Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВ ПРИ ОРОШЕНИИ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВ ПРИ ОРОШЕНИИ"

с4-ШМ

На правах рукописи

Чудив Александр Михайлович

ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОПСИ ПОЧВ ПРИ ОРОШЕНИИ

06.01.01 - общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов-2004

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники РФ, академик РАСХН, доктор технических наук, профессор Григоров Михаил Стефанович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

Медведев Иван Филиппович

кандидат сельскохозяйственных наук, Ярославский Виктор Александрович

Ведущее предприятие: ГНУ Нижне-волжский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита состоится " апреля 2004 г. ъ 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006,050.01. при ГНУ Научно-исследовательском институте сет^л го хозяйства Юго-Востока по адресу. 410010, г. Саратов, ул. Тулайкова. з седаний

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ НИИСХ Юп-

Автореферат разослан марта 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук

" К/.!-- ' *** ; »л*-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. В орошаемом земледелии Волгоградской области огромное значение доя плодородия зональных степных почв имеют их агрофизические свойства и режимы, оптимизация которых является важнейшим условием повышения плодородия и эффективного проведения оросительных мелиорации.

На почвах с плотным сложением велики потери воды из-за плохого водо-поглощения, йх трудно увлажнить на необходимую глубину, что приводит к возникновению поверхностного стока и смыва почв. Полив дождеванием почв с недостаточно водопрочной структурой ведёт к их уплотнению, появлению слитности и в конечном итоге к снижению плодородия почв и продуктивности возделываемых культур {Егоров, 1988; Григоров, 1992; Кружилин, 2000).

В орошаемых условиях решение проблемы оптимизации воднофизиче-ских свойств определяют главным образом механические обработки почв (Ярославский, 1988).

Механические обработки почвы способствуют увеличению пористости и влагоёмкосш кориеобнтаемого слоя почв, снижению количества сорняков (Курдюков, 2001) в посевах культур и интенсивности эрозионных процессов на орошаемой г;очве.

Наиболее полно решают эти задачи основные обработки почвы. Правильный подбор способа основной обработки почвы в орошаемых условиях позволяет решить проблему снижения энергетических затрат, повышения продуктивности и экологической устойчивости орошаемой пашни. Особенно большое значение для решения этих задач имеет направление, связанное с внедрением комплексов послойных н дисковых обработок почвы.

Цель исследований, .Для плотно сложенных черноземных и светло-каштановых орошаемых почв подобрать технологию механических обработок почвы, которая по сравнению с традиционными обработками позволит оптимизировать экологические показатели почвы и приведет к росту продуктивности и экономической эффективности использования орошаемой пашни. В исследовании ставились следующие задачи:

]. Дня плотно сложенных орошаемых южных черноземов н светло-каштановых почв с целью их разуплотнения и основной обработки подобран систему почвообрабатывающих орудий.

2. Выявить действие предлагаемой технологии обработки почвы на агрофизические показатели орошаемых почв.

3. Установить влияние механических обработок почвы и состава агроценоза на мешеративное и противоэрозиояное состояние орошаемой почвы.

4. Определить связь новой технологии механической обработки с продуктивностью и экономической эффективностью звена зернокормового севооборота.

Научная новизна. Впервые для маломощных южных черноземов и светло-каштановых почв Волгоградской области была разработана новая система обработки почвы по схеме - двухслойное разушотнение

; б ^ л

плоскорезом глубокорыхлителем - последующая вспашка дисковым плугом на глубину 25-27 см - дисковая предпосевная обработка пашни, способствующая достижению высокой продуктивности звеньев зернокормового севообо^юта, улучшения плодородия и экояого-меяиоративного состояния орошаемых почв.

Практическая значимость. Сочетание умеренного режима орошения и новой технологии обработки почвы на фоне улучшения плодородия и экол огического состояния обеспечивает стабильное повышение продуктивности культур: на южном черноземе от 6,7 до 16,8 %, на светло-каштановой почве соответственно от 4,3 до 14,7 %.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований с 1995 года ежегодно внедряются в АО ^Даниловское» на маломощном южном черноземе на площади 72 га и на светло-каштановой почве в учхозе «Горная поляна» на площади 36 га.

Апробация работы. Основное положение диссертационной работы доложены на международной научной конференции (Волгоград, 2002 г,), на кауч-но-практических конференциях ВГСХА (1999...2002 гг.) и на Всероссийской конференции (Саратов, 2003 г.)

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликованы 3 научные работы, I изобретение'» 2 проспекта с информационным обзором по теме.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 138 страницах компьютерного текста и содержит: введение, 4 главы, выводы и предложения производству, 17 рисунков, 28 таблиц в тексте и 12 в приложениях. Список использованной литературы включает 131 наименование, в том числе в иностранных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- оценка экологического состояния и потенциальных возможностей маломощных черноземов и светло-каштановых почв при возделывании кормовых культур в эернокормовых севооборотах на фоне умеренного режима орошения;

- дисковая вспашка на фоне разуплотнения подпахотного слоя приводит к росту влагоемкости н водопроницаемости плотно сложенных орошаемых почв, улучшению их порозности и снижению интенсивности ирригационной эрозии;

- новая технология механической обработки орошаемых черноземных и светло-каштановых почв наряду с усилением агромелиоративных свойств повышает их продуктивную способность.

Автор выражает глубокую признательность к.с.-х.н. Москвичеву А.Ю. и к.с.-х.н. Москвичеву Ю.А. за оказанную помощь в проведении эксперимента, обработке данных и завершения данной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, излагаются цель и задачи исследований, практическая значимость работы.

В главе 1 «Обоснование выбора направления исследований» приводится литературный обзор по теме и обоснование исследований.

Условия, схема и методика проведения исследований

Экспериментальную часть опытов и их производственную проверку проводили в 1989-1996 гг. на светло-каштановой почве в учхозе «Горная поляна» ВГСХА и в АО «Даниловское» Даниловского района Волгоградской области на маломощном южном черноземе.

Территория АО «Даниловское» расположена в засушливой степи Волгоградской области. Средняя температура воздуха составляет +6,0 °С. Годовое количество осадков — 392 мм. Величина гидротермического коэффициента (ГТК) составляет 0,7,

Преобладающими типами почв хозяйства являются маломощные солонцеватые южные черноземы тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Содержание гумуса в пахотном горизонте составляет 5,7%, содержание в почве гидролизуемого азота - 3,6 мг, доступного фосфора - 2,1 мг обменного калия 20 мг на 100 г почвы. Реакция почвенного раствора рН 7,0-7,2.

Плотность сложения 1,2-1,3 г/см3. Наименьшая влагоемкостъ (НВ) -25,1% от массы сухой почвы, влажности устойчивого завядания (ВУЗ) 12,5%. Грунтовые воды залегают на глубине 7-10 м.

Территория опытного участка «Горная поляна» расположена в полупустынной зоне с резкоконтинентальным климатом. Среднегодовая температура +4,5 °С. Годовое количество осадков - 250 мм. Величина гидротермического коэффициента 0,4-0,5, Преобладают светло-каштановые тяжелосуглинистые почвы. Содержание гумуса в пахотном горизонте 1,5-2,5%, содержание гидролизуемого азота - 3,8 мг, доступного фосфора —2,5 мг, калия - 46 мг на 100 г почвы. Плотность почвы в пахотном слое 1,2-1,3 г/см', величина общей пороз-носги - 50-5!%, наименьшая влагоемкостъ (НВ) составляет 20,5 %, влажность устойчивого завядания 10%. Грунтовые воды залегают на глубине 30-40 м.

Полевые опыты по изучению различных способов обработки почвы закладывались на участках с выровненным рельефом и однородным почвенным покровом по следующей схеме (табл.1).

1, Схема полевого опыта

Вариант опыта Культура

Ячмень + люцерна Кукуруза

1 контроль Вспашка на 25-27 см Предпосевная культивация Вспашка на 25-27 см Предпосевная культивация

2 Плоскорезная обработка на 25-27 см Предпосевная культивация Плоскорезная обработка на 25-27 см Предпосевная культивация

3 Вспашка дисковым плугом на 25-27 см Предпосевное дискование Вспашка дисковым плугом на 25-27 см Предпосевное дискование

4 Плоскорезная обработка на 0-60 см (разуплотнение) Предпосевная культивация Вспашка на 25-27 см Предпосевная культивация

5 Плоскорезная обработка на 0-60 см (разуплотнение) Предпосевное дискование Вспашка дисковым плугом на 25-27 см Предпосевное дискование

На третьем и пятом вариантах применялся плуг дисковый навесной ПНД-6-26. На четвертом и пятом вариантах для разуплотнения подпахотных горизонтов применялся навесной безотвальный плоскорез-глубокорьсс штель (авторы Шишов A.A., Москвичев Ю.А.) (рис. 1).

Сопряженные исследования проводились на южном маломощном черноземе и светло-каштановой почве в звене кормового севооборота под дождевальными машинами ДМ «Фрегат».

Для углубленного изучения изменения структуры верхнего слоя пахотного горизонта южного чернозема был заложен дополнительный опыт. В кормовом звене после кукурузы, на фоне разуплотнения почвы высевались травосмесь — озимая пшеница + промежуточные посевы (сидераты) - кукуруза на силос, которые возделывались по следующим обработкам почвы:

1. Отвальная вспашка 25-27 см, предпосевная культивация;

2. Дисковая вспашка 25-27 см, предпосевное дискование.

Полевые опыта закладывались методом систематических повторений, по методике БА. Доспехова (1985), ВНИИ орошаемого земледелия (д983) в четы-рта кратной повторности с площадью делянок 600 м\ учётных - 200 м\

В период проведения исследований осуществляли постоянше наблюдения за водным и водно-физическим режимами почвы. Все сопутствующие наблюдения, а также анализы почв проводились по общепринятым методикам. Потерн почвы от эрозии определяли по мутности стока дождевых осадков согласно "Методическим рекомендациям по учету поверхностного стока..." (Гид-ромегеоюдат, 1975).

Технология возделывания сельскохозяйственных культур (за исключением изучаемых факторов) общепринятая для зоны проведения исследований. Обработки почв проводились при влажности пахотного слоя 60-65% от НВ.

В опытах применялся умеренный режим орошения, т.е. влаяэюсть корне-обитаемого 50 см слоя почвы поддерживалось на уровне 65-75% НВ. Для поддержания заданной влажности на южном черноземе осуществлялось 5-6 поли-

Рис. I. Плоскорез глубокорыхлитель и схема его работы

bob при средней оросительной норме 3300 м3/га с осенней влагозарядкой нормой 900 м3/га. На светло-каштановых почвах количество поливов за вегетацию увеличивалось до 7-9 поливов, оросительная норма при этом составляла 4600 м3/га с дополнительной осенней влагозарядкой нормой 1000 м'/га.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Влияние механических обработок на агрофизические свойства почвы

Орошение дождеванием ппотносложенных почв с недостаточной водопрочной структурой при массированном воздействии тяжёлой техники, работающей на ноле, ведёт к большему их уплотнению и появлению слитности. Поэтому на почвах тяжелого гранулометрического состава, как правило, возникает поверхностный сток и эрозия почв.

Плотность сложения пахотного слоя во многом определяется способом обработки почвы (табл. 2),

2. Влияние обработок почвы и культур агроценоза на плотность сложения почв

Варианты обработки Слой, см Ячмень + люцерна Люцер го на 1-го да Люцер го на 2-го за КукурУМ на зерно

Начало вегетации Ковш ВеГета-иМН Начало вегетации Конец вегетации Начало вегетации Конец вегетации Начало вегетации Конец вегетации

Чернозем южный

Контроль-отвалы ia* вспашка, предпосевная »увьтивщия 5-27 1,11 1¿0 1,17 1.20 1,20 1,22 1,07 1,18

27-60 1,51 1,49 1,51 1.54 1,52 1,54 1,50 1,S2

Плоскорезная обработка, лредаосевиа* культивация 0-27 1,15 1,25 1¿4 U6 1,26 IJ9 1,07 1,22

Дисковы вищнк!, предпосевное дмсковвии с 0-27 1,02 1,13 1,11 1.17 1.19 1,23 1,07 1,18

Разуплотнение 0- S0 см ело», предпосевная Kyi ьтнваши; отвальная вепапн в 0-27 1,02 1,17 1,16 1,18 1,18 U1 1,03 1,17

27-60 1,П 1,18 1,18 1,26 1,23 1.32 1,38 1,45

Разуплотнение O-S0 см слм. предпосевное дтжование; дисковая »спашкп 0-27 1,01 1,14 1.17 1,19 1,19 1,20 1,02 1,14

27-60 1,08 1,14 1,16 1,24 ~26 1,35 1,36 1,42

НСРМ: слой 0-27 см - 0,02 г/см ; слой 27-60 см - 0,03 г/см"

Светло-каштановая почва

Контроль-отвалы м* вспашка, предпосевная куптивацкя 0-27 1,11 1,26 1,27 1,32 1,29 1,33 - -

27-60 1,69 1,72 1,58 1,68 1,71 1,74 - -

Плоскорезная офмбетка, предпосевная ку.плявацн» 0-27 из 1,27 1,29 1,33 1,32 1,33 - -

Дисковая вспашка, предпосевное дискован* е 0-27 1,09 1,16 1,19 1,22 U4 U9 - -

Разуплотнение 0-60 см слоя, предпосевная кугыиввция 0-27 1,11 1,П 1,22 U8 1,28 1,29 - -

27-60 1,16 1.31 1,38 1.45 1,63 1.71 - -

Разуплотнение 0-60 см слои, предпосевное дтткоаанне 0-27 1,0? 1.1S 120 UÍ 1,25 1,27 - -

27-60 1,18 7,29 1,36 1,49 1,58 1,67 - -

НСРи слой 0-27 си: в начале вегетации - 0,03 г/см', в конце вегетации - 0,04 r/CMJ НСР« слой 27-60 см: в начале вегетации - 0,09 г/см'; в конце вегетации - 0,06 г/см'

в

После обработки южного чернозема отвальным плугом плотность сложения пахотного слоя (0-27 см) в посевах ячменя + люцерна составила 1,10 г/см\ по плоскорезной обработке она увеличилась на 4,3%. Дисковая вспашка, за счет более высокого уровня крошения почвы, уменьшила плотность сложения пахотного слоя по сравнению с отвальной на 7,4, а с плоскорезной обработкой на 11,3%.

Применение плоскорезов-глубокорыхлителей для разуплотнения подпахотных горизонтов почвы позволяет получил, положительный эффект. Плотности сложения южного чернозема в начале вегетации ячменя на вариантах с разуплотнением на 0,42...0,45 г/см3 или 27,..29% ниже, чем на отвальной вспашке.

Характерной особенностью сезонной динамики плотности сложения исследуемых почв, в том числе и обрабатываемых, постепенное ее повышение от весны к осени, а также увеличение по нарастающей от первого к последнему году возделывания многолетних трав. В конце вегетации люцерны второго года пользования объемная масса почвы (в среднем по всем обработкам) превышала данный показатель в начале вегетации ячменя на 16...17%. Положительное влияние дисковой вспашки затухает к началу второго года пользования люцерны. Разуплотнения подпахотного горизонта светло-каштановой почвы сохраняется только на протяжении 3 лет. Положительная роль данного вида обработки на южном черноземе прослеживается и под четвертой, замыкающей звено, культурой.

В среднем за годы исследований максимальная плотность сложения 0-27 см слоя почвы (1,18 г/см1 весной и 1,26 г/см3 осенью) формировалась на варианте с плоскорезной обработкой почвы, а минимальный на дисковой вспашкой и глубокой плоскорезной обработкой (1,10 н 1,18 г/см3), Вариант с отвальной вспашкой (1,14 и 1,20 г/см3) занимал промежуточное положение.

Выявленная закономерность формирования плотности сложения почвы на южных черноземах подтвердилась и на светло-каштановой почве. Наименьшая плотность отмечалась на вариантах с дисковой вспашкой и вариантах с разуплотнением 0-60 см слоя почвы, максимальная - по плоскорезной обработке почвы на 25-27 см.

2. Влияние обработок на водно-физические свойства почв

Характерной особенностью ДМ «Фрегат» является нарастание слоя осадков от центральной опоры к ее концевой части (Москвичев, 1974). В зоне размещения опытных делянок (360 - 410 м на удалении от гидранта) слой осадков составляет 0,55 - 0,65 мм/мин. При поливной норме 450 м3/га, время выпадения осадков в этой зоне составляет 60 минут.

При проведении отвальной обработки почвы скорость впитывания поливной воды на южном черноземе в начале вегетации ячменя составляла 12 см/час и характеризовалась по Астапову (Астапов, 1958) как слабая, а по дисковой вспашке 15 см/час и характеризовалась как средняя (табл. 3).

Рыхлый, комковатый верхний слой почвы, сформированный на разрушенном 0-60 см подстилающем монолите, позволяет увеличить скорость впи-

тывания поливной воды (в среднем по вариантам) до 18 см/час. Этот показатель был на 20% выше, чем на варианте с дисковой вспашкой н на 50% выше, чем по отвальной вспашке. На варианте с плоскорезной обработкой скорость впитывания воды имела наиболее низкие значения и составила 10 см/час.

Установленные закономерности изменения водопроницаемости черно-земиых почв под влиянием различных обработок полностью подтвердились на светло-каштановой почве. Максимальная водопроницаемость (в среднем 17 см/час) зафиксирована на вариантах с разуплотнением в начале вегетации ячменя. Обработка почвы дисковым плугом позволила достигнуть водопроницаемости 14 см/час, что на 27% выше, чем по отвальной вспашке.

К концу вегетации ячменя с покровной люцерной, а также в последующие года! вегетации люцерны, вследствие отсутствия механических обработок, водопроницаемость почв снижается* с сохранением различий по величине в зависимости от обработки почвы.

3. Скорость впитывания поливных осадков, см/час

Варианты обработок почвы Ячмень + Люцерна Кукуруза

люцерна 1-го года 2-го года на зерно

Чернозем южный

Контроль - отвальная вспашка, предпо- 321 а 2 и

севная культивация 7 7 6 9

Пло:корезная обработка, предпосевная ■ ¿а 2 111

культивация 6 5 4 8

Дисковая вспашка, предпосевное диско-ванне 1Д 11 12 9 £ 7 12 11

Раз1плогнен ие 0-60 см сдоя, предпосев- и. 14 я 11

ная культивация; отвальная вспашка 16 12 9 13

Разуплотнение 0-60 см слоя, предпосев- 12 1£ и 12

ное дискование; дисковая вспашка 17 14 13 14

Светло-каштановая почва

Контроль - отвальная вспашка, предпо- Л 1 4 ■ -

севная культивация 5 4 3 -

Шоасорезная обработка, предпосевная 11 1 4 -

культивация 6 5 3 -

Дисковая вспашка, предпосевное диско- и 6 -

ванне 9 7 4 -

Разуплотнение 0-60 см слоя, предпосев- и 11 2 -

ная культивация; отвальная вспашка 14 10 5 -

Раз)ти1отнение 0-60 см слоя, предпосев- и 14 а -

ное дискование; днековм вспашка ¡6 11 6 -

*- в числителе начало вегетации, в знаменателе конец вегетации

В отличие от южного чернозема, где скорость впитывания по всем вариантам обработок снижалась постепенно на протяжении всех лет использования люцерны, на светло-кацгганоаой почве снижение водопроницаемости более резкое. На южном черноземе на вариантах с обработками почвы на 25-27 см (вар. 1-3) в начале вегетации люцерны второго года пользования водопроницаемость почвы понизилась на 42.. .50%, от первоначальной, то на светло-каштановой почве снижение водопроницаемости составило от 57 до 64%

На вариантах, где проводилось разуплотнение подпахотных горизонтов, водопроницаемость южного чернозема под люцерной второго года пользования снизилась до 35%, а на светло-каштановой почве соответственно на 56%. Не смотря на отмеченную тенденцию, положительное влияние разуплотнения подпахотного горизонта почвы прослеживается на всем периоде использования люцерны. К концу вегетации люцерны второго года пользования скорость впитывания воды на южном черноземе и светло-каштановой почве на варианте с разуплотнением в 1,5...2,2 раза выше, чем на контроле. Применение дисковой обработки на фоне разуплотнения подпахотного горизонта позволяет по отношению к варианту с предпосевной культивацией в среднем повыс ить водопроницаемость южного чернозема на 19, а светло-каштановой почвы на. 13%.

Вспашка зяби под посев кукурузы на южном черноземе вновь повышает водопроницаемость почвы, и она имеет такие же значения, как и в начале звена севооборота при вегетации ячменя с подсевом люцерны.

В среднем за весь период исследований по степени положительного влияния обработок почв на их водопроницаемость можно ранжировать следующим образом. На южном черноземе: плоскорсзная обработка на 25-27 см < отвальная вспашка < дисковая вспашка < разуплотнение подпахотного горизонта с предпосевной культивацией < разуплотнение и дисковой предпосевной обработкой; на светлокаштановой почве соответственно: плоскорезная обработка на 25-27 см и отвальная вспашка < дисковая вспашка < разуплотнение подпахотного горизонта с предпосевной культивацией < разуплотнение и дисковой предпосевной обработкой.

3. Условия изменения увлажнение почвы н возникновения ирригационной эрозии

Способность почв, в том числе и орошаемых, пропускать и удерживать в себе поливную влагу определяется в основном генезисом почвы. Механические обработки за счет увеличения порозности почвы в значительной ь-:ере повышают ее влагоемкость.

При первом весеннем поливе нормой 450 м'/га с интенсивностью дождя 0,55-0,65 мм/мни по всходам ячменя + люцерна глубина промачивания почвенного профиля на отвальной вспашке достигла 71 см, а запас продуктивной влаги в слое 0-60 см составил 71 мм. На пашне сформировался сток веда в объеме 76 м3/га, или 16,9% от поливной нормы, что привело к проявлению ирригационной эрозии. Потерн почвы в результате стока поливных вод достигли 1,2 т/га почвы. На плоскорезной обработке вследствие более низкого объема стока (43 м3/га) эти показатели выросли соответственно на 5 и 7%, а на вариантах с разуплотнением подпахотных горизонтов иа 41,5 и 13%, а потери почвы в результате смыва снизились в 2,4 раза.

Обработка южного чернозема дисковым плугом позволила ликвидировать поверхностный сток в первом попе кормового звена и повысить количество продуктивной влаги до 81 мм. Однако, вследствие отсутствия рыхлящего воздействия на подпахотные горизонты, глубина промачивания на данном варианте была в среднем на 24% ниже, чем на вариантах с разуплотнением, а по

сравнению с отвальной вспашкой глубина промачивания и запас продуктивной влагл увеличились на 14%. В этих условиях проявление ирригационной зрозии на пгшше не наблюдалось.

При поливах люцерны второго года глубина промачивания на всех вариантах обработки почвы, за счет увеличения плотности сложения, в среднем уменьшилась на 21%, а к концу третьего сезона на 30%.

На поле с посевами кукурузы глубина увлажнения и запаси продуктивной влаги, несмотря на проведенные обработки почвы, мало изменились.

В среднем за звено кормового севооборота глубина промачивания почвенного профиля южного чернозема по отвальной вспашке и плоскорезной обработке составила 39 см (табл. 4).

4. Влияние механических обработок на водные свойства и эрозию почвы (в среднем за звено севооборота)

Обработки почвы Чернозем южный Светло-каштановая почва

Отвальная вспашка 221 47 17.0* 0,9 22 38 25.1 2,7

Пдоскоремгая обработки 22 50 Ш. 0,6 22 33 Ш 2.6

Дисковая вспашка, предпосевное дне-кование 42 53 м 0,3 22 37 ш 1,0

Разуплотнение 0-Й0 см слоя, предпосевная культивация отвальная вспашка 42 54 0.1 42 42 м 0,3

Разуплотнение 0-60 см слоя, предпосевное дискование; дисковая вспашка 52 56 м 0,03 51 42 21 0,07

■ —. ..—— --.,.,! . ЙГ,------ -,._ ' ~ . ......... ¡-,

- числитель глубина промачивания (см); знаменатель - запас продуктивной влаги (мм) числитель - сток (% от поливной нормы), знаменатель - смыв почвы (т/га)

Дисковая вспашка по сравнению с отвальной позволила увеличить глубину промачивания на 10,2%, а разуплотнение почвенного профиля на 29,5%. В полном соответствии с закономерностью формирования глубины промачивания почвы находился и запас продуктивной влаги. На пяоскорезной обработке он был на 6,4% а по дисковой вспашке на 12,8% выше, чем по отвальной вспашке. При разуплотнении почвенного профиля разница в запасах продуктивной влаги по сравнению с контролем достигла в среднем 17,0%.

Сток поливной воды привел к формированию очагов ирригационной эрозии. Максимальные потери почвы от ирригационной эрозии (0,9 т/га) отмечены на отвальной вспашке. При пяоскорезной обработке и дисковой вспашки за счет растительных остатков на поверхности поля и увеличения глубины промачивания потери почвы уменьшились соответственно на 40% и 70%. При разуплотнении почвенного профиля потерн почвы от эрозии были минимальными и были на уровне естественных процессов почвообразования.

Закономерность формирования водных свойств на светло-каштановой почве не противоречила особенностям, полученным на южном черноземе. Однако, более низких агрофизических показателей, глубина промачивания, запасы

продуктивной влаги были ниже, а величины стока и смыва почвы были выше, чем на южном черноземе.

В среднем за кормовое звено показатели глубины промачиваиия по отвальной и плоскорезной обработкам были на 26,9% а при обработке дисковым орудием на 18,6% ниже, чем по соответствующим обработкам на южном черноземе. Показатели запаса продуктивной влаги соответственно снизились: по отвальной вспашке на 23,4%, по плоскорезной обработке 34,0%, а по дисковой вспашке на 30,2%. На вариантах с разуплотнением почвы различай в глубине промачивакия между типами почв не отмечено, а запас продуктивной влаги на светло-каштановой почве был на 23,6% ниже, чем на южном черноземе.

Потери поливной воды на отвальной и плоскорезной обработках увеличились на 10,5%, ano дисковой вспашке на 7,1%. Потери почвы соответственно выросли на 1,7 - 2,0 - 0,7 т/га. Разуплотнение почвы способствовало полной локализации ирригационной зрозии.

4. Условия изменения структуры почвы в процессе орошения

Наличие в почве гумуса, состав почвенно-поглощающего комплекса определяют количество структурных агрегатов и их устойчивость в процессе сельскохозяйственного использования. Особенно большие изменение в структуре почвы возникают при орошении. Интенсивность, диаметр капель и время воздействия дождя оказывает большое влияние на степень разрушения структуры почвы. Однако механические обработки и количество поступающей органической массы в почву, внесение химических мелиорантов типа железного купороса могут в значительной мере оптимизировать структурное состояние, особенно ее верхнего слоя.

Установлено, что структурное состояние слоя (0-3 см) орошаемого тяжелосуглинистого южного чернозема при выращивании травосмеси находилось на высоком уровне (табл. 5). Под травосмесью содержание агрономической ценной фракции почвы (0,25-10 мм) в слое 0-3 см по фону отвальной вспашки составляло 81,8%, а коэффициент структурности 4,5. Дисковая вспашка за счет отсутствия припашки иллювиального горизонта и более высокого уровня крошения почвенной массы увеличила этот показатель структурности на 18%.

5. Влияние механических обработок почвы и сидератов на структурность почвы (слой 0-0,3 м)

Культуры Почвенные агрегаты Коэффициент

>10 мм 10-0,25 мм < 0,25 мм структурности

отвал. диск. отвал. диск. отвал. диск. отвал. диск.

Травосмесь Ш 15,9 ш 14.1 ш 76,5 84.0 82,0 ÍÁ 7,2 11 3,9 3,2 11 4,6

Озимая пшеница 12.7 13,1 м 10,7 ш 79.5 ш 84,7 11 V 13. 4,5 ¿2 3,9 5,5

Промежуточные Ш ш. Ш Ш 2А 3*1 SJÍ ¿Л

посевы (сидераты) 16.8 15,6 76,5 78,7 6,7 5,6 3,2 3,7

Кукуруза на силос М 12,1 L2 3,6 Ш. 83,9 902 88,3 2Л 4,0 2J2 3,1 и 5,2 Z2 7,5

- чизяитель - до полива, знаменатель - после полива

Орошение дождеванием за счет кинетической энергии дождя приводит к разрушению структурных отдельностей верхнего слоя почвы. Коэффициент структурности после полива по отвальной вспашке снизился на 29%. Почва после дисковой вспашки более устойчива к разрушающей энергии дождя, поэтому коэффициент структурности после полива уменьшился лишь на 13%.

Свежее органическое вещество в комплексе с железным купоросом приводит к увеличению оструктуренности почвы. Под кукурузой, после запашки сндератов, на фоне внесенного железного купороса, структурность почвы выросла относительно показателя под травосмесью на 55,6% по отвальной вспашке и на 73,6% по дисковой вспашке.

Увеличение числа механических обработок почвы приводит к обесструк-туриванию почвы. Потеря структурных агрегатов под кукурузой на вариантах обработанных по новой технологии после полива составила 18,5%, а по отвальной вспашке на 25,7%.

В среднем за весь период исследований до полива на варианте с отвальной вспашкой количество агрономически ценных фракций почвенной структуры составило 84,1%, а коэффициент структурности 5,4. Замена отвальной вспашки на дисковую позволило увеличить количество ценных агрегатов до 86,6% или 2.5. Повышение на варианте с дисковой вспашкой доли структурных агрегатов р;)змером 0,25-10 мм положительно сказалось на коэффициенте структурности почвы, который был на 24% выше относительно контроля и в среднем сон-авия 6,7.

5. Влияние различных механических обработок почвы на засо{Ч"нность посевов и урожайность возделываемых культур

Засоренность. Глубина и способ обработки почвы во многом определяют уровень засоренности посевов. Максимальная засоренность посевов в опытах наблюдалась на плоскорезной обработке. После обработки почвы плоскорезами на поверхногги поля остается большая часть растительных остатков, в том числе и семян сорных растений. Поэтому засоренность посевов, в среднем за звено кормового севооборота, по плоскорезной обработке была на 64,2% выше, чем по отвальной вспашке (табл. 6).

б. Засоренность посевов на южном черноземе в зависимости от обработки почвы (в среднем за 4 года), шт./м7

Варианты обработки почвы Однолетники Многолетники Всего

шт/м1 %

Отвальная вспашка, предпосевная культивация 17,5 5,8 23,2 -

Плоскорезная обработка, предпосевная культивация 30,9 7,2 38,1 +64,2

Дисковая асшшяса, предпосевное дискование 15.7 3.7 19,4 -10,4

Разуплотнение 0-60 см слоя, предпосевная культивация; на фоне разуплотнения отвальная вспашка 28,2 4,8 32,9 -41,8

Разуплотнение 0-60 см слоя, предпосевное дискование; на фоне разуплотнения дисковая вспашка 26,5 4,1 30,6 -31.9

Минимальное количество сорняков среди испытуемых вариантов отмечено при обработке почвы дисковым плугом. По сравнению с отвальной вспашкой засоренность посевов по дисковой вспашке уменьшилась на 16,4%, а по сравнению с плоскорезной обработкой почти в 2 раза.

На вариантах «разуплотнение + отвальная вспашка» и «разуплотнение ♦дисковая вспашка» по сравнению с плоскорезной обработкой на 25-27 см количество сорняков уменьшилось в среднем по двум вариантам на 16,6%, а по сравнению с отвальной вспашкой увеличилось на 36,6%.

Урожайность. Механические обработки почвы, проведенные на двух почвенных разностях, в условиях умеренного режима орошения оказали неоднозначное влияние на продуктивность кормовых культур (табл. 7).

7. Продуктивность возделываемых культур на различных фонах обработки почв, ц кедУга

Вариант обработки Чернозем южный Светло-каштановая почва

продуктивность прибавка продуктивность прибавка

1 .Отвальная вспашка, предпосевная культивация(контроль) ш 75,4 . — 60,9 -

2. Плоскорезная обработка, предпосевная культивация 68.4 74,2 -ЛА -1.1 61,1 0,3

3. Дисковая вспашка, предпосевное дискование 74.5 80,3 12 5,0 . 64,8 5,3

4,Разуплотнение 0-60 см слоя, предпосевная культивация 78.6 83,0 и 7,7 66,2 5,3

5. Разуплотнение 0-60 см слоя, предпосевное дискование 81.5 86,4 112 11,1 67,7 6,9

НСР« 4,5 3,8

*- в числителе - продуктивность звена без кукурузы на зерно,

в знаменателе - суммарная продуктивность звена

Максимальная продуктивность травяного звена на южном черноземе была получена при разуплотнении 0-60 см слоя почвы, с последующим предпосевным дискованием. При этом прибавка продуктивности по сравнению с отвальной вспашкой составила 11,7 ц к.ед./га или 16,8%, а по сравнению с плоскорезной обработкой соответственно 13,1 ц к.ед./га или 19,1%. Достоверных различий между вариантами с разуплотнением подпахотного горизонта не обнаружено, Так же значимо не различались отвальная вспашка и плоскорезная обработка на которых была получена минимальная урожайность.

При дисковой вспашке продуктивность травяного звена была на 6,7% выше, чем по отвальной и на 9,4% ниже, чем на варианте с разуплотнением почвы с последующим дискованием перед посевом.

Полученная продуктивность травяного звена на светло-каштановой почве в основном копирует особенности формирования продуктивности кормовых культур на южном черноземе.

Уровень урожайности кормовых культур в большей мере определялся естественным плодородием почвы. Суммарная продуктивность травяного звена на светло-каштановых почвах, в среднем по всем вариантам обработки почвы была на 10,5 ц к.едУга (14,0%) ниже, чем на черноземных почвах. Разуплотнение и дисковая вспашка способствовали росту продуктивности травяного звена на южном черноземе в среднем на 8,4 ц.к.едУга (12%), а на светло-каштановых почвах на 5,3 ц.к.едУга (8,7%).

Введение в звено кормового севооборота на южных черноземах кукурузы на зерно не привело к коренному изменению закономерности формирования продуктивности культур под влиянием различных обработок почвы. Максимальная прибавка 11,1 ц к.ед/га (14,7%) продуктивности травяного звена + кукуруза на зерно по сравнению с отвальной вспашкой была получена на варианте с разуплотнением почвы с последующей дисковой вспашкой пласта многолетних трав. В среднем по звену прибавка от дисковой вспашки по сравнению с отвальной составила 5,0 ц к.ед7га, или 6,5%.

7. Агроэкономнческая и энергетическая оценка механических обработок почвы в кормовом звене

Доля затрат на основные обработки почвы составляет примерно 25-30% от общих затрат на производство растениеводческой продукции.

Проведенные исследования показали, наибольший экономический эффект получен на вариантах с разуплотнением подпахотного горизонта черноземной почвы (табл. 8).

З.Экономическая и энергетическая эффективность механических обработок почвы в кормовом звене

Варианты Экономическая эффективность Л э< 1ергетическая >фективноаъ

Сбор к. д^ за звено, и к.едУга Прибавка, к к. ед/га Стоимость прибавки, руб. Условно чистый доход, руб. Энергия в продукции, МДж/га Затраты на возделывание, МДж/га Энергетическая эффективность

1. Контроль-отвальная вспаглса, предпосевная кулыивацня 376,4* - - - 707632 12016 58,9

243,5** - - - 457780 12368 37,0

2. Плоскорезная обработка, п{>едпосевная культивация 371,1 -9964 -795 -795,0 697668 11879 58,7

244,6 2068 165 99,0 459848 12234 37,6

3 Дисковая вспашка, предпосевное дискование 401,5 47188 3765 2259,0 754820 11508 65.6

239,2 29516 2355 1413,0 487296 11801 41,3

4.Ра?уплотнение 0-60 см слоя;, культивация; отвальная вспашка 414,9 72380 5775 3465,0 780012 14224 54,8

264,6 39668 3165 1899,0 497448 15292 32,5

5. Разуплотнение 0-60 см слоя, предпосев. дискование; дисковая вспашка 431,8 104152 8310 4986,0 811784 13588 59,7

270,8 51324 4095 2457,0 509104 14718 34,6

*- чернозем южный; светло-каштановая почва

Дополнительный доход с гектара севооборотной площади относительно контрольной отвальной вспашки в среднем по двум вариантам с р азуплотнением составил 4225 руб. Применение под кукурузу, на фоне разуплотнения 0-60 см слоя почвы, дисковой вспашки вместо отвальной, позволило повысить отдачу поливного гектара на 1521 руб.

Дисковая вспашка обеспечило высокую экономическую эффективность. Прибавка на этом варианте по сравнению с отвальной вспашкой составила 2259 руб. с гектара.

На светло-каштановой почве, так же как и на южном черноземе, максимальная дополнительная прибавка 2178 руб. по сравнению с отвальной вспашкой в среднем по двум вариантам была получена на вариантах с разуплотнением подпахотного горизонта почвы. Применение дисковых орудий на фоне разуплотнения позволило дополнительно получить 558 руб./га.

Важная составляющая при определении эффективности новых обработок почвы их энергетическая оценка.

Максимальный энергетический эффект был получен на вартнте с дисковой обработкой. Коэффициент энергетической эффективности при дисковой обработки пашни был в среднем на 6,8 пунктов выше, чем по отвальной и плоскорезной обработкам. Энергетическая эффективность на вариантах с разуплотнением была на 13,1% ниже, чем при дисковой вспашке.

На светло-каштановой почве энергетическая эффективность дисковой вспашки была на 10,4 % выше, чем по отвальной вспашке.

ВЫВОДЫ

I .Получение экономически обоснованного уровня продуктивности возделываемых сельскохозяйственных культур на южных маломощных солонцеватых черноземах и светло-каштановых почвах на фоне умеренных режимов орошения возможно только при применении научно-обоснованных систем основной обработки почвы

2.Южный маломощный солонцеватый чернозем и светлс-каштановые почвы обладают повышенной плотностью сложения, что в свою очередь приводит к уменьшению водопроницаемости почвы, активизации процессов ирригационной эрозии и снижению эффективности орошения.

3 .Вспашка корпусным отвальным плугом за счет выноса солонцового горизонта на дневную поверхность способствует снижению уровня агрофизических свойств пахотного слоя почвы.

Разуплотение почвы на 0-60 см глубокорыхлителем и проведения дисковой вспашки создают условия для более глубокого проникновения поливной воды, чем при обычной вспашке или плоскорезной обработке увеличению увлажняемого слоя почвы и улучшению условий для роста растений.

4. Периодическое двухслойное рыхление один раз в три-четыре года на глубину 0-60 см резко улучшает агрофизические свойства основного корнеоби-таемого слоя. По сравнению с отвальной вспашкой рыхлый, комковатый верх-

ний слой по'твы, сформированный на разрушенном 0-60 см подстилающем монолите, позволяет на 50% увеличить скорость впитывания поливной воды.

5. При дисковой вспашке без оборота пласта не выноситься на дневную поверхность неплодородный подпахотный солонцеватый горизонт, не образуется плужная слабоводопроницаемая подошва. Поэтому плотность сложения при обработке почвы дисковым плугом на фоне разуплотнения была в среднем на 4,0% нижи, чем по отвальной вспашке и плоскорезной обработке.

6. По испащке дисковым плугом глубина промачивания почвы относительно отвальной вспашки увеличивается в 1,3 раза, а запасы продуктивной влаги на 1 V>í>. На варианте с разуплотнением подпахотного слоя почвы глубина промачивания увеличивается соответственно в 2,0 раза, а количество продуктивной влаги на 19%.

7. Разуплотнение почвы с последующей дисковой вспашкой практически ликвидирует сток поливной воды. Вследствие незначительного объема поверхностного стопса на варианте с дисковой вспашкой процессы ирригационной эрозии не возникали.

В пссевах ячменя с подсевом люцерны на вариантах отвальная вспашка + предпосевная культивация количество сорняков составляло однолегннков 253, а многолетников 3,5 шт./м2. После дисковой вспашки засоренность ячменя по сравнению с отвальной вспашкой снизилась в среднем на 25%.

9. Максимальная продуктивность травяного звена на южном черноземе была получена при разуплотнении почвогрунта на 0-60 см, с последующим предпосевным дискованием почвы. При этом прибавка продуктивности по сравнению с отвальной вспашкой составила 11,7 а.к.ед/гаили 16,8%, ano сравнению с плоскорезной обработкой соответственно 13,1 и 19,1. Предпосевная культивация по сравнению с дискованием на фоне разуплотнения снизила продуктивность травяного звена на 4,2%. Эффективность дисковой вспашки в первом поле кормового ЗЕеиа по сравнению с отвальной была на 6,7% выше, чем по отвальной и на 9,4% ниже, чем на варианте с разуплотнением почвы с последующим дискованием перед посевом.

10. Максимальный экономический эффект был получен на вариантах с разуплотнен нем почвы, а энергетический на варианте с дисковой вспашкой. Дополнительный доход с гектара севооборотной площади относительно отвальной всп:шгки в среднем по двум вариантам составил на черноземных почвах 4225 руб., на светло-каштановых в 1,9 раза ниже. Коэффициент энергетической эффективности при дисковой обработки пашни был на 6,7 пунктов выше, чем по отвальной и на 6,9, чем по плоскорезной. Энергетическая эффективность на вариантах с разуплотнением была на 13,1% ниже, чем при дисковой вспашке.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВУ

На юяных маломощных солонцеватых и светло-каштановых почвах Волгоградской области применение технологии разуплотнения и дисковой обработки почв при орошении дождеванием за счет оптимизации агрофизических свойств, водного режима н экологии почв позволяет увеличить продуктивность

кормового звена в среднем соответственно на 13,9-11%. При этом дополнительный доход с гектара севооборотной площади относительно отвальной вспашки составил на черноземных почвах 4225 руб., на светло-каштановых 2224 руб.

Список опубликованных работ по тем«:

1. Авторское свидетельство №1382731. Кузнецов Н.Г., Шевчук В.Г., Филатов А.И., Боков В Л., Каменский Л.М., Косенко В.В., Ляско М.И., Чудин А.М. - М., 1987.

2. Чудин А.М. Организационно-техническое агроэкономическое обоснование орошаемого земледелия в фермерских хозяйствах ГГоволжья/УПоволжскиЙ экологический вестник, 1998. - №5. - С. 257-262.

3. Чудин А.М. Увязка технологий орошения с требованиями экологически выверенного земледелия в рамках хоэяйств//Поволжский экологический вестник, 2000. - №7. - С. 119-126.

4. Жидков Г.И., Чудин А.М. Экологическое воздействие МТА на почву и способы его уменыления/УПоволжский экологический вестник, 2000. - №7. - С. 116-119.

5. Григоров М,С., Москвичев А.Ю., Ч.удин А.М. Почвозащитная механическая обработка орошаемых почв, (в печати).

6. Григоров М.С., Москвичев А.Ю., Чудин А.М., Антонов В.П. Атраланд-шафтные мелиоративные системы многофункционального орошения дождеванием. (в печати).

7. Григоров М.С., Москвич» А.Ю., Антонов В.П., Чудин А.М. Технология и техника малообъемного орошения дождеванием, (в печати).

Подписано в печать 18.03.2004 г. Заказ М 4

Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100

Отпечатано в типографии ООО "Ракурс" г. Саратов, уд. Б. Казачья, 79/85

f/Чг

р-б 139