Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Разработка и обоснование новой системы основной обработки почвы в звене севооборота "пар - озимые - свекла"

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Ренгач, Павел Николаевич, Рамонь

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ САХАРНОЙ

СВЕКЛЫ

И САХАРА ИМЕНИ А.Л. МАЗЛУМОВА (ВНИИСС)

на правах рукописи

РЕНГАЧ Павел Николаевич

УДК 631.51.002:633.63

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ НОВОЙ СИСТЕМЫ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА

"ПАР - ОЗИМЫЕ - СВЕКЛА"

Специальность 06.01.01 - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители -

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, член-корреспондент

Россельхозакадемии

A.B. КОРНИЕНКО

кандидат сельскохозяйственных наук

Г .Я. СЕРГЕЕВ

Рамонь - 1999

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Вредоносность сорных растений....................................................7

1.2. Влияние возделывания культур в севообороте на засоренность посевов..............................................................................................Ю

1.3. Способы основной обработки почвы............................................12

1.4. Влияние основной обработки почвы на засоренность посевов .. 17

1.5. Преимущества и недостатки безотвальной основной обработки почвы...................:;, «• • ...........................................22

1.6. Цель и задачи исследований............................................................24

Глава 2. ОБОСНОВАНИЕ НОВОЙ СИСТЕМЫ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА "ПАР - ОЗИМЫЕ -СВЕКЛА"

2.1. Обоснование новой системы.............................. 27

2.2. Схема и математическая модель системы................... 30

2.3. Направления экспериментальных исследований............. 32

Глава 3. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Условия проведения исследований......................... 34

3.2. Программа исследований................................

3.3. Схема полевых опытов.................................. 40

3.4. Методика исследований................................. 41

о

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Засоренность почвы семенами сорных растений..........................45

4.2. Засоренность полей в звене севооборота "черный пар - озимая пшеница - сахарная свекла" сорными растениями........................50

4.3. Водно-физические и агрофизические свойства почвы..................56

4.4. Питательный режим почвы..............................................................73

4.5. Продуктивность культур в звене севооборота "черный пар -озимая пшеница - сахарная свекла"................................................34

4.6. Обсуждение результатов исследований..........................................39

Глава 5. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ......................................................................92

ВЫВОДЫ....................................................................................................99

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ......................................................102

ЛИТЕРАТУРА.............................................................................103

ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................................116

ВВЕДЕНИЕ

Продуктивность сахарной свеклы и других культур зерно-свекловичного севооборота зависит от многих факторов, из которых одним из важнейших является вредоносное влияние сорных растений, сопутствующих культурным растениям в большинстве полей. Средние потери урожайности от засоренности полей составляют 30 % и более, что требует повышенного внимания к борьбе с сорняками при возделывании сельскохозяйственных культур. В прошлые годы в России сложилась система борьбы с сорной растительностью, основными звеньями которой являются в рациональном сочетании применение гербицидов и система обработки почвы.

В настоящее время вследствие экономического кризиса большинство свеклосеющих хозяйств России не имеют возможности использовать гербициды вследствие непомерно возросших цен на эти препараты, поэтому вся тяжесть борьбы с сорной растительностью ложится на систему обработки почвы. Однако, как показывают результаты исследований и производственный опыт, существующая система обработки почвы при возделывании культур зерно-свекловичного севооборота даже при самом тщательном ее выполнении не освобождает посевы в достаточной степени от сорных растений, что вынуждает хозяйства использовать для прополки сорняков ручной труд. В связи с этим исследования, направленные на очистку полей зерно-свекловичного севооборота от сорной растительности, являются актуальными и имеют не только теоретическое, но и больше практическое значение.

Цель наших исследований - очистка поверхностного слоя почвы от семян сорных растений с помощью новой системы основной обработки почвы в звене зерно-свекловичного севооборота "черный пар - озимая пшеница - сахарная свекла".

Научная идея исследований состоит в том, что большинство семян сорных растений прорастают из поверхностного слоя почвы 0-10 см, а существующая система основной обработки почвы ежегодно возобновляет с помощью оборота пласта запас семян сорняков, прошедших период покоя, в этом слое. Поэтому вспашку с оборотом пласта целесообразно проводить на первом этапе звена севооборота, максимально отдаленном от сахарной свеклы, а затем выполнять взамен вспашки глубокое рыхление, уничтожая сорняки поверхностными обработками, что постепенно очистит слой 0-10 см от семян сорных растений к моменту возделывания на поле сахарной свеклы.

Новизна исследований заключается в проведении двухъярусной вспашки на глубину 30...32 см не под свеклу, а под черный пар и в основной обработке почвы под озимую пшеницу и сахарную свеклу в виде рыхления без оборота пласта, причем под свеклу - на глубину 30...32 см. Это позволяет основной упор в уничтожении сорняков перенести на паровое поле путем его многократной поверхностной обработки. Озимая пшеница еще больше понижает засоренность поля, а ранневесенняя и предпосевная обработка почвы под сахарную свеклу закрепляет успех.

Полевые и производственные опыты позволили изыскать и изучить новую эффективную систему основной обработки почвы в звене севооборота "черный пар - озимая пшеница - сахарная свекла", включающую следующие технологические операции: основная обработка почвы под пар -двухъярусная вспашка на глубину 30...32 см; основная обработка почвы под озимую пшеницу - предпосевная обработка культиватором КПС-4 на глубину 5...6 см; основная обработка почвы под сахарную свеклу - двукратное лущение поверхности почвы дисковыми орудиями на глубину 6...8 см, глубокое безотвальное рыхление на глубину 30...32 см, а при отрастании падалицы и сорных растений - обработка пашни культиватором КПС-4 на глубину 6.. .8 см.

Исследования показали, что предлагаемая система основной обработки почвы в сравнении с ранее рекомендованной (вспашка под пар обычным плугом на глубину 22...25 см, уход за паром культиватором КПС-4, предпосевная обработка почвы культиватором КПС-4 под озимую пшеницу, двухъярусная вспашка на глубину 30...32 см под сахарную свеклу) позволила снизить количество семян в верхнем слое почвы 0-10 см в 1,6 -2,1 раза и соответственно уменьшить засоренность полей в звене севооборота "черный пар - озимая пшеница - сахарная свекла", улучшить водно-физические и агрофизические свойства почвы, повысить урожайность озимой пшеницы в среднем на 0,45 т/га, а сахарной свеклы - на 2,4 т/га.

На защиту выносится следующее научное положение: "В системе основной обработки почвы в звене севооборота "пар - озимые - свекла" перенос глубокой двухъярусной вспашки со свекловичного поля - под пар и обработка почвы под остальные культуры без оборота пласта сокращают количество семян в поверхностном слое почвы 0-10 см и, соответственно, уменьшают засоренность полей, улучшают водно-физические и агрофизические свойства почвы, повышают урожайность всех культур".

Диссертационная работа выполнена во Всероссийском НИИ сахарной свеклы и сахара им. А.Л. Мазлумова в 1989 - 1996 гг. в соответствии с ГНТП "Сахар России" и "Сахароносные растения и сахар".

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 1.1. Вредоносность сорных растений

Засоренность посевов является одной из главных причин, снижающих урожайность всех сельскохозяйственных культур зерно-свекловичного севооборота. В последние годы вследствие недостатка ресурсов, необходимых для возделывания сахарной свеклы и других культур, засоренность полей увеличилась. Ущерб, наносимый посевам культурных растений сорняками, зависит от уровня засоренности поля, видов сорных растений и мер борьбы с ними.

Несмотря на то, что около трети всех расходов при выращивании сельскохозяйственных культур приходится на борьбу с сорняками, ежегодно потери от них составляют 10... 13 % [1, 2, 3, 4]. В мировом масштабе потери урожая от сорняков, болезней и вредителей оцениваются в 75 миллиардов долларов США [5, 6]. На засоренных полях недобор зерна с каждого гектара может достигать 0,2...0,3 т/га, корнеплодов - 8... 10 т/га [7]. По данным A.B. Фисюнова [6], на среднезасоренных полях многие хозяйства недобирают 10..Л2 % валового урожая зерна, 8... 10 % сахарной свеклы. На сильно засоренных полях урожай снижается в 1,5...2 раза [8]. В среднем на засоренных полях ежегодно теряется 20 миллионов тонн зерна [9, 10].

Кроме прямого ущерба, выражающегося в снижении урожайности культур из-за ухудшения условий жизни растений, сорняки отрицательно влияют на качество продукции [11]. При наличии злостных сорняков в посевах озимой пшеницы уменьшаются масса зерна, содержание белка в зерне и его крупность [5, 9]. Наблюдениями доказано, что на засоренных полях уменьшается натура зерна на 8... 11 %, стекловидность - на 0,5...3,3 % [3,12]. В опытах Полтавского СХИ при сильной засоренности посевов озимой пшеницы зимующими сорняками стекловидность зерна пшеницы уменьши-

лась на 0,5 %, содержание белка - на 0,92 %, клейковины в муке - на 1 %

[13]. В результате этого страна ежегодно теряет 40 тысяч тонн растительного белка, что составляет 4000 тонн кормовых единиц [6]. Сахарная свекла является одной из культур наиболее чувствительных к засорению. Наличие 4-5 сорняков на 1 м снижает урожайность корнеплодов в среднем на 4,5...5,0 т/га [14], наличие двух растений осота розового на 1 м снижает урожайность корнеплодов на 5,9 т/га, пяти - на 12,3 т/га. По данным ВНИИСС, в зависимости от степени засоренности и вида сорных растений ежегодно недобирается урожай сахарной свеклы от 6,5 до 17,8 т/га [7]. Аналогичные данные по вредоностности сорняков приводят ученые дальнего зарубежья. Так, в Австрии при среднем уровне засоренности потери урожая озимой пшеницы составили 20 %, сахарной свеклы - 15 % [15]. В США, по данным Департамента земледелия, ущерб от сорняков в сельском хозяйстве оценивается почти в 8 миллиардов долларов [16].

Сорняки конкурируют с культурными растениями за свет, воду, питательные вещества [3, 9, 17]. Энергично растущие сорные растения, развивая обильную надземную массу и мощную, глубоко проникающую в почву корневую систему, потребляют воды на образование единицы сухого вещества значительно больше, чем культурные растения. Так, транспираци-онный коэффициент у пырея ползучего в 3 раза, а у горчицы полевой и мари белой - в 2 раза выше, чем у зерновых культур [7]. По данным ТСХА, на образование 1 кг сухой массы сорные растения расходуют 800-1000 л воды и более, растение пшеницы - 350-530, сахарной свеклы - 250 [18].

Используя большое количество питательных веществ, сорняки значительно уменьшают их содержание в почве. Наибольшее количество элементов питания выносят щирица колосистая, марь белая, осот розовый, которые при наличии 4-20 растений на 1 м2 используют такое же количество азота, фосфора и калия, как и сахарная свекла при урожайности 35,3 т/га

[14]. В опытах ТСХА установлено, что сорные растения усваивают азота в 1,5... 1,7, а фосфора - в 2,5...2,8 раза больше, чем растения пшеницы [4]. По

данным ЦИНАО, сорняки ежегодно выносят из почвы такое количество питательных веществ, которое в среднем по стране соответствует 10-12 миллионам тонн минеральных удобрений [12, 18]. Кроме прямого ущерба сельскохозяйственному производству, сорняки наносят большой косвенный вред, заключающийся в увеличении вредных организмов (вредителей и болезней), в значительном снижении производительности машин при выполнении технологических операций на уходе за посевами и уборке урожая [9, 20].

Для подавления сорной растительности в посевах сельскохозяйственных культур используют химические вещества - гербициды, применение которых позволяет без затрат ручного труда практически полностью уничтожить сорняки или снизить их вред до минимума. Однако в процессе расширения масштабов химического способа борьбы с сорняками все в большей степени проявляются его недостатки. Они обусловлены тем, что многие химические средства защиты растений вредны для человека и теплокровных животных, накапливаются в их организмах, нарушая жизнеспособность, а также вызывают гибель полезных насекомых, птиц, рыб, пчел, приводя к нарушению биологического равновесия в природе [21].

Таким образом, сорные растения наносят существенный ущерб посевам сельскохозяйственных культур, что требует повышенного внимания к борьбе с ними. Этот ущерб заключается не только в снижении урожайности, но и в ухудшении качества сельскохозяйственной продукции. Химические средства борьбы с сорняками дороги и загрязняют окружающую среду, наносят вред полезным организмам, поэтому необходимо сосредоточится на альтернативных приемах и средствах подавления сорной растительности.

1.2. Влияние возделывания культур в севообороте на засоренность посевов

Одним из наиболее эффективных способов подавления сорных растений в посевах сельскохозяйственных культур служит их возделывание в севообороте. Чередование культур, хорошо конкурирующих с сорными растениями, с пропашными культурами, а также чередование способов обработки почвы в севообороте приводит к постепенному вытеснению с полей как многолетних, так и малолетних сорняков, снижению их вредоносности.

Многочисленными полевыми опытами, практикой земледелия давно установлено, что получить высокий урожай сельскохозяйственных культур можно лишь при возделывании их в севообороте [22, 23, 24]. В севообороте создаются благоприятные условия для роста и развития культурных растений, снижается их пораженность болезнями и вредителями, вследствие чего сельскохозяйственные культуры становятся более конкурентоспособными в борьбе с сорняками [25, 26, 27]. Многие исследователи отмечают, что засоренность культур, возделываемых в севообороте, в 3-5 и более раз меньше, чем при бессменном посеве [25, 26, 28]. Севооборот подавляет наиболее опасные и трудно искореняемые многолетние сорняки [28] .

Немаловажное значение в борьбе с сорняками имеет степень насыщения севооборотов сахарной свеклой. Повышение удельного веса сахарной свеклы в севообороте свыше 20 % приводит к усиленному развитию болезней, увеличению численности сорняков и снижению урожая до 6 т/га [29]. При насыщении севооборота сахарной свеклой до 30-40 % засоренность посева была в 2,2...3,3 раза выше, чем в севообороте с двумя полями свеклы [29, 30].

В деле подавления сорняков важная роль принадлежит правильному размещению сахарной свеклы в севообороте. Исследованиями установлено, что лучшим звеном свекловичного севооборота является "черный пар -

озимые - сахарная свекла". Такое размещение культур в севообороте улучшает влагообеспеченность, питательный режим почвы и способствует наиболее эффективному очищению полей от сорняков [12, 22, 25, 31]. При этом большая роль принадлежит черному пару. И.А. Стебут, В.Р. Вильяме, П.Р. Костычев указывали в своих работах на необходимость применения "чистых паров", так как они являются средством восстановления плодородия почвы и обеспечения растений главнейшими факторами жизни: водой, воздухом, питательными веществами, сильнейшим приемом борьбы с сорной растительностью.

О значении и необходимости парового поля в севообороте много лет ведутся дискуссии. Лишь в последние 15 лет чистые пары начали использовать в научно-обоснованных системах земледелия [32]. В настоящее время доля чистых паров в структуре посевных площадей снижается [33], что незамедлительно сказалось на увеличении засоренности и снижении урожайности сельскохозяйственных культур. В своих работах В.М. Дудкин [34], Т.М. Кислинская [25, 35] указывают, что в севообороте с черным паром складываются лучшие условия влагообеспеченности озимой пшеницы и сахарной свеклы. По данным Полтавской опытной станции, запасы влаги в полуметровом слое почвы озимой пшеницы ко времени сева сахарной свеклы в звене с черным паром были выше по сравнению с вико-овсяной смесью и кукурузой на силос.

Исследования, проводимые как у нас в стране, так и за рубежом, показывают, что благоприятный водный и питательный режимы почвы, которые складываются в чистых парах, обеспечивали получение наиболее высоких урожаев следующих после него культур: озимой пшеницы и сахарной свеклы [22, 24, 26, 31, 36, 37]. Черные пары не только выполняют функцию влагонакопления, но и являются мощным средством борьбы с сорной растительностью. При возделывании сахарной свеклы после паровой озими снижается засоренность посевов, повышается урожайность и улучшаются технологические качества корнеплодов [24, 38, 39, 40].

По данн