,79-1,14%.
Таблица 6 - Содержание гумуса в зависимости от системы основной _обработки почвы в зернопаровом севообороте_
Слон Содержание гумуса, % по годам
Система основной обработки почвы почвы, исходное завершение
см (1988 г.) 2-й ротации (1997) + к исх. 3-й ротации (2003) + к нсх.
0-10 4,95 4,97 +0,02 4,70 -0,25
10-20 4,86 4,66 -0,20 4,80 -0,06
Отвальная 20-40 4,37 3,21 -1,16 3,70 -0,67
0-20 4,90 4,82 -0,08 4,75 -0,15
0-40 4,73 4,28 -0,45 4,40 -0,33
0-10 4,44 4,96 +0,52 5,80 +1,36
10-20 4,34 4,93 +0,59 5,20 +0,27
Безотвальная 20-40 3,79 2,45 -1,34 2,45 -1,34
0-20 4,39 4,95 +0,56 5,50 +1,11
0-40 4,19 4,11 -0,08 4,48 +0,29
0-10 3,49 4,30 +0,81 4,80 +1,31
10-20 4,16 3,66 -0,50 3,60 -0,56
Комбинированная 20-40 1,94 1,88 -0,06 3,60 + 1,66
0-20 3,82 3,98 +0,16 4,20 +0,38
0-40 3,20 3,28 +0,08 4,00 +0,80
0-10 4,44 5,18 +0,74 5,20 +0,76
10-20 4,34 4,53 +0,19 3,20 -1,14
Дифференцированная 20-40 3,79 2,42 -1,37 3,00 -0,79
0-20 4,39 4,86 +0,47 4,20 -0,19
0-40 4,19 4,04 1 -0,15 3,80 -0,39
Влияние обработки почвы на активность микроорганизмов и ферментов. Результаты исследований биологического состояния почвы по различным системам основной обработки показали, что преимущественно безотвальные и мелкие системы основной обработки ведут к накоплению негативных явлений в изменении микробиологического и ферментативного состава почвы, к снижению ее плодородия. К снижению численности микроорганизмов усваивающих органический азот в пахотном 0-20 см слое почвы весной на 39,8% (табл. 7), в период кущения на 21,8-28,8%, к уборке на 50,1-66,1%.
При довольно близких и высоких значениях численности микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота в слое почвы 0-20 см, при различных системах основной обработки отмечена дифференциация их распределения по почвенным горизонтам, что объясняется анаэробнзмом почвенной среды, обеднением нижней части пахотного слоя органическими веществами. Применение преимущественно мелких и безотвальных обработок ведет к увеличению более чем в два раза присутствия в почве грибного возбудителя корневой гнили В1ро1ап5 БогокЫапа. Накопление почвенных токсикогенных грибов сопровождается увеличением содержания актиномицетов, в период кущение-восковая спелость на 18-64%.
Для преодоления установленных отрицательных явлений в системах основной обработки необходима периодическая вспашка.
Таблица 7 — Микробиологический состав и численность микрофлоры в пахотном слое темно-серой лесной почвы перед посевом зерновых в зависимости от системы основной обработки (1993-2002 гг.)
Количество микроорганизмов, тыс. шт/г воздушно-сухой почвы
Система основной обработки утилизирующие азот актино-мицеты нитрифи-каторы целлюло-зоразла-гающие соотноше-
органический МПА минеральный КАА грибы ние МПА :КАА
Отвальная 23106 39100 270 48 202 296 0,59
Безотвальная 24027 41871 252 33,2 198 290 0,57
Комбинированная 22199 40497 208 49,5 214 266 0,55
Дифференцированная 13899 39221 300 30 234 277 0,35
4.3 Влияние систем основной обработки на рост и развитие растений
Формирование фотосннтетического аппарата. Влияние обработки почвы на формирование листового аппарата по годам исследований в значительной степени зависело от условий влажности и плотности почвы. В поле вики в большинстве лет по отвальной обработке они складывались более благоприятными. Поэтому, данные наблюдений за формированием листового аппарата растений вики на фоне без и с применением удобрений в среднем за 1998-2000 гг. показывают, что отвальная система основной обработки способствовала лучшему его развитию на обоих фонах питания растений (табл. 8).
Таблица 8 — Формирование листового аппарата растений вики и ячменя в зависимости от системы основной обработки почвы (1998-2000 гг.)
Показатель, ед. измерения Обработка почвы Культура
Вика | Ячмень
без удобрений с удобрениями без удобрений
Среднедневная площадь одного растения за вегетацию, см2 Отвальная 69,2 81,7 55,1
Безотвальная 60,8 64,9 62,5
Средняя площадь листьев, тыс.м'Уга Отвальная 12,4 15,8 21,1
Безотвальная 12,2 14,6 21,0
Фотосинтетический потенциал (ФСП) за вегетацию, тыс.м2/га дн Отвальная 649,7 823,5 1044,6
Безотвальная 625,9 739,5 1078,1
Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ), г. сух. вещества на 1м2 листьев в сутки Отвальная 17,2 14,57 15,14
Безотвальная 15,61 13,92 14,3
Накопление растениями сухого вещества, кг/га Отвальная 9582 9727 16217
Безотвальная 8892 10522 15370
Среднедневная поверхность листьев была по вспашке выше, чем по безотвальной обработке стойками СибИМЭ на 12-20%, фотосинтетический потенциал (ФСП) за вегетацию на 3,7-10,0%, чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) на 4,7-10,2%. Причем на фоне с удобрениями разница в пользу вспашки была более значительной, что говорит о лучшем использовании здесь удобрений. В поле ячменя обработка почвы не оказала значительного влияния на формирование листьев.
Формирование симбиотического аппарата в посевах вики. Исследованиями установлено, что в ранний период вегетации в среднем за 1998-2000 гг. безотвальная обработка способствовала более интенсивному, чем вспашка формированию симбиотического аппарата вики на фоне естественного плодородия и на фоне применения удобрений (табл. 9).
По безотвальной обработке масса клубеньков в фазу 5-7 листьев была выше на 6,2-6,6 кг/га или на 17,0-18,3%, их количество - на 7,8-9,0%.
Таблица 9 — Динамика формирования симбиотического аппарата вики в зависимости от системы основной обработки почвы (1998-2000 гг.)
Система ос- Показатели, единицы измерения Фаза развития АСП за ве-
новной обра- ветвление полная гетацию,
ботки почвы спелость кг. сут/га
Без внесения минеральных удобрений
Отвальная, Масса клубеньков, г/100 растений 2,15 0,60 -
ПН-4-35 на Масса клубеньков, кг/га 38,7 14,6 1301
20-22 см Кол-во клубеньков, шт./ЮО растений 945 482 -
Безотвальная, Масса клубеньков, г/100 растений 2,35 0,58 -
ЛП-0,35 на Масса клубеньков, кг/га 45,3 11,9 1178
20-22 см Кол-во клубеньков, шт./ЮО растений 1039 740 -
С внесением минеральных удобрений
Отвальная, Масса клубеньков, г/100 растений 1,51 0,62 -
ПН-4-3 5 на Масса клубеньков, кг/га 33,9 16,1 1058
20-22 см Кол-во клубеньков, шт./ЮО растений 802 370 -
Безотвальная, Масса клубеньков, г/100 растений 1,77 0,17 -
ЛП-0,35 на Масса клубеньков, кг/га 40,1 3,40 1031
20-22 см Кол-во клубеньков, шт./ЮО растений 865 374 -
Внесение минеральных удобрений замедляло формирование симбиотического аппарата вики по отвальному и безотвальному фону обработки. Масса клубеньков на 100 растений на фоне без удобрений в фазу 5-7 настоящих листьев была выше в среднем за 1998-2000 гг. на 24,7-29,8%, количество на 15,116,7%. Активный симбиотический потенциал (АСП) за вегетационный период на фоне без удобрений был выше на 12,4-18,7%.
5 ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СИСТЕМЫ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
5.1 Засоренность посевов
В зернопаровом севообороте при использовании химических средств защиты посевы сельскохозяйственных культур имели слабую степень засорения
по всем изучаемым системам основной обработки, при этом с удалением культуры от пара степень засорения увеличивается с 7,6-9,5 шт./м2 на озимой ржи, до 47,8-76,3 шт./м2 в поле ячменя. В среднем по зернопаровому севообороту системы обработки с включением безотвальной и мелкой обработки увеличивали общую засоренность посевов зерновых и зернобобовых на 8,5-20,8 шт./м2 и на 2,9-4,7% к биомассе по сравнению со вспашкой. Наиболее засоренными были посевы при безотвальной системе обработки. Нарастание засоренности происходило в основном за счет малолетних, однодольных, устойчивых к гербицидам группы 2,4 Д сорняков - Avena fatua, Panicum crus galli (табл. 10).
Таблица 10 - Засоренность посевов с/х культур перед уборкой в зависимости от системы основной обработки (среднее по севообороту, 1988-1993 гг.)
Система основной обработки Количество, шт./м2 Масса, в % к биомассе снопа
всего в т.ч. многолетние всего в т.ч. многолетние
Отвальная 30,2 1,85 7,3 1,42
Безотвальная 51,0 1,70 12,0 1,40
Комбинированная 38,7 2,85 10,2 1,38
Дифференцированная 39,4 1,20 10,5 1,1
5.2 Формирование вредной энтомофауны в посевах яровой пшеницы
В условиях Северного Зауралья на яровой пшенице питается более 40 видов вредных насекомых. В среднем за годы наблюдений общее количество насекомых за учетный период было большим на вариантах безотвальной обработки - 148,3-222,3 экз./на 100 взмахов сачком или на 7,4-16,0% больше, чем при отвальной обработке почвы.
Наиболее вредоносными являются внутристеблевые вредители - яровая и шведские мухи, стеблевые блошки, суммарная численность личинок которых за 20 лет наблюдений 10 раз превышала экономический порог вредоносности (ЭПВ), три раза была равна его значению.
Среди внутристеблевых вредителей основная доля приходится на стеблевых блошек и яровых мух, которые в большей степени приурочены к безотвальным и минимальным системам обработки почвы. Это объясняет тенденцию преимущественного заселения посевов внутристеблевыми вредителями на фонах с безотвальной и плоскорезной обработками.
Шведская муха преобладала по отвальной обработке. Численность хлебной полосатой блошки в среднем за 1996-2000 гг. составляла 64-85 экз./м2 (при ЭПВ 300-600 экз./м2).
В среднем за годы исследований хлебной полосатой блошкой в большей степени заселялись варианты ресурсосберегающих систем основной обработки почвы - на 26,3-61,5%, что при значительно уступающих ЭПВ количественных показателях популяции не является регламентирующим показателем фитосани-тарного состояния для ресурсосберегающих систем обработки почвы. Системы
основной обработки не имели решающего значения для развития популяции пшеничного трипса, которая не превышала ЭПВ (40-50 личинок на колос).
5.3 Развитие корневых гнилей
Стабилизацию в распространении и развитии корневых гнилей при различных системах обработки почвы Н.В. Абрамов (1992), А.Н. Власенко (1994) на основании своих исследований объясняют тем, что сохранение пожнивных остатков при плоскорезных и минимальных обработках способствует интенсивному размножению антагонистов вредителей и болезней, выполняющих фи-тосанитарную роль.
По данным исследований в среднем за 1996-2000 гг., почвозащитные ресурсосберегающие системы основной обработки почвы, в целом не ухудшают фитосанитарное состояние посевов пшеницы по корневым гнилям (табл. 11).
Таблица 11 - Поражение яровой пшеницы корневыми гнилями при различных _системах основной обработки почвы (1996-2000 гг.)_
Система основной обработки почвы Распространение, % Развитие, %
фаза кущения перед уборкой фаза кущения перед уборкой
Отвальная 5,6 42,8 1,5 20,2
Безотвальная 4,2 32,2 1,2 14,3
Комбинированная 3,2 42,3 0,9 18,4
Дифференцированная 4,2 37,2 1,1 15,4
Плоскорезная 7,0 41,4 1,9 19,3
6 ПРОДУКТИВНОСТЬ ПАШНИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
6.1 Урожайность сельскохозяйственных культур, продуктивность
севооборота
На фоне комплексной химизации в среднем за 1988-2007 гг. различные системы обработки обеспечивали получение урожайности зерновых и зернобобовых культур, выход зерна с 1 га севооборотной площади близкой варианту отвальной системы обработки (табл. 12).
Системы обработки почвы с элементами минимизации: безотвальная, комбинированная, дифференцированная, с применением безотвального рыхления стойками СибИМЭ на 20-22 см, культиватора КПЭ-3,8 на 12-14 см, дискования БДТ-2,5 на 10-12 см в засушливые и благоприятные по увлажненности годы обеспечивают равную отвальной системе обработки продуктивность зернопа-рового севооборота. В годы близкие по увлажнению к среднемноголетним, данные системы обработки снижали выход зерна на 0,08-0,11 т/га.
Ресурсосберегающие системы обработки на фоне без применения удобрений снижают урожайность повторных посевов зерновых — пшеницы по зерновому предшественнику на 0,18-0,35 т/га и обеспечивают равную контролю ее
урожайность на фоне применения удобрений. Независимо от фона применения удобрений обеспечивают равную варианту вспашки урожайность озимой ржи (по пару), зернобобовых, ячменя (по зернобобовым), на которых условия азотного питания были более благоприятны, чем при возделывании зерновых по зерновым.
Таблица 12 — Урожайность сельскохозяйственных культур зернопарового севооборота в зависимости от систем основной обработки почвы в годы __с различной увлажненностью_
Система основной Урожайность, т/га Выход зерна,
обработки озимая пшеница зерно- ячмень т/га с/о
рожь бобовые площади
В среднем за 1988-2007 гг.
Отвальная 3,53 2,84 1,77 3,17 2,26
Безотвальная 3,45 2,76 1,68 3,23 2,22
Комбинированная 3,44 2,74 1,68 3,12 2,20
Дифференцированная 3,51 2,79 1,78 3,10 2,24
НСР05 0,18 0,33 0,16 0,18
В среднем за близкие к среднемноголетним годы
Отвальная 3,70 2,66 1,80 3,28 2,29
Безотвальная 3,50 2,68 1,71 3,05 2,19
Комбинированная 3,59 2,57 1,70 3,06 2,18
Дифференцированная 3,72 2,50 1,83 3,00 2,21
НСР05 0,37 0,17 0,18 0,34
В среднем за засушливые годы
Отвальная 2,87 1,75 1,63 2,29 1,71
Безотвальная 3,01 1,63 |_ 1,47 2,46 1,71
Комбинированная 2,91 1,58 1,52 2,33 1,67
Дифференцированная 2,93 1,68 1,63 2,35 1,72
НСР05 0,32 0,20 0,32 0,32
В среднем за благоприятные годы
Отвальная 3,96 4,10 1,90 4,09 2,81
Безотвальная 3,79 3,94 1,92 4,31 2,79
Комбинированная 3,78 4,06 1,86 4,10 2,76
Дифференцированная 3,87 4,14 1,91 4,09 2,80
НСР05 0,19 0,08 0,18 0,25
6.2 Качество зерна
По данным определения технологических качеств зерна в среднем за 19982004 гг. изучаемые системы основной обработки почвы обеспечивали получение зерна пшеницы с показателями качества близкими к базисным, позволяющим оценить его по большинству признаков как ценное.
Из изучаемых факторов наиболее сильное влияние на качество зерна оказывали удобрения. Зерно пшеницы по удобренному фону имело стекловид-ность большую, чем на неудобренном фоне на 7-22%. Увеличение содержания клейковины от применения удобрений составило 2,78-5,68%.
Отвальная система обработки обеспечивала получение зерна с лучшими показателями качества по стекловидности и клейковине.
Безотвальные глубокие и мелкие обработки снижали стекловидность на фоне без удобрений на 3-13%, на фоне с удобрениями на 4-10% по сравнению с вариантом вспашки. Содержание клейковины снижалось при этом, соответственно, по фонам удобрений на 0,94-2,90% и 0,76-2,97%. Наиболее близкие, практически равные варианту вспашки показатели качества зерна были по варианту основной обработки дисковой бороной (табл. 13).
Таблица 13 - Влияние основной обработки почвы на технологические _показатели качества зерна пшеницы (1998-2004 гг.)_
Основная обработка почвы Натура, г/л Стекловидность, % Содержание клейковины,% Качество клейковины, ед. ИДК-1
б/у' с/у б/у с/у б/у с/у б/у с/у
ПН-4-35 на 20-22 см (ежегодно) 753 751 63 79 22,11 26,31 53 54
Стойки СибИМЭ на 20-22 см (ежегодно) 757 756 52 70 19,21 23,34 48 55
Стойки СибИМЭ на 20-22 см (комбинированно) 761 760 60 71 21,17 23,95 50 55
БДТ-2,5 на 10-12 см (ежегодно) 753 756 68 75 22,75 25,55 53 62
КПЭ-3,8 на 12-14 см (ежегодно) 756 749 58 69 20,11 24,22 48 54
КПЭ-3,8 на 12-14 см (дифференцированно) 757 758 50 72 19,63 25,49 48 61
* б/у - без удобрений, с/у - с удобрениями.
Для получения качественного зерна на фоне без удобрений и низкого уровня их применения в качестве основной обработки необходима отвальная система обработки. Для получения зерна с высокими хлебопекарными качествами необходимо применение удобрений. Соблюдение этого условия особенно важно при применении безотвальной обработки, так как содержание нитратного азота в пахотном слое по безотвальной обработке в среднем за 1997-2006 годы содержится к периоду поссва-всходов на 13-29% меньше по сравнению с вариантом вспашки.
7 БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Применение систем основной обработки с использованием мелких и глубоких безотвальных обработок, поверхностной обработки увеличивало производительность труда — затраты времени на обработку 1 га составляли по ним 21,2-90,8% к контролю, а по мелкой плоскорезной и дифференцированной на 21,2-47,4%; снижало расход топлива на 1,0-7,5 кг/га (7,4-56%) и суммарные затраты энергии на основной обработке на 7,0-56,2%. Технологии возделывания при использовании для основной обработки почвы плугов со стойками СибИ-МЭ, культиваторов КПЭ-3,8, тяжелой дисковой бороны БДТ-2,5, обеспечивали
19
равную продуктивность севооборота, при этом в структуре затрат совокупной энергии затраты на основную обработку не являются преобладающими (2,39,5%), а различия в затратах на обработку между вариантами в общей структуре затрат еще ниже (0,4-5,6%), поэтому и показатели энергетической и экономической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур при различных системах основной обработки почвы были также довольно близкими и зависели в основном от уровня продуктивности пашни.
Наиболее эффективными в среднем за годы исследований были определены плоскорезная, дифференцированная системы основной обработки почвы, а также чередование глубоких отвальных и безотвальных обработок с мелкими обработками.
При самых низких затратах энергии на основную обработку они обеспечивали выход валовой энергии равный варианту вспашки. По данным системам обработки энергетический коэффициент на фоне без удобрений повышался на 0,09-0,13 ед. (3,1-4,4%), приращение валовой энергии на 146-393 МДж (0,61,8%), чистый доход с 1 га севооборотной площади на 38-136 руб./га (0,6-3,6%) (табл. 14). На фоне применения удобрений указанные системы обработки по эффективности были близки отвальной системе обработки.
Таблица 14 - Биоэнергетическая и экономическая оценка основной обработки почвы в зернопаровом севообороте (1996-2007 гг.)
Система основной обработки Показатели эффективности на 1 га севооборотной площади
выход зерна, т/га приращение валовой энергии, ГДж условно чистый доход, руб. себестоимость зерна, руб./т. энергетический коэффициент
с удоб без удоб с удоб без удоб с удоб без удоб с удоб. без удоб. с удоб без удоб.
Отвальная 2,38 2,01 17,8 21,6 6414 7758 3144 1983 1,86 2,95
Безотвальная 2,31 1,93 17,0 20,5 6103 7391 3201 2017 1,82 2,90
Комбинированная 2,30 1,96 16,6 21,0 5972 7558 3236 2014 1,80 2,91
Дифференцированная 2,33 2,01 17,4 21,9 6278 7899 3161 1925 1,85
Плоскорезная 2,30 1,98 17,2 21,7 6178 7809 3158 1899 1,85 3,08
Дискование 2,28 1,93 16,5 20,4 5932 7344 3256 2034 1,80 2,87
Чередование ПН-4,35, БДТ-2,5 2,37 1,99 17,7 21,3 6376 7659 3146 1987 1,86 2,94
Чередование ЛП-0,35, БДТ-2,5 23,0 1,98 16,7 21,3 6010 7654 3222 1975 1,81 2,96
Чередование ПН-4,35, КПЭ-3,8 2,34 1,97 17,5 21,2 6312 7617 3158 1974 1,85 2,96
Затраты на проведение основной обработки почвы в расчете на 1 тонну зерна по этим системам обработки были ниже на 122-290 МДж или на 46,0104,4 руб./т, что на 27,7-55,6% меньше, чем при отвальной системе обработки и составляли 44,4-72,3% по отношению к ней.
Наибольшее снижение чистого дохода на 414-482 руб./га или на 5,3-7,5% по сравнению со вспашкой было при системе обработки с ежегодным дискованием БДТ-2,5 на 10-12 см.
8 ОПТИМИЗАЦИЯ РАННЕВЕСЕННЕЙ И ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТОК ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЗЕРНОВЫХ
8.1 Влияние ранневесенней обработки почвы на сохранение и расход влаги в допосевной период и урожайность пшеницы
В результате исследований эффективности ранневесенних приемов обработки почвы по закрытию влаги при возделывании пшеницы установлено, что своевременное боронование (закрытие влаги) на темно-серых лесных почвах с запасами влаги 0-20 см слоя почвы 26-43 мм (58-95% от НВ) и 125-174 мм (84100% от НВ) метрового слоя при недостаточной обеспеченности осадками 2-й декады мая (0-71% от среднемноголетних значений) уменьшало интенсивность испарения с поверхности почвы в первые 15 дней после его проведения на 22,152,4% по сравнению с вариантом без боронования.
При ранневесеннем закрытии влаги в условиях хорошей увлажненности поверхностного слоя почвы (80-95% от НВ) наиболее эффективное сохранение влаги обеспечивает обычное боронование БЗСС-1,0 в 4 следа. Применение при бороновании шлейфов и последующего прикатывания способствует снижению расхода влаги на испарение (на 3,8-6,9 мм или на 32,2-58,4% за 10 дней) по сравнению с обычным боронованием лишь при повторном закрытии влаги (через 10-15 дней после 1-го, конец 1-й декады мая).
Потери влаги на испарение из метрового слоя почвы за период от 1-го боронования до посева достигают 20,6%, при этом расход влаги компенсируется осадками в этот период лишь на 56%, 44% - за счет почвенной влаги.
По сравнению с обычным боронованием изучаемые приемы закрытия влаги на темно-серой лесной почве не оказали существенного влияния на урожайность, но запаздывание с боронованием на 10-15 дней от оптимального срока в отдельные годы приводило к снижению урожайности до 0,6 т/га, что указывает на большую роль своевременного боронования при ранневесенней обработке полей.
8.2 Совершенствование ресурсосберегающей технологии предпосевной обработки почвы и посева
Влияние технологий предпосевной обработки на агрофизические свойства почвы. Исследованиями установлено, что минималнзация предпосевной обработки почвы способствовала сохранению почвенной влаги (табл. 15).
Влагосберегающий эффект увеличивался при уменьшении интенсивности и количества обработок, глубины рыхлеиия и оборачивания верхнего слоя почвы. В среднем за 1997-1999 гг. в период посев-кущение культивация в один след способствовала дополнительному сохранению 2,1-4,4 мм влаги в 0-30 см слое почвы, что на 5,4-27,5% выше, чем на контроле - с культивацией в 2 следа.
Наиболее влагосберегающей была технология предпосевной обработки с боронованием в 4 следа, которая позволяла сохранить в период посев-кущение на 4,6-11,2 мм влаги или на 11-91% больше, чем контрольный вариант.
Эффективность влияния довсходового боронования на запасы влаги увеличивалась на вариантах технологий предпосевной обработки с более высокой интенсивностью рыхления (культивации в 2 и в 1 след).
Таблица 15 - Запасы продуктивной влаги 0-30 см слоя почвы в зависимости от технологий предпосевной обработки и ухода за посевами __яровой пшеницы, мм (1997-1999 гг.)_
Предпосевная обработка Посев | Всходы Кущение
без довсходового боронования без довсход. боронования с боронов. до всходов
Культивация в 2 следа 42,6 23,9 9,8 16,0
Культивация в 1 след 44,9 26,0 11,0 20,4
Боронование в 4 следа 47,2 35,1 18,7 16,3
Так, (в среднем за 1997-1999 гг.) на варианте культивации в 2 следа довсходовое боронование увеличивало запасы влаги 0-30 см слоя в фазу кущения на 63% на варианте культивации в 1 след на 85% и было неэффективным по боронованию в 4 следа.
Минимализация предпосевной обработки способствовала оптимизации режима сложения пахотного слоя почвы. Культивация в 1 след, боронование в 4 следа за счет снижения количества проходов агрегатов снижали плотность 0-30 см слоя почвы (табл. 16).
Таблица 16 - Плотность почвы в зависимости от технологии предпосевной обработки и ухода за посевами, г/см3 (1997-1999 гг.)
Предпосевная обработка Уход за посевами После посева Выход в трубку
0-20 0-30 0-20 0-30
Культивация в 2 следа без довсход. боронования 1,27 1,31 1,32 1,37
с боронованием 1,30 1,32
Культивация в 1 след без довсход. боронования 1,27 1,30 1,33 1,36
с боронованием 1,26 1,28
Боронование в 4следа без довсход. боронования 1,26 1,28 1,40 1,39
с боронованием 1,26 1,27
В различные по увлажнению годы при запасах влаги 0-30 см слоя почвы после посева 40-64 мм (64-100% от НВ) при проведении довсходового бороно-
вания, ресурсосберегающие технологии предпосевной обработки до периода выхода в трубку-колошение обеспечивали снижение плотности 0-20 см слоя почвы на 0,04-0,07 г/см3, 0-30 см слоя на 0,01-0,05 г/см3 (в среднем за 1997-1999 гг.) по сравнению с контрольным вариантом.
Довсходовое боронование в значительной степени способствовало оптимизации режима сложения почвы. Эффективность и значимость влияния довсходового боронования увеличивается по мере повышения уровня минимализации предпосевной обработки. В среднем за 1997-1999 гг. в слое почвы 0-20 и 0-30 см довсходовое боронование снижало плотность на контроле-культивации в 2 следа на 0,02-0,05 г/см3, по культивации в 1 след на 0,07-0,08 г/см3, по боронованию в 4 следа на 0,12-0,14 г/см3.
Влияние мнннмализации предпосевной обработки почвы на урожайность, энергетическую и экономическую эффективность возделывания яровой пшеницы. С сокращением числа и глубины предпосевной обработки почвы, а также на вариантах без применения гербицидов возрастала значимость проведения довсходового боронования. При использовании гербицидов проведение данного приема повышало урожайность пшеницы в среднем за годы с различной увлажненностью на 0,11-0,22 т/га, на фоне без гербицидов на 0,120,40 т/га. В 1997 году, соответственно, по фонам защиты на 0,27-0,57 и 0,480,62 т/га.
Эффективность применения гербицидов увеличивается по мере усиления минимализации предпосевной обработки и засушливости вегетационного периода. Так, на фоне без использования довсходового боронования обработка гербицидами способствовала повышению урожайности пшеницы в среднем за засушливые и в благоприятном по увлажнению году соответственно на 0,030,40 и 0,05-0,27 т/га. Наибольшая прибавка от гербицидов 0,27-0,40 т/га была при предпосевной обработке - боронование в 4 следа (табл. 17).
Таблица 17 - Урожайность яровой пшеницы (т/га) в зависимости от технологии предпосевной обработки и ухода за посевом, г/см3 (1997-1999 гг.)
Предпосевная Без довс- + к контро- С бороно- + к контро- ;Нэт бо-
обработка ход. боро- лю от тех- ванием лю от тех- роно-
нов. гии гии вания
Без гербицида
Культивация в 2 следа 2,57 0 2,63 0 +0,06
Культивация в1 след 2,55 -0,02 2,74 +0,11 +0,19
Боронование в 4 следа 2,46 -0,11 2,71 +0,08 +0,25
С гербицидом
Культивация в 2 следа 2,63 0 2,67 0 +0,04
Культивация в 1 след 2,68 +0,05 2,89 +0,22 +0,21
Боронование в 4 следа 2,82 +0,19 2,80 +0,13 -0,02
Наиболее энергетически и экономически эффективными в годы различные по обеспеченности осадками вегетационного периода независимо от фона применения средств защиты были технологии предпосевной обработки -культивация в 1 след и боронование в 4 следа с последующим довсходовым бо-
ронованием. Увеличивая производительность в 2-2,4 раза, снижая расход горючего на 28,6-50% (2,0-3,5 кг/га), в среднем за годы исследований они повышали энергетический коэффициент на 0,08-0,16 ед. или на 5,1-10,2%, чистый доход (в ценах 1999 г.) на 210-412 руб./га или на 14,8-28,0%, снижали себестоимость 1 тонны зерна на 49-91 руб. или на 4,9-9,2% по сравнению с вариантом технологии с культивацией в 2 следа без довсходового боронования (табл. 18). Определены условия влагообеспеченности, плотности почвы, защиты растений, обеспечение которых необходимо для успешного применения этой технологии: уровень запасов продуктивной влаги 0-30 см слоя более 64% от полевой влаго-емкости, применение довсходового боронования, гербицидов. Боронование как прием предпосевной обработки почвы по зяби является перспективным приемом в сроки до появления всходов сорняков.
Таблица 18 — Энергетическая и экономическая эффективность возделывания пшеницы в зависимости от предпосевной обработки почвы и _ ухода за посевами (1997-1999 гг.)__
Энергет-ий Чистый Себест-ть
Предпосевная Уход за посевами коэффициент доход, 1 т зерна,
обработка почвы руб./га руб.
Без гербицидов
Культивация в 2 следа(контроль) без довсходового боронов. 1,56 1420 992
с боронованием 1,58 1490 977
Культивация в 1 след без довсходового боронов. 1,56 1420 988
с боронованием 1,66 1690 927
Боронование в 4 следа без довсходового боронов. 1,50 1265 1030
с боронованием 1,64 1630 943
С гербицидами
Культивация в 2 следа(контроль) без довсходового боронов. 1,56 1458 989
с боронованием 1,57 1502 982
Культивация в 1 след без довсходового боронов. 1,61 1566 960
с боронованием 1,72 1870 898
Боронование в 4 следа без довсходового боронов. 1,68 1762 920
с боронованием 1,66 1716 932
Оборудование борон подрезающими лапками расширяет возможности применения их при посеве в более поздние сроки, при появлении массовых всходов сорняков.
Сравнительная оценка эффективности посевных агрегатов <<Джон Дир», «Концепт-2000», «СКП-2,1» и почвообрабатывающего агрегата «Ли-дер-4». Совмещение операций предпосевной обработки почвы и выравнивания при использовании агрегата «Лидер-4», замена предпосевной культивации боронованием в 4 следа, посев сеялкой-культиватором СКП-2,1, способствовало увеличению производительности работ и посева на 16-34%, снижению расхода горючего на 14-48%, суммарных затрат совокупной энергии на посев на 1327%.
При использовании отечественной техники по зяби и по необработанной с осени стерне при средних сроках сева наиболее устойчивые положительные результаты по урожайности, по показателям энергетической и экономической эффективности получены по технологии с использованием в предпосевной обработке агрегатов с культиваторами КПЭ-3,8, оборудованных узкими стойками с последующим боронованием и агрегата «Лидер-4» с катками выравнивателями, посевом СЗП-3,6, прикатыванием и довсходовым боронованием.
Урожайность пшеницы с этими технологиями была выше, чем при традиционной на 0,07-0,30 т/га и на 0,53-0,76 т/га по сравнению с сеялкой СКП-2,1 (табл. 19). Энергетический коэффициент был выше в сравнении с традиционной технологией на 4,1-11,6%, чистый доход на 5,2-18,4% в сравнении с посевом СКП-2,1, соответственно, на 22-31% и на 41-61%.
Сравнительное изучение технологий предпосевной обработки и посева при возделывании зерновых с использованием современных орудий нового поколения - посевных комплексов «Джон Дир», «Концепт-2000» со стрельчатыми подрезающими лапами в агрегате с тракторами «Джон Дир 9420» и «Бюлер-437» показало, что данные технологии обеспечивали необходимые условия по подготовке почвы к посеву, заделку семян на заданную глубину, равномерность их распределения в почве. Обеспечивали благоприятный режим сложения и влажности пахотного слоя почвы.
Таблица 19-Биоэнергетическая эффективность возделывания пшеницы в зависимости от предпосевной обработки и посева, _аграрный колледж «Ялуторовский», 2003 г
Предпосевная обработка и посев
Традиционная, КПЭ-3,8, боронование, посев СЗП-3,6, прикатыванне
КПЭ-3,8 с узкими стойками, боронование, посев СЗП-3,6, прикатывание
«Лидер-4» с катками КВ-4, посев СЗП-3,6, прикатывание _
Боронование в 4 следа БЗСС-1,0, посев СЭП-3,6, прикатывание
Посев СКП-2,1
I НСРоз_
Урож-ть, т/га
Условно чистый доход,
руб-
Энергетический К0Эф-1ГГ
по зяби
2,61
2,91
2,41
2,15 0,28
5035
5962
5295
4504
3700
2,66
2,97
2,77
2,53
2,26
Урож-ть, т/га
Условно чистый доход, РУб.
Энергетический коэф-нт
по необработанной с осени пашне
2,54
2,79
2,74
2,19 0,23
5047
5819
5706
4051
2,80
3,08
3,07
2,49
Применение комплексов обеспечивало получение урожайности на уровне традиционной технологии при увеличении производительности работ по предпосевной обработке почвы и посеву на 145%, снижению затрат живого труда на
25
77,5%, расхода ГСМ на 40,8-52,7%, суммарных затрат на проведение посевных работ на 44,1-49,1%. Способствовали уменьшению доли затрат на проведение посевных работ в расчете на 1 тонну зерна на 42,1-48%. Результаты их производственных сравнительных с традиционной технологией испытаний следует считать положительными.
Считаем, что посевные комплексы «Джон Дир», «Концепт-2000», оборудованные стрельчатыми лапами имеют хорошую перспективу для широкого применения в производстве, эффективность посевных комплексов будет возрастать по мере улучшения условий выравненное™ пашни.
ВЫВОДЫ
1. Влага в северной лесостепи Западной Сибири является одним из основных лимитирующих факторов эффективного плодородия. При высокой вероятности майско-июньской засушливости (57 и 47% лет) характерен крайне неравномерный суммарный расход влаги, 28-37% которого приходится на период посев-кущение зерновых при отрицательном балансе 31-43%.
2. В весенний период глубокие отвальные и безотвальные обработки создавали одинаковые условия увлажнения метрового слоя почвы. Мелкие обработки - плоскорезная КПЭ-3,8 на 12-14 см и дискование БДТ-2,5 на 10-12 см -снижали запасы влаги в метровом слое по сравнению с глубокими обработками на 6,7-11,2 мм, обеспечивая равные варианту вспашки условия влагообеспечен-ности в течение вегетации в слое почвы 0-30 см. При этом зерновыми культурами наиболее экономно влага используется по дифференцированной и комбинированной системам обработки.
3. Темно-серая лесная тяжелосуглинистая почва находится в близком к оптимальному режиму сложения пахотного слоя лишь в период посева-всходов, в более поздний период относительно благоприятный режим сложения сохраняется только в слое 0-10 см. Безотвальная и плоскорезная обработки вели к переуплотнению 10-30 см слоя почвы в период посева и кущения на 0,03-0,09 г/см3. Применение безотвальных и мелких обработок обеспечивало формирование благоприятного режима сложения при параметрах плотности 1,12-1,26 г/смэ и влажности 10,4-21,4% (66-74% от НВ) пахотного слоя почвы перед обработкой.
4. Длительное применение ресурсосберегающих систем основной обработки оказывало положительное влияние на структуру пахотного слоя почвы и ее качество. Дифференцированная, плоскорезная и поверхностная обработки способствовали улучшению качественного соотношения фракций, увеличивая содержание агрономически ценной фракции 0,25-10,0 мм на 12,8-17,4% за счет уменьшения на 12,6-17,3% комочков размером более 10 мм. Способствовали повышению содержания водопрочной структуры наиболее ценной ее фракции (10,0-1,0 мм) на 9,8-18,1%.
5. Обработка почвы плугом со стойками СибИМЭ на 20-22 см, КПЭ-3,8 на 12-14 см в среднем за годы с различными условиями по плотности и влажности почвы повышали ее фильтрационную способность в 4,2 и 3,2 раза соответст-
вепно по сравнению со вспашкой. Почва без основной обработки снижала водопроницаемость на 12-89%.
6. Обработки почвы без оборота пласта обеспечивали более благоприятный температурный режим пахотного слоя в период вегетации. В сухие и близкие к среднемноголетним годы способствовали снижению температуры пахотного слоя в июне и июле на 2,4-3,5°С. В августе, наоборот, в сухие годы наблюдалось повышение температуры на 1,2-1,5°С.
7. Применение комбинированной системы основной обработки в течение 3-х ротаций пятипольного зернопарового севооборота на фоне минеральных удобрений N80 Р80 К69 способствовало увеличению содержания гумуса в пахотном 0-20 см слое почвы на 0,38%, в слое 20-40 на 1,66% к исходному его содержанию. Безотвальная обработка, увеличивая содержание гумуса в пахотном слое на 1,11%, снижала его содержание в слое 20-40 см. Отвальная система обработки на данном агрофоне не оказывала значительного влияния на содержание гумуса.
8. Энергосберегающие системы основной обработки почвы способствуют накоплению нитратного азота в чистом пару. К возобновлению вегетации озимой ржи при дифференцированной системе обработки в слое почвы 0-20 см нитратного азота было больше на 6,13 мг/кг (на 52,5%) по сравнению с традиционной отвальной системой основной обработки. Обработка почвы без оборота пласта после зерновых предшественников приводит к снижению содержания нитратного азота в пахотном слое на 12,0-29,4%, в слое почвы 10-40 см на 16,533,5%. Изучаемые системы обработки оказывали равнозначное влияние на содержание подвижных форм фосфора и калия в слое почвы 0-20 см. Длительное применение безотвальных и мелких обработок приводит к дифференциации профиля почвы по снижению содержания в слое почвы 20-40 см Р205 на 23,550,8%, К20 на 17,5-26,5%.
9. Исследования биологического состояния почвы показали, что преимущественно безотвальные и мелкие системы основной обработки ведут к накоплению негативных явлений в изменении микробиологического и ферментативного состава темно-серой лесной почвы. Происходит накопление микробиологических грибов рода Fusarium и Penicillum, вызывающих токсикоз почвы, грибного возбудителя корневой гнили Bipolaris sorokiniana и актиномицетов.
10. Системы обработки почвы с включением безотвальной и мелкой обработки в среднем по зернопаровому севообороту увеличивали общую засоренность посевов зерновых и зернобобовых на 8,5-20,8 шт./м2 и на 2,9-4,7% к биомассе по сравнению со вспашкой; увеличение засоренности по энергосберегающим системам обработки почвы происходит за счет малолетних, однодольных устойчивых к гербицидам группы 2,4 Д, сорняков (овсюг, куриное просо).
11. Отвальная система обработки способствовала более интенсивному формированию фотосинтетического аппарата растений вики, повышая среднедневную площадь листьев одного растения на 12-20%, фотосинтетический потенциал на 3,7-10,0%. По вариантам основной обработки не отмечалось различий на формирование листьев ячменя.
12. Безотвальная система обработки в ранний период вегетации вики, способствовала более интенсивному, чем вспашка формированию симбиотическо-го аппарата. Масса клубеньков была выше на 17,0-18,3%, количество - на 7,89,0%. Внесение минеральных удобрений замедляло формирование симбиотиче-ского аппарата вики по массе на 24,7-29,8%, по количеству - на 15,1-16,7%.
13. В условиях северной лесостепи Тюменской области наиболее вредоносными представителями энтомофауны являются внутристеблевые вредители: яровая и шведская мухи, стеблевые блошки из которых основная доля приходится на стеблевых блошек, в большей степени приуроченных к безотвальным системам обработки почвы. Это объясняет тенденцию преимущественного заселения посевов внутристеблевыми вредителями на фонах с безотвальной и плоскорезной обработкой. Системы основной обработки почвы не имели решающего значения для развития популяций хлебной полосатой блошки и пшеничного трипса, количественные показатели которых значительно уступали
эпв.
14. Почвозащитные ресурсосберегающие системы основной обработки не ухудшали фитосанитарное состояние посевов по развитию и распространению корневых гнилей, благодаря биологическому равновесию обусловленного усилением активности антагонистической микрофлоры.
15. На фоне комплексной химизации различные системы обработки в зер-нопаровом севообороте обеспечивали получение урожайности, выход зерна с 1 га севооборотной площади и его качество близких варианту вспашки. При этом ресурсосберегающие системы обработки на фоне без применения удобрений вели к снижению урожайности повторных посевов зерновых - пшеницы по зерновому предшественнику на 0,18-0,35 т/га и обеспечивали равную варианту вспашки ее урожайность на фоне применения удобрений. Независимо от фона применения удобрений обеспечивают равную варианту вспашки урожайность озимой ржи (по пару), зернобобовых, ячменя (по зернобобовым), на которых условия азотного питания были более благоприятны, чем при возделывании зерновых по зерновым.
16. Отвальная система обработки почвы обеспечивала получение зерна пшеницы с лучшими показателями по стекловидности и клейковине. Безотвальные глубокие и мелкие обработки снижали стекловидность на 3-13%, содержание клейковины на 1-3% по сравнению с вариантом вспашки. Наиболее сильное влияние на качество зерна оказывали удобрения, увеличивая стекловидность на 7-22%, содержание клейковины на 3-6%.
17. Наиболее эффективными из ресурсосберегающих систем обработки в среднем за годы исследований были плоскорезная, дифференцированная системы основной обработки, а также чередование глубоких отвальных и безотвальных обработок с мелкими обработками. Энергетический коэффициент на фоне без удобрений повышался на 0,09-0,13 ед. (3,1-4,4%), чистый доход с 1 га севооборотной площади на 0,6-3,6% по сравнению с отвальной системой обработки. На фоне применения удобрений указанные системы по эффективности были также близки отвальной системе обработки. Затраты на проведение основной обработки в расчете на 1 тонну зерна по этим системам обработки были
ниже на 122-290 МДж/т или на 46,0-104,4 руб./т, что на 27,7-55,6% меньше, чем по отвальной системе обработки.
18. Наиболее эффективным приемом ранневесенней обработки почвы с целью сохранения почвенной влаги по зяби является боронование в 4 следа, своевременное проведение которого уменьшает интенсивность испарения с поверхности почвы на 22,1-52,4% в сравнении с незабороненным фоном. Применение борон оборудованных шлейфами и прикатывание при повторном бороновании, сокращает расход влаги на испарение по сравнению с обычным боронованием на 32-58%.
19. Установлена эффективность минимализации предпосевной обработки почвы особенно ранних сроков сева (до появления сорняков) по зяблевой обработке с применением культиватора КПС-4,0, зубовой бороны БЗСС-1,0, зубовой бороны с подрезающими лапками с последующим посевом дисковыми сеялками. При увеличении производительности на предпосевной обработке в 22,4 раза, снижении расхода горючего на 28,6-50% (2,0-3,5 кг/га), урожайность увеличивалась в среднем на 0,13-0,22 т/га, энергетический коэффициент на 0,08-0,16 ед. (5,1-10,2%), чистый доход на 14,8-28% за счет лучшего сохранения влаги и наиболее благоприятного режима сложения почвы по сравнению с традиционной технологией. Данные приемы эффективны при уровне запасов продуктивной влаги 0-30 см слоя более 64% от НВ, проведении довсходового боронования, применении гербицидов.
20. По зяби и по необработанной с осени стерне при средних сроках сева наиболее устойчивые положительные результаты по урожайности, по показателям энергетической эффективности при использовании отечественной техники получены по технологии с использованием в предпосевной обработке агрегатов с культиваторами КПЭ-3,8, оборудованных узкими стойками с последующим боронованием и агрегатов «Лидер-4», посевом СЗП-3,6, прикатыванием и довсходовым боронованием. Энергетический коэффициент был выше в сравнении с традиционной технологией на 4,1-11,6%, чистый доход на 5,2-18,4%, в сравнении с посевом сеялкой-культиватором СКП-2,1 на 22-31% и на 41-61% соответственно.
21. Применение посевных комплексов «Джон Дир» и «Концепт-2000» обеспечивало получение урожайности зерновых на уровне традиционной технологии при увеличении производительности на 145%, снижении затрат живого труда на 77,5%, расхода ГСМ - на 40,8-52,7%, суммарных затрат на проведение посевных работ - на 44-49%, доли затрат на проведение посевных работ в расчете на 1 тонну зерна-на 42,1-48%.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. В целях восстановления и сохранения плодородия темно-серой лесной почвы и обеспечения устойчиво высокой продуктивности пашни при снижении затрат на основную обработку на 27,7-55,6% на 1 тонну зерна при возделыва-
нии сельскохозяйственных культур предлагается широкое использование энергосберегающих систем обработки почвы.
При комплексной химизации возделывания зерновых система основной обработки в пятипольном зернопаровом севообороте: пар, озимая рожь, пшеница, зернобобовые, ячмень должна базироваться на дифференцированной, комбинированной, комбинированно-минимальной системах основной обработки.
Дифференцированная система: обработка БДТ-2,5 на 10-12 см после уборки предшествующей пару культуры, поверхностные обработки в пару завершаемые обработкой КПЭ-3,8 на 12-14 см перед посевом и после уборки озимой ржи, вспашка ПН-4-35 на 24-26 см после уборки пшеницы (2-й по пару культуры), обработка БДТ-2,5 на 10-12 см после зернобобовой культуры под ячмень.
Комбинированная система: чередование глубоких отвальных и безотвальных обработок. Отвальная ПН-4-35 в пару, безотвальная стойками СибИМЭ под пшеницу, отвальная на 24-26 см ПН-4-35 под зернобобовые, безотвальная стойками СибИМЭ под ячмень.
Комбинированно-минимальная: чередование вспашки и дискования, вспашки и рыхления КПЭ-3,8.
В основной обработке использовать периодическую глубокую отвальную и безотвальную обработку в целях улучшения агрофизических свойств почвы, улучшения фитосанитарного состояния посевов. Данная обработка в дальнейшем будет способствовать, и создавать условия для внедрения и применения ресурсосберегающих технологий возделывания, повышению их эффективности.
2. При планировании работ по предпосевной обработке почвы и посеву необходимо придерживаться следующих рекомендаций.
В ранневесенний период при наступлении физической спелости верхнего слоя почвы в сжатые сроки провести работы по закрытию влаги.
По зяби ранневесеннее боронование зубовыми боронами в 4 следа, при повторном бороновании боронами оборудованными шлейфами сокращает потери влаги на испарение на 22-58%. На фоне комплексной химизации по зяби при ранних сроках сева, на полях с высокими запасами влаги в целях сохранения этой влаги, и отсутствии необходимости подрезания сорняков, которые еще не взошли, перспективна предпосевная обработка, выполняемая боронами БЗСС-1,0 в 4 следа с последующим посевом сеялками СЗП-3,6, прикатыванием и последующим довсходовым боронованием, где при снижении расхода горючего на 29-50% урожайность увеличивалась на 0,13-0,22 т/га, чистый доход на 1528%.
По отвальной и мелкой осенней плоскорезной обработкам зяби, на полях без осенней обработки, засоренных однолетними и многолетними сорняками после закрытия влаги эффективна предпосевная обработка комбинированными почвообрабатывающими агрегатами «Лидер-4» или КПЭ-3,8 с узкими стойками оборудованными катками выравнивателями КВ-4, с последующим посевом СЗП-3,6, прикатыванием, довсходовым боронованием. При этом на выровненных полях наиболее эффективен посев комбинированными посевными ком-
плексами типа «Джон Дир», «Концепт-2000» со стрельчатыми подрезающими лапами. Обеспечивая получение урожайности на уровне традиционной технологии доля затрат на проведение посевных работ в расчете на 1 тонну зерна снижалась на 42-48%.
ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в изданиях по списку ВАК РФ:
1. Воронова Н.Т. Агрономическая роль севооборота в Северном Зауралье / Н.Т. Воронова, Н.В. Перфильев, М.Д. Авдеенко, Н.В. Кряжева, JI.M. Бауэр // Земледелие. 1980. №10.
2. Перфильев Н.В. Совершенствование основной обработки почвы в Тюменской области / Н.В. Перфильев, М.Д. Авдеенко // Земледелие. 1995. №2. С. 10-12.
3. Перфильев Н.В. Основная обработка и гумусовое состояние темно-серых лесных почв Северного Зауралья / Н.В. Перфильев, М.Д. Авдеенко // Земледелие. 1995. №5. С. 8-9.
4. Перфильев Н.В. Обработка почвы минимальная, а выгода максимальная / Н.В. Перфильев // Земледелие. 2001. №5. С. 24.
5. Перфильев Н.В. Совершенствование агротехники зерновых в Тюменской области / Н.В. Перфильев, С.И. Шкуро, Н.В. Григорьев, А.Г. Чернов // Земледелие. 2003. №4. С. 3-4.
6. Перфильев Н.В. Основная обработка и плодородие темно-серой лесной почвы в Северном Зауралье / Н.В. Перфильев, O.A. Вьюшина // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2011. №11-12. С. 19-26.
7. Перфильев Н.В. Минимизация предпосевной обработки почвы и посева на темно-серых лесных почвах в Северном Зауралье / Н.В. Перфильев, С.И. Шкуро, И.М. Григорук, O.A. Вьюшина // Земледелие. 2013. №2 С. 22-25.
8. Перфильев Н.В. Влияние основной обработки на водный режим темно-серой лесной почвы в Северном Зауралье / Н.В. Перфильев, O.A. Вьюшина // Сибирский вестник с.-х. науки. 2013. №3. С.33-40.
9. Перфильев Н.В. Основная обработка темно-серой лесной почвы и формирование симбиотического аппарата на корневой системе вики / Н.В. Перфильев, O.A. Вьюшина // Сибирский вестник с.-х. науки. 2014. №1. С. 2531.
10. Перфильев Н.В. Эффективность систем основной обработки темно-серой лесной почвы в Северном Зауралье / Н.В. Перфильев, В. Н. Тимофеев, O.A. Вьюшина// Аграрный вестник Урала. 2014. №6. С. 19-23.
11. Перфильев Н.В. Продуктивность пашни в зависимости от системы основной обработки темно-серой лесной почвы Тюменской области / Н.В. Перфильев, JI.H. Скипин, Е.В. Гаевая // Вестник КрасГАУ. 2014. №6. С. 93-98.
12. Скипин J1.H. Параметры жизнедеятельности клубеньковых бактерий при изменении эдафических факторов / J1.H. Скипин, Н.В. Перфильев // Вестник КрасГАУ. 2014. №6. С.103-109.
Рекомендации:
13. Авдеенко М.Д. Борьба с сорняками в полевых севооборотах Тюменской области / М.Д. Авдеенко, Н.В. Перфильев // Рекомендации. СО ВАСХ-НИЛ. Новосибирск, 1985. 32 с.
14. Бурдиловский И.И. Возделывание яровой пшеницы и озимой ржи по интенсивной технологии в Тюменской области / И.И. Бурдиловский, Г.М. Пур-тов, Л.Н. Хохлов, А.Х. Кольцов, Г.А. Покручин, Н.В. Перфильев и др. // Рекомендации. СО ВАСХНИЛ, Новосибирск, 1985. 64 с.
15. Абрашин Ю.И. Зональная система земледелия в Тюменской области // Зональная система земледелия Тюменской области / Ю.И. Абрашин, М.Д. Авдеенко, Т.Д. Бабушкина, Н.В. Перфильев и др. // Рекомендации СО ВАСХНИЛ. НИИСХ Северного Зауралья. Новосибирск, 1989.444 с.
16. Перфильев Н.В. Адаптивно-ландшафтные ресурсосберегающие технологии возделывания зерновых культур в Тюменской области / Н.В. Перфильев, А.И. Кокшаров, Л.И. Гарбар // Рекомендации РАСХН СО, НИИСХ Северного Зауралья. Тюмень: изд-во «Вектор Бук», 2005. 104 с.
17. Лазарев А.П. Технология возделывания пшеницы на черноземах Ишимской равнины / А.П. Лазарев, Н.В. Перфильев // Рекомендации РАСХН Сиб. отделение, НИИСХ Северного Зауралья. Тюмень: изд-во «Вектор Бук», 2007. 48 с.
18. Перфильев Н.В. Усовершенствованные способы обработки почв в Северном Зауралье при возделывании зерновых культур / Н.В. Перфильев // Рекомендации РАСХН НИИСХ Северного Зауралья Россельхозакадемии. Тюмень, 2011. 83 с.
19. Донченко A.C. Полевые работы в Сибири в 2011 году / A.C. Донченко, Н.И. Кашеваров, В.К. Каличкин, Л.Ф. Ашмарина, Н.В. Перфильев и др. // Рекомендации / РАСХН СО. Новосибирск, 2011. 146 с.
20. Донченко A.C. Полевые работы в Сибири в 2012 году / A.C. Донченко, Н.И. Кашеваров, В.К. Каличкин, Н.В. Перфильев и др. // Рекомендации / РАСХН СО. Новосибирск, 2012. 170 с.
21. Донченко A.C. Полевые работы в Сибири в 2013 году / A.C. Донченко, В.К. Каличкин, И.М. Горобей, В.А. Гергерт, Н.В. Перфильев и др. // Рекомендации / СО Россельхозакадемии. Новосибирск, 2013. 164 с.
Научные статьи:
22. Майсямова Д.Р. Влияние сельскохозяйственных культур севооборота на микробное сообщество темно-серой лесной почвы при разных системах обработки почв / Д.Р. Майсямова, Н.В. Абрамов, Н.В. Перфильев II Вестник ТГСХА. 2008 № У4 С. 12-15.
Подписано в печать 27.06.2014 г. Тираж 120 экз. Печать трафаретная. Заказ 061. Отпечатано в печатном цехе «Ризограф» Тюменского Аграрного Академического Союза 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7
-
Перфильев, Николай Васильевич
-
доктора сельскохозяйственных наук
-
Тюмень, 2014
-
ВАК 06.01.01
- Системы основной обработки темно-серой лесной и черноземной почв в севооборотах лесостепи Тюменской области
- Влияние систем основной обработки на плодородие темно-серой лесной почвы в условиях северной лесостепи Тюменской области
- Почвозащитная и ресурсосберегающая обработка почвы в лесостепи Среднего и Южного Урала
- ПОЧВЕННО-АГРОХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ И ЭФФЕКТИВНОСТИ УДОБРЕНИЙ В ЗАУРАЛЬЕ
- Экология гумусообразования степных почв Зауралья
