Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Совместное применение мелиоративных и почвозащитных способов основной обработки каштаново-солонцовых комплексов в Ростовской области
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель
Автореферат диссертации по теме "Совместное применение мелиоративных и почвозащитных способов основной обработки каштаново-солонцовых комплексов в Ростовской области"
ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СОВМЕСТНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ МЕЛИОРАТИВНЫХ И ПОЧВОЗАЩИТНЫХ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ КАШТАНОВО-СОЛОНЦОВЫХ КОМПЛЕКСОВ В РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Специальность 06.01.02 - «Сельскохозяйственная мелиорация»
в виде научного доклада на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
На правах рукописи
РГ5 ОД
( " АпТ 7№
Мироичеико Сергей Федорович
ДИССЕРТАЦИЯ
п. Персиановский -2000
Работа выполнена в Донском государственном аграрном университг (ДГАУ)
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Е.В.Полуэктов.
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,
профессор В.М.Бабушкин кандидат сельскохозяйственных наук ' И.А.Нагабедьян.
Ведущая организация - Государственное Учреждение южный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорац* (ГУ ЮжНИИГиМ) Защита состоится "30" июня 2000 г. час на заседании диссертш онного совета 0120.76.01 в Новочеркасской государственной мелиоративн академии по адресу: 346428, г. Новочеркасск Ростовской области, ул. Пу кинская, 111, ауд. 236.
С научным докладом можно ознакомиться в библиотеке НГМА. Просим Ваш отзыв в двух экземплярах, заверенный печатью предпри ятия, направлять ученому секретарю диссертационного совета.
Диссертация разослана мая 2000 г.
Ученый секретарь диссертационного
совета, к. с.-х. н., профессор А. Сенчуков
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1. Актуальность темы. Ростовская область по площади с.-х. угодий и пашни является одним из крупнейших регионов юга европейской части Российской Федерации с благоприятными для выращивания с.-х. культур условиями. Однако существенным препятствием в получении высоких и устойчивых урожаев в восточных районах области (зона каштановых почв) являются три одновременно действующих отрицательных природных фактора: 1) наличие большой площади (около 2 млн га) малопригодных каштаново-солонцовых комплексов, что обусловливает необходимость применения различных способов их мелиорации; 2) равнинная, малооблесенная территория, которая ежегодно с различной интенсивностью подвергается процессам дефляции, что подтверждает целесообразность проведения почвозащитных мероприятий; 3) крайне недостаточное количество выпадающих осадков (320-340 мм), в связи, с чем возникает необходимость проведения влагонакопительных и водоохранных мероприятий.
Совокупное действие этих факторов приводит в отдельные годы к значительному снижению урожайности основных зерновых культур (до 2-5 ц/га), в засушливые - к полной их гибели на больших площадях.
Проведенные ранее в данном регионе исследования были направлены главным образом на решение одной из трех важнейших задач: мелиорации солонцов, борьбе с дефляцией или засухой. До настоящего времени эффективность комплекса приемов повышения плодородия почв юго-востока области исследована недостаточно. Поэтому актуапьность изучения влияния комплекса мелиоративных и почвозащитных способов основной обработки на плодородие каштановых почв и урожайность зерновых культур на востоке области обусловлена как научной, так и практической значимостью выбранного направления.
1.2. Цель и задачи исследований. Усовершенствовать способ подпокровно-фрезерной обработки каштановых почв в комплексе с солонцами с разработкой рабочего органа орудия ФС-1,3, обеспечивающего высокую эффективность мелиорации, почвозащиту и повышение почвенного плодородия.
Для достижения этой цели были поставлены следующие основные задачи:
- разработать и изучить новый способ подпокровно-фрезерной обработки солонцовых почв;
- разработать и внедрить рабочий орган орудия ФС 1,3 для обработки дефлеруемых каштаново-солонцовых комплексов;
- обосновать влияние различных мелоративных способов основной обработки на плодородие каштановых в комплексе с солонцами почв и урожайность озимой пшеницы;
- оценить степень защиты почв от дефляции в мелиоративный период при обработке их с сохранением на поверхности стерни и пожневных остатков;
- дать оценку биоэнергетической эффективности мелиоративных и почвозащитных пособов обработки.
13. Научная новизна исследований. Впервые в условиях восточных районов Ростовской области усовршенствован и внедрен подпокровно-фрезерный способ и орудие ФС-1,3 для обработки дефлируемых каштаново-солонцовых комплексов. Установлена целесообразность и высокая эффективность совместного и раздельного применения мелиоративных и почвозащитных способов обработки для борьбы с солонцеватостью и дефляцией каштановых почв.
1.4. Практическая ценность и реализация результатов работы. Полученные результаты исследований использованы в рекомендации «Почвозащитная технология возделывания сельскохозяйственных культур на землях, подверженных ветровой эрозии в Ростовской области», вошли в состав «Зональные системы земледелия Ростовской области», прошли производственную проверку (1984-1997 гг.) в хозяйствах Ремонтненского.
Зимовниковского, Пролетарского, Орловского и Обливского районов на площади около 5 тыс. га.
1.5. Апробация работы. Основные положения исследований и результаты работы доложены и продемонстрированы на научно-практических конференциях,- состоявшихся в следующих вузах и НИИ: Дон ГАУ (Персиановский, 1977-1998), АЧГАИА (Зерноград, 1980), ГГАУ (Владикавказ, 1980), ВНИИЗХ (Целиноград, 1980), ВНИИЗиЗПЭ (Курск, 1982), ДЗНИИСХ (Рассвет, 1986, 1991), КСХИ (Симферополь, 1982, 1986), НГМА (Новочеркасск, 1988), СГСА (Ставрополь, 1999).
Материалы работ дважды демонстрировались на ВДНХ СССР и удостоены бронзовых медалей №№ 51759 (1980 г.) и 52382 (1985 г.).
При разработке способа и орудия получены два авторских свидетельства за №№ 735202 (1980 г.) и 950209 (1982 г.).
За лучшую научно-исследовательскую разработку и внедрение ее в производство в 1983 г. автору присужден Диплом I степени имени совхоза «Гигант» Сальского района с вручением нагрудного знака.
В 1986 г. на областной' выставке-ярмарке научно-технического творчества молодежи «НТТМ-86» работа удостоена Диплома I степени.-
1.6. Публикации. Автором опубликовано 48 печатных работ обшим объёмом 37 -печатных листов, в том числе статьи, научно-практические рекомендации, информационные листки, учебные пособия, монография.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Вопросами мелиорации каштановых в комплексе с солонцами почв и использования почвозащитных приемов их обработки в Ростовской области занимались многие ученые и практики (Минкин, Садименко, Бабушкин, Калиниченко, Полуэктов. Миронченко. Самоследов, Грызлов. Чсшев. Вальков и др.). Однако их исследования были направлены на решение одном из конкретных задач борьбе с дефляцией, или засухой, или коренной
мелиорации. Изучение целесообразности и эффективности комплексного применения мелиоративных и почвозащитных приемов основной обработки почвы в Ростовской области не проводилось.
2.1. Место, условия и методика исследований. Исследования по изучению мелиоративных и почвозащитных способов основной обработки почвы в восточных районах проводились в зоне каштановых в комплексе с солонцами почв Ростовской области, которые занимают 27% территории ее почвенного покрова.
Стационарные опыты были заложены в колхозе им. 17 партконференции (ныне АО «Мир») Ремонтненского района, который, согласно эрозионному районированию, находится в зоне слабой водной эрозии и сильной, с очагами очень сильной, дефляции. Хозяйство расположено в центральной части района, землепользование составляет 44000 га, из которых 18485 освоено под пашню.: ...
Почвенный покров хозяйства представлен каштановыми и светло-каштановыми почвами в комплексе, с солонцами. Зональная почва имеет мощность горизонта А - 16-20, А+В - 35-40 см. Вскипание от соляной кислоты - с глубины 35-40 см, где содержание карбонатов составляет 1,5-2,0%. Содержание гумуса - 2,2-3,6%, его общий запас составляет 100-130 т/га. Содержание.валового азота: в горизонте А - 0,13; в горизонте В - 0,10 %. Также в этих почвах крайне недостаточное количество фосфора - 1,7-3,2 мг/100 г почвы. Обменным калием они обеспечены сравнительно хорошо. Водно-физические свойства каштановых почв вследствие их солонцеватости малоудовлетворительны.
■ Солонцов в комплексе содержится 25-50%, преобладают среднестолбчатые. Встречаются также глубокие и иногда корковые, но их содержание не превышает 5-8%.
. Климат места проведения исследований отличается контипеиталышстмо. сухостыо. Mii.ii.iM количеством осадков (300-350 мм).
Засушливость климата выражена в сочетании высоких температур с низкой относительной влажностью воздуха и неравномерным распределением годовых и сезонных осадков. Продолжительность теплового периода.230-240 дней, безморозного -170-180, из них 130 дней с суховеями.
Полевые стационарные опыты закладывали в звене полевого севооборота чистый пар - озимая пшеница - яровой ячмень по следующим схемам:
Схема 1. Мелиоративные и почвозащитные способы обработки солонцов
Вариант 1. Отвальная (плужная) вспашка на 20-22 см (контроль).
Вариант 2. Почвозащитная (плоскорезная) обработка на 20-22 см.
Вариант 3, Отвальная вспашка на 20-22 см с почвоуглублением до 40-45 см.
Вариант 4. Трехъярусная вспашка на 40-45 см (ПТН-2-40).
Вариант 5. Подпокрсвно-фрезерная (ФС-1,3) обработка на 40-45 см.
По вариантам этой схемы опыта высевали озимую пшеницу. На
следующий год на эти варианты накладывалась отвальная и плоскорезная
обработки для выявления эффективности применения различных способов
обработки в мелиоративный период (схема 2).
Схема 2. Отвальная и плоскорезная обработки на фоне мелиоративных
Вариант 1. Отвальная вспашка на 20-22 см (контроль). Вариант 2. Отвальная вспашка на 20-22 см на фоне плоскорезной. Вариант 3. Отвальная вспашка на 20-22 см на фоне с почвоуглублением. Вариант 4. Отвальная вспашка на 20-22 см на фоне трехъярусной. Вариант 5. Отвальная вспашка на 20-22 см на фоне подпокровно-фрезерной. Вариант 6. Плоскорезная обработка на 20-22 см на фоне отвальном. Вариант 7. Плоскорезная обработка на 20-22 см на фоне плоскорезной. ' Вариант 8. Плоскорешая обработка на 20-22 см с почвоуглублением.
Вариант 9. Плоскорезная обработка на 20-22 см на фоне трехъярусной.. Вариант 10. Плоскорезная обработка на 20-22 см на фоне подпокровна-фрезерной.
По вариантам этой схемы высевали яровой ячмень.
Опыты закладывали в трехкратной повторности. Размер опытных делянок 0,45 га. . ■
Делянки схемы 1 располагали поперек господствующих ветров, схемы 2 — вдоль, с тем, чтобы сносимые ветром частицы почвы с варианта с отвальной обработкой не отлагались на делянках с безотвальной.
В последующие годы такие же опыты закладывали на новых участках и продолжали вести наблюдения на старых, т.е. исследования варьировали как во времени, так и в пространстве.
Посев озимой пшеницы и ярового ячменя по .всем вариантам осуществляли сеялкой СЗС-2,1 и обязательно поперек господствующих ветров с целью предотвращения перемещения ветром почвенных частиц, В этом случае основной принцип. (закон) единственного различия (принцип сравнимости) был в методическом отношении выдержан.
Исследования проводили полевыми и лабораторными методами по общепринятым в земледелии, мелиорации и эрозиоведении методикам • (Доспехов, Пак, Панов, Шиятый).
Статистическую обработку урожайных данных проводили методом дисперсионного анализа. В итоге рассчитывали биоэнергетическую эффективность применения различных способов обработки каштановых в комплексе с солонцами почв.
2.2. Подпокровно-фрезерный способ и орудия для обработки дефлнруемых каштановых почв и солонцов. Многочисленными опытами, проведенными в восточных районах области, установлено, что лучшим способом окультуривания солонцовых почв является трехъярусная вспашка как основной прием агробиологического метода, выполняемая плугами Г1ТИ-40 и П1 Н-2-40 (Слуцкий. 1974; Саднменко. 1980: Нагабедьян. Минкнн.
1985; Бабушкин, 1985 и др.). Однако эти орудия не полностью отвечают агротехническим требованиям, так как не обеспечивают качественного крошения и перемешивания солонцового и карбонатного горизонтов, способствуют частичному утрачиванию верхнего гумусового слоя и образованию значительной глыбистости на поверхности поля, кроме того, уничтожение стерни и дернины приводит к развитию процессов дефляции.
Изучение данного вопроса показало, что обеспечить нужное качество обработки солонцовых дефлируемых почв могут только орудия с активными рабочими органами роторно-фрезерного типа, работающими под покровом, т.е. сохраняющие стерню и дернину на поверхности поля (Черемисов, Шаршак, Кирилов, Миронченко, Плетнев и др.).
В Донском СХЙ (ныне ДонГАУ) был разработан новый подпокровный противоэрозионный способ обработки почвы (Миронченко, Плетнев, авт.'свид. № 353665) и специальное орудие - подпокровный фрезерователь ПФ-2,2 (авт. свид. №№: 294386; 417099; 950209), сущность и принцип работы которого заключается к том, что рабочий орган типа фрезы заглубляется на глубину, превышающую ее диаметр, что способствует сохранению в верхнем покровном слое до 85-90% стерни и дернины. Подпокровный слой при этом хорошо рыхлится и перемешивается, что улучшает его агрофизические свойства.
На основе предложенного способа обработки с учетом принципа работы этого орудия инженерной группой Донского СХИ был создан ряд конструкций мелиоративных машин для каштановых в комплексе с солонцами почв юго-востока Ростовской области (ПМС-70, ПМС-100, ПМС-100М). Наиболее совершенной конструкцией явилась машина марки ФС-1,3 - фрезерователь солонцовый (Шаршак, авт.свид. № 414954).
Орудие состоит из рамы, опорных колес, фрезерного почворыхлителя (1.3 м) с опорными стойками н механизма привода. Диаметр фрезбарабана 300 мм, скорость вращения 540-550 об./мин.
2.3. Степень крошения и перемешивания генетических горизонтов орудием фрезерного типа. При изучении агрофизических показателей оценивали качество крошения и перемешивания генетических горизонтов.
Качество перемешивания почвенных слоев определяли методом меченых частиц, используя для этого окрашенные семена кукурузы (рис. 1 и 2). Просыпание верхнего гумусового горизонта при работе ФС-1,3 составляло 13,9; ПТН-40 - 89,9%, или в 6,5 раза больше (частица «а»). Данные многих исследований подтверждают, что при трехъярусной обработке происходит перемещение гумусового горизонта в нижележащие слои. Следует отметить, что при работе ФС-1,3 просыпание гумусового горизонта происходит в основном только по следу стоек фрезы, при работе плуга ПТН-40 - по всей глубине, причем максимум приходится на глубину 10-30 см.
Меченые частицы (около 50%), находившиеся на глубине 10 см (частицы «б»), при работе ФС-1,3 переместились вниз, причем максимальное их количество (42,2%) разместилось в слое 10-20 см. Выноса их на поверхность не наблюдали. После прохода плугом ПТН-40 до 12% частиц оказалось на поверхности почвы, остальные 88% распределились по всей глубине обрабатываемого слоя.
Частицы, расположенные на глубине 20 см (частицы «в»), при работе машины ФС-1,3 разместились в слое 10-40 см, т.е. происходило распределение солонцового горизонта вверх и вниз по профилю. После прохода ПТН-40 отмечен небольшой (3%) вынос на поверхность частиц с глубины 20 см; 40% осталось в слое 25 см и 26% переместилось в слой 40 см
г а
1
с
§
§
2 го
ФСЧ.5
X
г / , Л/ / 7 /
Ь ¿1 /
К \\
Ю 20 го 40 ?л 1/5и на ¡олеюнив, см
ЛО
Рис. I. Степень перемешивания генетических горизонтов при обработке ФС-1,3
80
0
§
1
ПГН-1,0
а (Г 1 3 \
/ -т я-г
глубина золего^ия.см
50
Рис. 2. Степень перемешивания генетических горизонтов при обработке ГП'Н-40
и глубже, что в некоторой степени соответствует технологическому принципу работы ПТН-40. ,
При работе орудия ФС-1,3 распределение частиц с глубины 30 см (частицы «г») произошло в двух противоположных направлениях одинаково - 40% в слой 20-30 и 40 - в слой 40-50 см, т.е. солонцовый горизонт был распределен и перемешан с подсолонцовым. При проходе ПТН-40 основная масса частиц распределилась в слое 35-45, небольшое их количество попало в слой 15-25 см. •
При проходе ФС-1,3 до 50% частиц слоя 40 см (частицы «д») перемещалось в солонцовый горизонт и перемешивалось с ним.
Анализ рисунков 1-й 2 показал, что орудие ФС-1,3 хорошо перемешивает солонцовый и подсолонцовый горизонты, сохраняя при этом верхний гумусовый слой и стерню на поверхности поля.
Для определения степени перемешивания генетических горизонтов в подтверждение методу меченых частиц применяли также карбонатный метод, результаты которого представлены в таблице 1.
Таблица!
Влияние различных способов обработки солонцов на распределение карбонатов, %
Обработка почвы Глубина взятия об разца, см
0-10 10-20 20-30 30-40 40-50
До обработки 0,14 .0,34 0,43 3,81 7,95
Отвальная (20-22 см) с почвоуглублением _ до 40-45 см 0,22 , 0,28 0,38 4,02 8,54
Трехъярусная на 40-45 см 2,03 1,05 0,86 2,75 6,10
Подпокровно-фрезерная (ФС-1,3) на 40-45 см 0,13 1,63 2,84 3,02 5,75
Как видио из представленных данных, отвальная вспашка с
почвоуглублепнем до 40-45 см- не вносит существенных изменений в распределение карбонатов по почвенному профилю.
Более существенно изменяет его трехъярусная обработка. Однако вследствие ряда агротехнических недостатков трехъярусного плуга карбонаты перераспределяются по почвенному профилю неравномерно: отмечен повышенный их вынос в верхнюю часть похотного слоя и вместе с тем недостаток на глубине 20-30 см, где сосредоточена наибольшая часть иллювиального горизонта.
При подпОкровно-фрезерной обработке орудием ФС-1,3 карбонаты равномерно вовлекаются в солонцовый горизонт, при этом верхний гумусовый горизонт А остается на поверхности. Все это способствует успешному прохождению процесса «садомелиорации» солонцов.
3. ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАТИВНЫХ ОБРАБОТОК НА СВОЙСТВА КАШТАНОВО-СОЛОНЦОВЫХ КОМПЛЕКСОВ
3.1. Величина засоления .и состав поглощенных катионов. Наличие на определенной глубине (в данных , исследованиях 40-60 см) легкорастворимых солей и обменного является характерным признаком солонцов.
Мелиоративные обработки существенно влияют на количество легкорастворимых солей (табл. 2). Наилучший эффект выщелачивания отмечен на вариантах с трехъярусной и подпокровно-фрезерной обработками, здесь количество легкорастворимых солей снизилось почти в два раза и составило в слое 40-60 см 0,28-0,38%.
Необходимо отметить, что плоскорезная и отвальная обработки, а.также почвоуглубление оказались неэффективными. В последнем случае образовавшиеся щели вследствие сильного набухания почвенной массы быстро сливаются, и плотное сложение солонца восстанавливается.
Различные приемы обработки солонцов неоднозначно отразились и на составе поглощенных катионов. Обычная вспашка на 20-22 см. а также
вариант с почвоуглублением не вызвали серьезных изменений в .составе поглощенных катионов. Такое же влияние оказала и плоскорезная обработка. Трехъярусная вспашка и подиокровно-фрезерная обработка за пять .лет мелиоративного периода почти в 1,5-2,0 раза снизили содержание поглощенного натрия в слое 0-40 см. Это связано с тем, что мелиоративные обработки, обеспечивая механическое разрушение солонцового горизонта и, перемешивая его . - с карбонатным, создают предпосылки для «самомелиорации» солонцов. Процесс расщелачивания выражается не только в уменьшении содержания поглощенного натрия, но и в изменении соотношения натрия, магния и кальция. При этом расширяется соотношение СагИа и Са:М§. Все это улучшает агрофизические свойства солонцовых почв: снижается' плотность', повышается водопроницаемость и, как следствие этого, увеличиваются запасы доступной влаги в почве, выносятся из верхних горизонтов вредные для растений легкорастворимые соли."
3.2. Характеристика плотности и скважности почвы. Плодородие солонцовых почв ограничивают их свойства и неблагоприятный водный режим. К первым, прежде всего, относится их высокая плотность, которая является наиболее важным агрономическим показателем. Изучение влияния различных способов основной обработки почвы на ее плотность по годам и в посевах озимой пшеницы не выявило существенных различий! Установлено, что к моменту посева этот показатель в слое 0-20 см на всех вариантах (табл. 3) находился в допустимых пределах, т.е. не превышал 1,25 г/см3. В слое 20-40 см незначительное увеличение плотности (до 1,41 г/см3) наблюдали на вариантах с отвальной и плоскорезной обработками. Это объясняется тем, что рабочие органы используемых орудий не затрагивали указанный слой. Обработка с почвоуглубителями несколько снижала плотность слоя 20-40 см (до 1,36 г/см"') за счет рыхления.
Под влиянием глубоких мелиоративных обработок наблюдали значи тельное изменение плотности по всей глубине обрабатываемого слоя.
Таблица 2
Величина засоления и состав поглощенных катионов при различных способах обработки солонцов
Способ обработки Глубина, см Начало мелиорации Через пять лет
Сухой остаток, % Поглощенные катионы, % от суммы Сухой остаток Поглощенные катионы, % от суммы
Na+ Са'+ Na+ Са Mg-'
Отвальная на 20-22 см (контроль) 0-20 20-40 40-60 0,12 0,21 0,70 15,2 18,9 48,0 . 50,6 38,8 30,5 0,16 0,25 0,78 14,1 17,7 45,8 48,2 40,1 34,1
Плоскорезная на 20-22 см 0-20 20-40 40-60 0,14 0,25 0,62 13,8 20,3 46,9 43,4 39,3 36,3 0,12 0,20 0,66 13,0 19,2 45.3 43.4 41,7 37,4
Отвальная на 20-22 см + почвоуглубление до 40-45 см 0-20 20-40 40-60 0,15 0,24 0,60 13,2 18,1 50,0 43,9 36,7 38,0 0,21 0,27 0,52 14,9 18,5 52,3 44,5 32.8 37,0 ""29,0 32.9
Трехъярусная на 40-45 см 0-20 20-40 40-60 0,20 0,23 0,58 14,8 18,1 50,9 47,3 36,1 34,6 0,15 0,20 0,33 9,7 12,0 61,3 55,1
Подпокровно-фрезерная на 40-45 см 0-20 20-40 40-60 0,17 0,27 0,64' 13,2 17,0 49,3 45,1 37,5 37,9 0,12 0,21 0,28 7,3 9,5 60,2 66,3 32,5 24,2
Динамика плотности почвы в зависимости от способа основной обработки, г/см3 (среднее за три года)
Обработка почвы Срок отбора проб по слоям, см
Перед посевом Выход в трубку Перед уборкой
0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-40
Отвальная на 20-22 см (контроль) 1,22 . 1,23 1,40 1,48 1,31 1,36 1,20 1,23 1,36 1,42 1,28 1^3 1,28 1,29 1,38 1,52 1,33 1,41
Плоскорезная на 20-22 см 1.25 1.26 1,40 1,50 1,33 . 1,38 1,22 1,24 1,38 1.44 1,30 1,34 " 1,29 1,31 1,39 1,51 1,34 1,41
Отвальная на 20-22 см + почвоуглубление до 40-45 см 1.23 1.24 1,36 1,39 1,29 1,32 1,20 1,23 1,37 1,37 1,27 1,30 1.29 1.30 1,36 1,48 1.3? Г39
Трехъярусная на 40-45 см • 1ДЗ 1,25 . 1,26 1,27 1.25 1.26 1,20 1,22 1,24 1,28 1,22 1,25 1,25 1,27 1,25 1,31 1,25 1.29
Подпокровно-фрезерная на 40-45 см- 1,21 1,21 1,14 1,16 1,18 1,19 1,18 1,19 1,16 . 1,18 1,17 ' 1,19 1,23 1,26 1,19 1,25 :. 1,21 ' '.25 ; 1
Примечание: в числителе - каштановая почва; в знаменателе - солонец.
Трехъярусная вспашка, разрушая и перемешивая почвенные горизонты, обеспечивала сложение всего 0-40-сантиметрового слоя с плотностью, не превышающей 1,25 г/см3 . Наилучшие результаты получены на варианте с подпокровно-фрезерной обработкой, где плотность обрабатываемого слоя в среднем составляла 1,18 г/см3.
В весенний период в фазу выхода в трубку по всем вариантам плотность по сравнению с исходными осенними данными снижалась за счет естественных зимне-весенних природных явлений (циклы замораживание и оттаивание, намокание и высушивание). Однако в слое 0-40 см плотность была оптимальной лишь при глубоких мелиоративных обработках (трехъярусная и подпокровно-фрезерная) и составляла соответственно 1,22 и 1,17 г/см3.
К моменту уборки за счет потери влаги на испарение и формирование урожая, а также естественного уплотнения почвы плотность увеличилась и превзошла в слое 0-40 см оптимальные пределы на всех вариантах за исключением трехъярусной (1,25 г/см") и подпокровно-фрезерной (1,21 г/см') обработок.-
Подобную закономерность наблюдали и на солонцовых пятнах. В момент посева и весной на вариантах с отвальной и плоскорезной обработками и отвальной с почвоуглублением плотность была оптимальной в слое 0-20 см (1,20-1,26 г/см3), к моменту уборки она увеличивалась до 1,291,31 г/см"'.
В солонцовом и подсолонцовом горизонтах плотность на этих трех вариантах была высокой во все сроки наблюдений (ло 1.54 г/см'), что свидетельствует о необходимости их механического разрушения.
Глубокие мелиоративные обработки способствовали сохранению во все сроки наблюдения оптимальной плотности, которая колебалась в слое 0-40 см от 1,19 до 1,25 г/см3 при подпокровно-фрезерной и от 1,26 до 1,29 -при трехъярусной. Отсюда следует, что глубокие мелиоративные обработки, особенно подпокровно-фрезерная с использованием активных рабочих органов, способствуют созданию и сохранению оптимальной плотности в течение всего вегетационного периода.
Исследования общей порозности в зависимости от способов основной обработки (табл. 4) показали, что к моменту посева этот показатель, как на зональной почве, так и на солонце на вариантах с отвальной и плоскорезной обработками находился в допустимых пределах только в слое 0-20 см (глубина обработки рабочими органами), в слое 20-40 см он колебался от 44 до 48%, что в среднем снижало общую порозность в слое 0-40 см на этих вариантах до (до 47-49%).
На варианте отвальной вспашки с почвоуглублением порозность достигала крайнего допустимого предела (50%). Глубокие мелиоративные обработки оказали в данном случае более эффективное воздействие на общую порозность почвы в слое 0-40 см, в среднем она при трехъярусной обработке (на зональной почве и солонце) она составляла 53 и 52%, при подпокровно-фрезерной - соответственно 55 и 54.
Весной в фазе выхода озимой пшеницы в трубку на вариантах с отвальной и плоскорезными обработками за счет влияния зимне-весенний погодных условий порозность в верхнем слое почвы (0-20 см) несколько увеличивалась и в среднем в слое 0-40 см на зональной почве составляла 51, на солонце - 49, на мелиоративных обработках - соответственно 53-56 и 5254%. • ' ' >
К моменту уборки порозность в слое 0-40 см осталась I! допустимых пределах только па вариантах с глубокими мелиоративными обработками как
Изменение величины общей порозности в зависимости от способа обработки, %
Срок определения по слоям, см
Обработка почвы Перед посевом Выход в трубку Перед уборкой
0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-40
Отвальная 52 47 49 54 48 51 51 47 49
на 20-22 см (контроль) 53 44 48 52 46 49 51 44 47
Плоскорезная 52 47 49 53 48 51 51 47 49
на 20-22 см 52 43 47 52 45 49 49 43 46
Отвальная на 20-22 см + 52 49 50 54 49 52 50 48 49
почвоуглубление до 40-45 см 52 48 50 53 47 50 49 45 47
Трехъярусная . 54 52 53 53 53 53 52 "52
на 40-45 см 52 51 52 .53 51 52 51 50 51
Подпокровно-фрезерная 53 57 55 55 56 56 52 ; ; 55 54
на 40-45 см 53 55 54 55 54 54 52 52 52
Примечание: в числителе - зональная почва; в знаменателе - солонец;
удельная масса в слое 0-20 см - 2,61; в слое 20-40 см - 2,63 г/см3.
на зональной почве (52-54%), так и на солонце (51-52%). На остальных вариантах она соответственно составляла 49 и 47%.
Трехъярусная вспашка благодаря глубокой рыхлой обработке и перемешиванию почвенных агрегатов способствовала снижению плотности и увеличению порозности в слое 0-40 см, причем ее влияние не ограничивалось тремя годами последействия.
Таким образом, все виды обработок оказывали влияние на изменение объемной массы и порозности каштаново-солонцовых комплексов, но лишь в пределах глубины обрабатываемого слоя.
3.3. Агрегатный состав и водопрочность макроагрегатов. Анализ влияния различных способов основной обработки на агрегатный состав (табл. 5) и водопрочность агрегатов каштановых в комплексе с солонцами почв показал, что на контроле в слое 0-20 см количество водопрочных агрегатов (частицы >0,25 мм) составило 24,4-26,2%, в подпахотном горизонте оно несколько увеличилось (до 28,4-31,1%). Характерно, что количество агрегатов не изменялось во времени.
Конкретные изменения в характере водопрочных агрегатов происходили при мелиоративных обработках. Разрушая плотный солонцовый горизонт и перемешивая его с карбонатным, мелиоративные вспашки способствовали увеличению содержания Са2+ в почвенном растворе и ППК. Это приводило к увеличению количества водопрочных агрегатов во всей толще обрабатываемого слоя. Водопрочность агрегатов в этом случае связана со стойким, необратимым цементированием агрегатов гуматом кальция. Характерно, что действие фрезы в этом отношении более эффективно вследствие лучшего крошения и перемешивания солонцового и карбонатного горизонтов.- ;
Таблица 5
Агрегатный состав и водопрочность агрегатов в зависимости от способа основной обработки (солонец), %
Обработка почвы
Слой почвы, см
Размер агрегатов, мм
10-3
3-1
1-0,25
<0,25
Отвальная на 20-22 см (контроль)
0-20
20-40
30,2 33,4
34,4 33,2
11,6 12,3 20,9 22,8
20,1 16,8 24Д) 25,2
38,1
36.6
20.7 18,6
24,6 26,2 28,4 31,1
Плоскорезная на 20-22 см
0-20
20-40
37,8 35,7 36,7 38,3
15,9 19,4 14,0 13,6
21.5 21,9 3^6
23.6
24,8 23,0 26,7 24,5
23.3
26.4 30,1 28,4
Отвальная
на 20-22 см + почвоуглубление до 40-45 см
0-20
20-40
32,7 30,1 33,7 31,1
13,6 12,9 21,9 24,0
20,3 23,0 25,7 26,5
33.3 34,0 18,7
18.4
25,5 26,9 : 29,1 .30,4
Трехъярусная на 40-45 см
0-20
20-40
29.3 22,7
34.4 25,4
16,1 24,3 22,9' 28,3
30,3 28,3 24,3 25,6.
24.6
24.7 18,4 20;7
23.3
34.4 20,1 32,3
Подпокровно-фрезерная на 40-45 см
0-20
20-40
32.2 24,0 20,2
18.3
20,526,Г 28,7 33,3
-22,2. 32,231,Г 33,2
25.1 17,7
20,0
15.2
25,3 36,0
22.3
38.4
Примечание: числитель - после основной обработки; знаменатель - через пять лет.
Таблица б
Водопроницаемость в зависимости от способа обработки почвы, мм/ч______
Начало мелиорации Через пять лет
Способ обработки Интервал
1-й час 2-й час 3-й час заЗ ч 1-й час 2-й час 3-й час за 3 ч
Отвальная на 20-22 см • 106 74 30 210 95 58 58 187
(контроль) 91 57 26 174 70 34 34 . 126
Плоскорезная на 20-22 см 92 67 31 190 97 55 31 183
90 51 39 180 66 37 19 122
Отвальная на 20-22 см + 118 87 58 263 117 62 38 '217
почвоуглубление до 103 75 51 229 79 ' 40 35 154
40-45 см
Трехъярусная 196 147 89 432 159 107 •82 348
до 40-45 см 171 116 78 365 133 91 63 287
Подпокровно-фрезерная 253 168 97 518 232 135 74 441
на 40-45 см 209 132 110 451 17! 113 82 366
Примечание: в числителе - зональная почва; в знаменателе - солонец .
Анализ данных агрегатного состава показал, что количество агрономически ценных агрегатов (от 0,25 до 3 мм) после прохода мелиоративных орудий в слоях. 0-20 и 20-40 см по сравнению с другими обработками, особенно в слое 20-40 см после прохода фрезы, увеличивалось до 59,8%. Через пять лет последействия эта закономерность сохранялась. 3.4, Водопроницаемость. Проведенные наблюдения свидетельствуют о том, что неглубокие (отвальная и плоскорезная) способы обработки давали самую низкую водопроницаемость почвы (210-190 мм/Зч), несколько большей она была на варианте с почвоуглублением (до 263 мм/Зч). Глубокая трехъярусная обработка увеличивала водопроницаемость как зональной почвы, так и солонцов по сравнению с контролем в два раза (табл. 6).
Наилучшая водопроницаемость (518 мм) отмечена при подпокровно-фрезерной обработке. Это объясняется созданием активными рабочими органами фрезы более рыхлого, хорошо перемешанного подпокровного (1040 см) слоя. При этом водопроницаемость зональной почвы и солонцов по сравнению с контролем увеличилась в 2,5 раза. Повторные исследования, проведенные через пять лет, установили такую же закономерность. Однако, в общем, по. сравнению с началом мелиоративного периода, водопроницаемость по-всем вариантам снизилась за это время на 15-20% на зональной почве и на 20-23 - на солонце. Это подтверждает, что глубокую мелиоративную обработку каштановых в комплексе с солонцами почв необходимо проводить через 5-10 лет.
3.5. Запасы доступной влаги. Различия в степени крошения и перемешивания генетических горизонтов, изменение плотности и скважности, варьирование водопроницаемости при .различных способах обработки влияли и на запасы доступной влаги "(табл. 7). В момент посева запасы влаги на всех вариантах в слое 0-40 й 0-100' см" как на зональной почве,'так и на солонце были практически одинаковыми. Однако весной (апрель) они-значительно различались. При плоскорёзйой'обработке за счет : сохранившихся на поверхности поля стерни й "дернины (до 50%), которые увеличивала накопление осадков в виде снега в два разами дополнительного накопления твердых зимних осадков в виде снега; (в два раза), запасы влаги на каштановой почве в слое 0-40 и 0-100 см были больше соответственно на 20 и 31, на солонце на 16 и 18 мм по сравнению с контролем.
При отвальной обработке с почвоуглублением запасы влаги в метровом слое на каштановой почве и на солонце несколько увеличивались-(соответственно на 10 и 9 мм). Это объясняется лучшим проникновением влаги в более глубокие слои по ходу стоек почвоуглубителей. Трехъярусная обработка за счет более глубокого рыхлого слоя и повышения водопроницаемости почвы также способствовала увеличению запасов влаги по сравнению с контролем в слое 0-40 и 0-100 см на 14 и 33 мм на зональной и на 11 и ЗО'мм на солонце.
Наиболее продуктивным по запасам влаги оказался вариант с подпокровным фрезерованием. Рабочие органы фрезы, активно рыхля и перемешивая подпокровные горизонты, значительно увеличивали их водопроницаемость, сохранившиеся на поверхности почвы стерня и дернина (до 40%) способствовали увеличению накопления снега в 1,8 раза, что повышало запасы воды в нем на 8-25 мм по сравнению с контролем. Это, несомненно, сказалось и на накоплении влаги на этом варианте, запасы которой были выше в слое 0-40 и 0-100 см соответственно на 21 и 47 мм на зональной и на ! 8 и 43 мм на солонце.
Запасы доступной влаги в посевах озимой пшеницы
при различных способах основной обработки (среднее за три года), мм
Срок определения
Обработка почвы Глубина, Выход
см Посев Весной в трубку Уборка
Отвальная 0-40 11 48 30 3
4 54 22 0
на 20-22 см (контроль) 0-100 25 97 67 10
10 85 38 3
Плоскорезная 0-40 13 68 40 7
4 70 ' 22 0
на 20-22 см 0-100 29 128 83 20
11 103 40 4
Отвальная на 20-22 см + 0-40 .12 51 32 2
Почвоуглубление 3 56 21 0
до 40-45 см 0-100 30 107 74 10
9 94 39 5
Трехъярусная 0-40 5 62 36 4
7 65 29 1
на 40-45 см 0-100 26 130 78 15
16 115 55 5
Подпокровно-фрезерная 0-40 17 69 43 6
7 72 32 2
на 40-45 см 0-100 . 31 144 . . 90 18
21 128 57 8
Примечание: в числителе - зональная почва; в знаменателе - солонец.
К моменту уборки значительных различий в запасах доступной влаги по вариантам практически не наблюдали. Это сглаживание можно объяснить более интенсивным потреблением растениями влаги на тех вариантах, где ее было больше, что положительно влияло на уровень урожайности озимой пшеницы.
3.6. Урожайность озимой пшеницы. Критерием оценки использования новых методов в земледелии, связанных с обработкой почвы, является урожайность с.-х. культур.
Годы исследований на стационарах резко отличались по климатическим условиям (например, 1978 - очень благоприятный; 1989 -крайне засушливый и 1980 — средний для этой зоны).
Плоскорезная обработка способствовала повышению урожайности озимой пшеницы погодам в зависимости от количества осадков от 10 до 21%, особенно это увеличение было заметно в 1979 (засушливом) году (на 21%), что подтверждает преимущество безотвальной обработки в засушливые годы.
При отвальной обработке с почвоуглублением имела место тенденция к увеличению урожайности по сравнению с контролем (по годам от 3 до 9%), однако оно было недостоверным.
Значительное увеличение урожайности озимой пшеницы отмечено на варианте с трехъярусной обработкой, в среднем за три года оно составило0,48 т/га (25,1%). Особенно наглядно это подтвердилось во влажном 1978 г., когда благодаря глубокой мелиоративной обработке, способствующей улучшению водопроницаемости, в метровом слое был накоплен значительный запас продуктивной влаги.
Наиболее высокий уровень урожайности был получен при подпокровно-фрезерной обработке. Прибавка урожайности озимой пшеницы* составила по годам от 0,57 до 0,82 т/га (от 27,2 до 44,4%). Это объясняется улучшением водно-физических свойств каштановых в комплексе с солонцами почв при применении орудия ФС-1,3.
Урожайность озимой пшеницы по годам исследований, т/га
Обработка почвы Годы исследований Прибавка
1978 1979 1980 Среднее за три года т/га %
Отвальная на 20-22 см (контроль) 2,44 1,26 2,09 1,91
Плоскорезная на 20-22 см 2,72 1,52 2,25 2,17 0,26 13,6
Отвальная на 20-22 см +почвоуглубление до 40-45 см 2,65 1,31 2,11 2,02 0,11 5,6
Трехъярусная на 40-45 см 3,03 1,67 2,48 2,39 0,48 25,1
Подпокровно-фрезерная на 40-45 см 3,26 1,87 2,66 2,60 0,69 36,1
НСР05 0,25 0,14 0,19
Таким образом, применение глубоких мелиоративных обработок не только улучшает водно-физические свойства солонцовых почв, но и способствует значительному повышению урожайности озимой пшеницы.
4. ВЛИЯНИЕ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ В МЕЛИОРАТИВНЫЙ ПЕРИОД
4.1. Количество стернн и комковатость верхнего слоя почвы. Для
эффективной защиты почв от дефляции необходимо иметь на поверхности пашни до 150-175 шт./м2 стерни. В проведенных исследованиях в мелиоративный период применение плоскорезной обработки по стерне озимой пшеницы позволяло сохранять в зимне-весенний период гораздо больше стерни (до 190-220 шт./м2), что, соответственно, более действенно защищало помпу от негативных процессов. Однако интенсивность дефляции
зависит не только от количества сохранившейся стерни, но и от комковатости верхнего слоя почвы. ,
По данным ВЗНИИСХ (1980), дефляция возникает на почвах, содержащих в верхнем пятисантиметровом слое более 50% почвенных агрегатов < 1 мм диаметром (Зайцева, Шиятый, 1975).
Проведенные наблюдения за изменением комковатости в зависимости от способа основной обработки (табл. 9) показали, что осенью на всех вариантах верхний слой находился в эрозионно-устойчивом состоянии, особенно после отвальной обработки, где на поверхность плугом были вывернуты более крупные фракции из нижележащих слоев. Резкое снижение количества эрозионно-устойчивых фракций произошло по всем вариантам весной. Это объясняется влиянием циклов замораживания и оттаивания и намокания и высушивания, произошедших за зимне-весенний период. Таким образом, можно считать, что весенний уровень распыления не зависит от различий в способах основной обработки. Однако отмечена тенденция к сохранению большего числа частиц >1 мм на вариантах с плоскорезной обработкой за счет дополнительного накопления влаги при сохранившейся стерне, которая смягчает отрицательные воздействия циклов замораживания и оттаивания. Обобщая данные, можно сделать вывод, что в весенний дефляционно-опасный период как отвальная вспашка, так и плоскорезное рыхление не обеспечивают ветроустойчивости почвы в связи с тем, что ее структурные агрегаты к этому времени разрушаются и количество комочков более 1 мм гораздо ниже допустимого предела, т.е. 50%.
Комковатость верхнего (0-5 см) слоя почвы в зависимости от способа основной обработки
Содержание фракций более 1 мм, %
Обработка почвы осенью весной после сева
Отвальная на 20-22 см (контроль) 64 37 32
Отвальная на 20-22 см после трехъярусной 66 38 34
Отвальная на 20-22 см после фрезерной 66 38 33
Плоскорезная на 20-22 см после трехъярусной 59 42 38
Плоскорезная на 20-22 см после фрезерной 61 43 37
4.2. Ветроустойчивость. Дефляционно-опаСная ситуация в условиях Ростовской области возникает обычно в весенний период, поэтому изучение ветроустойчивости почвы в это время имеет большое значение.
Результаты исследований (табл. 10) показали, что в среднем эродируемость на вариантах с отвальной обработкой (339 г) превысила отмеченную при плоскорезной (38,5 г) в 8,8 раза, т.е. можно сделать вполне обоснованный вывод о том, что если в период сева яровых зерновых скорость ветра будет превышать 12,5 м/сек, то на полях с отвальной обработкой может проявляться дефляция, в то время как поля, обработанные плоскорезами, будут надежно защищены (допустимый предел 120 г). Натурные наблюдения в 1978 и 1984 гг. подтвердили, что вынос почвы во время пыльных бурь при отвальной вспашке составил 50,1; при плоскорезной - 12,5 т/га.
Таблица 10
Ветроустойчивость каштановых почв при различных способах _основной обработки (после посева ячменя) _
Обработка почвы Комковатость, % Количество стерни, шт./м2 Эродируе-мость, г
Отвальная на 20-22 см (контроль) 32 356
Отвальная на 20-22 см после трехъярусной 34 332
Отвальная на 20-22 см после фрезерной 33 330
Плоскорезная на 20-22 см после трехъярусной 38 205 37
Плоскорезная на 20-22 см после фрезерной 37 205 40
4.3. Снежный покров и глубина промерзания почвы. Наблюд ¡ниями
за высотой снежного покрова и запасами воды в снеге установлено, что
благодаря сохранившейся при плоскорезной обработке стерне высота рнега и запасы воды в нем были в три - четыре раза больше, чем при отвальной. Это несомненно повлияло и на глубину промерзания почвы, которая была в .1,72,0 раза меньше на варианте с плоскорезной обработкой, чем с отвальной, и составляла соответственно в январе 25 и 52, в феврале - 22 и 40 см. Весной это привело к более раннему оттаиванию почвы на вариантах с плоскорезной обработкой, что обеспечило сохранение и проникновение весенних талых вод в нижние слои почвенного профиля.
4.4. Засоренность почвы семенами сорняков и посевов вегетирующими растениями. Различные оценки эффективности плоскорезной обработки, выдвигаемые как в научных учреждениях, так и на производстве, свидетельствуют о том, что при ее применении есть определенная доля риска, которая складывается из многих составляющих. Одной из самых важных и вызывающих нарекания производственников является увеличение засоренности полей в первые годы применения
плоскореза (Гортлеский, 1975, Зуза, 1980, Фисгонов, 1984 и др). Установлено, что главным препятствием по очищению полей от сорняков является сильная потенциальная засоренность пахотного слоя семенами сорных растений.
Таблица 11
Влияние способов обработки на распределение семян сорняков, млн шт./га____
Обработка почвы Слой почвы, см
0-10 10-20 20-30 30-40 0-40
Отвальная на \ 20-22 см (контроль) 46,4 70,1 1,3 0 117,8
Отвальная на 20-22 см после трехъярусной 39,9 72 • 26,4 19,8 158,1
Отвальная на 20-22 см после фрезерной 42,6 68,1 ; " 15,1 14,1 140
Плоскорезная на 20-22 см после трехъярусной 69,7 40,1 25,2 12,4 147,4
Плоскорезная на 20-22 см после фрезерной 63,8 35,2 30,8 6,4 136,2
В связи с этим был изучен характер распределения семян сорняков при различных способах основной обработки по слоям пахотного слоя почвы (табл. 11). В результате исследований установлено, что основная масса сорняков при отвальной обработке (контроль) находилась в слое 10-20 см. в слой 0-10 см были вывернуты семена прошлых лет. То же наблюдали и на вариантах с отвальной обработкой после трехъярусной и фрезерной, однако, много семян сорняков обнаружилось в слоях 20-30 и 30-40 см, куда они попали в результате применения глубоких мелиоративных обработок позапрошлого года. При плоскорезной обработке основная масса семян сорняков текущего года находилась в слое 0-10 см как после трехъярусной, так и после фрезерной. На варианте с применением активных рабочих органов фрезы семема сорняков были равномерно распределены в слоях 1020 н20-30 см.
Сохранение в верхнем слое основного количества семян сорняков при плоскорезной обработке п провокация их на прорастание при наступлении благоприятных чслоипн весной (тепло, влага) способствуют увеличению
количества сорняков, однако их можно легко уничтожить механической обработкой или гербицидами. Поэтому интенсивное прорастание семян сорняков при плоскорезной обработке в значительной степени снижает потенциальную засоренность пахотного слоя и тем самым облегчает борьбу с сорняками в севообороте.
Наблюдения за количеством вегетирующих сорняков в посевах ячменя в фазе выхода в трубку представлены в таблице 12. При отвальных способах обработки почвы малолетних сорняков в фазе выхода ярового ячменя в трубку было больше, чем при безотвальных. Это объясняется тем, что весной семена сорняков, сконцентрированные в верхнем слое при безотвальной обработке, интенсивно проросли и были уничтожены боронованием и
Таблица 12
Засоренность посевов ярового ячменя вегетирующими сорняками
Обработка почвы Количество сорняков, шт./м^ Воздушно-сухая масса, г/м2
малолетних многолетних
Отвальная на 20-22 см (контроль) 37,9 3,6 ■ . 14,8
Отвальная на 20-22 см после трехъярусной 41 1,9 15,5
Отвальная на 20-22 см после фрезерной 44,8 1,6 17,2
Плоскорезная на 20-22 см после трехъярусной 28,4 6,2 16,8
Плоскорезная на 20-22 см после фрезерной 24,4 4,9 12,2
культивацией, к указанной фазе из более глубоких слоев на вариантах с отвальной обработкой проросли семена однолетних.
Многолетних сорняков при безотвальных обработках было больше, чем при отвальных, так как плоскорез подрезает их корневища без оборота и заделки в глубокие слои, как это происходит при отвальной обработке. Поэтому после плоскорезной обработки по многолетним сорнякам необходимо применять гербициды.
4.5. Влияние способов основной обработки почвы на урожайность ярового ячменя. Отвальная обработка по трем мелиоративным вариантам в среднем дала прибавку урожая по сравнению с контролем 0,15 т/га (12,9%), плоскорезная - 0,31 (25,8%). Наивысший урожай был получен
Таблица 13
Урожайность ярового ячменя в зависимости от способа основной обработки почвы в мелиоративный период, т/га
Годы исследований Сред- Разница
Обработка почвы 1979 1980 1981 1982 1983 1984 нее т/га %
Отвальная на
20-22 см (контроль) 0,61 1,9 1,42 1,23 0,81 1,19 1,19 0 0
Отвальная на
20-22 см после 0,66 1,94 1,42 1,3 0,82 1,25 1,23 0,04 3,4
почвоуглубления
Отвальная на
20-22 см 0,74 2,24 1,56 1,35 0,92 1,36 1,36 0,17 14,3
после трехъярусной
Отвальная па
20-22 см: после фрезерной 0,85 2,39 1,59 1,41 1 1,4 1,44 0,25 21
Плоскорезная на 20-22 см 0.78 2,13 1,61 1,42 1 1,39 1.39 0,2 16.8
после почвоуглубления
Плоскорезная на 20-22 см 0,85 2,42 1,68 1,48 1,02 1,46 1,49 0,3 25,2
после трехъярусной
Плоскорезная на 20-22 см после фрезерной 0,92 2,64 1,78 1,6 1,17 1,53 1,61 0,42 35,3
ПСР1)5 0,1 0,26 0,17 0,15 0,12 0,15 -
на варианте с плоскорезной обработкой после фрезерной, где прибавка в среднем за шесть лет составила 0,42 (35,3%), особенно эти различия были заметны в засушливые 1979 (50,8%) и 1983 гг. (44,4%).
4.6. Результаты внедрения научных разработок в производство Совместное внедрение прилагаемых мелиоративных и почвозащитных обработок почвы в ряде хозяйст юга - восточных и северо - восточных зонах Ростовской области на каштаново -солонцовых комплексах за период с 1981 по 1995 годы показало, что сохранившаяся стерня на поверхности поля ( 150 - 220 шт/м2) в весенний эрозионноопасный период значительно .:• снижала эродируемость и потери почвы от дефляции ( в 5 - 9 раз ) в 1984, 1987 и 1992 годах. Сохранившаяся стерня также способствовала дополнительному накоплению ( в 1,5 - 2 раза ) и сохранению твердых зимних осадков, что снижало глубину промерзания ( на 15 - 30 см ) почвы. Это приводит весной к более быстрому ее оттаиванию и поглащению весенних талых вод в почву. Поэтому, запасы продуктивной влаги на почвозащитных вариантах были весной как правило больше в метровом слое на 15—40 мм.
Это несомненно повлияло и на уровень урожайности зерновых колосовых культур, который был на 0,1 - 0,7 т/га выше (табл. 14) по сравнению с традиционной отвальной вспашкой за годы внедрения.
Ежегодный объем внедрения совместного применения мелиоративных и почвозащитных способов основной обработки составил по двум восточным зонам Ростовской области около 15 ООО га.
Таблица 14
Урожайность зерновых колосовых в производственных опытах, т/га
2 Л ЕГ Озимая пшеница Яровой ячмень
а Способ обработки Разница ■ Способ обработки Разница г*. э:
3 £ Хозяйство, 3 4 i-. 1 От- Без- т. га % От- Без- т. га % 3 =
3 гч го ю о район о U i 1 валь- отваль- валь- отваль- § Î
« ный ный ный ный
"Заветы Ильича"
I Ремонгненского 1981 356 3,91 4,42 0,5! 13,0 1,13 1,87 0,74 65,5 175
В" о им." XVII Партконференции" 1982 600 2,90 3,32 0,42 14,5 1,42 1,59 0,17 12,0 850
g Ремонтненского 1992 670 1,72 • 1,90 0,18 10,5 1,09 1,31 0,22 20,2 ; 940
ва им.Ленина"
è Пролетарского 1984 534 1,98 2,28 0,30 15,2
2 "Россия" 1986 105 2,60 2,89 0,29 11,2 1,70 1,89 0,19 11,2 174
Орловского 1994 125 2,03 2,34 0,31 15,3 1,67 1,87 0,20 12,0 220
"Родина" 1982 1650 3,02 • 3,16 0,14 4,6
Обливского 1983 1355 3,92 4,48 0,56" 14,3 1,58 1,81 0,23 14,6 .455
1 1993 3057 2,69 3,04 0,35 13,0
1 "Знамя труда" 1985 288 2,30 2,40 0,10 4,3
о СО Обливского 1986 136 1,48 1,64 0,16 10,8 0,82 0,93 0,11 13,4 438
О CL CJ "Лобачевский" 1983 0,74 0,85 0,11 14,9 196
и Обливского 1984 1125 1,41 1,62 0,21 14,9 0,26 0,34 0,08 30,6 . 33 S
1985 1436 2,58 2,65 0,18 2,7 1,81 1,94 0,13 7,2
1986 691 1,54 1,66 0,12 7,8 1,20 1,36 0,16 13.3 2X4
1987 1082 1,34 1,49 0,15 11,2
1995 1170 1,29 1,46 0,17 13,2 1,09 1,28 0.18 17.4 540 :
5. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕЛИОРАТИВНЫХ И ПОЧВОЗАЩИТНЫХ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Биоэнергетическая оценка подразумевает определение соотношения количества энергии, аккумулированной в урожае с.-х. культур в процессе фотосинтеза, и совокупных затрат энергии, вкладываемых в производство продукции растениеводства (Акулов, 1995).
Подробный энергетический анализ предусматривает полную технологию возделывания культур. Однако исходя из методики исследований в настоящей работе учтены только изменяемые технологические операции при основной . мелиоративной обработке под озимую пшеницу, в мелиоративный период - под яровой ячмень.
При сравнении различных вариантов опытов проанализированы совокупные затраты энергии на возделывание озимой пшеницы и ярового ячменя, величины накопления энергии в прибавке основной и побочной продукции, чистый энергетический доход и коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ) применяемых агроприемов. При определении совокупных затрат применяли энергетические эквиваленты по методике Н.И. Зезюкова(1993).
Для более полного анализа использовали такой показатель, как чистый энергетический доход, который аналогичен величине чистого дохода от применения агроприемов при экономическом анализе. Результаты расчетов представлены в таблице 14.
Анализ способов основной обработки почвы в варианте 1 показал высокую энергетическую отдачу при применении подпокровно-фрезерной обработки с коэффициентом энергетической эффективности 7,09 (10483 мДж/га), это подтвердили и показатели агрономического эффекта (прибавка урожая). Трехъярусная обработка также обеспечила высокий коэффициент-4.68. плоскорезная - 2,52. В то же время почвоуглубление как рекомен-
Энергетический анализ способов основной обработки, мДж/га
Изменяемые Энергия Чистый Коэффициент
Обработка почвы затраты в прибавке энергети- энергетической
энергии урожая ческий эффективности
доход
Опыт 1 - озимая пшеница
Отвальная на 20-22 см
(контроль) 2409 - : -
Плоскорезная на 20-22
см 1822 4599 2777 2,52
Отвальная на 20-22 см +
почвоуглубление до 40-45
см 2473 1946 - 0,79
Трехъярусная на 40-45
см 1846 8490 6674 4,68
Подпокровно-фрезерная
на 40-45 см 1722 12205 10483 7,09
Опыт 2 - яровой ячмень
Отвальная на 20-22 см
(контроль) 2654 - - -
Отвальная после
почвоуглубления 2849 531 - 0,19
Отвальная после
трехъярусной 2776 3365 589 1,21
Отвальная после
фрезерной 2779 5030 2251 1,81
Плоскорезная
после почвоуглубления 2381 3365 984 1,41
Плоскорезная 1 ■
после трехъярусной 2250 5313, 3063 2,36
Плоскорезная
после фрезерной 2252 7438 5186 3,30
дуемый мелиоративный прием в проведенных исследованиях не обеспечил
энергетической эффективности, т.е. КЭЭ был меньше единицы (0,79).
Последействие мелиоративных обработок оказало влияние и на биоэнергетические показатели ярового ячменя, отраженные в опыте 2. Расчеты свидетельствуют, что коэффициент энергетической эффективности был наивысшим при плоскорезной обработке после фрезерной (3,30) и трехъярусной (2,36) мелиораций. На вариантах с отвальной обработкой он был самым высоким после фрезерной обработки (1,81).
ВЫВОДЫ
1. При применении подпокровно-фрезерного способа обработки почвы, выполняемого орудием ФС-1,3, происходит активное перемешивание солонцового и подсолонцового горизонтов с одновременным сохранением верхнего гумусового слоя, а также стерни и дернины, при трехъярусной обработке процесс «самомелиорации», т.е. перемешивания этих слоев, не происходит, и часть гумусового горизонта запахивается. Почвоуглубление практически не вносит изменений в характер перераспределения и перемешивания почвенных горизонтов.
2. Глубокие мелиоративные обработки (фрезерная и трехъярусная) почти в два раза снижают количество растворимых солей и поглощенного натрия, а также значительно расширяют соотношение Са:Ыа и Са:Г^, тем самым создавая предпосылки для успешной "самомелиорации" солонцов. Отвальная, плоскорезная обработки и почвоуглубление должного мелиоративного эффекта не оказывают.
3. Плотность почвы находится в оптимальных пределах (в слое 0-40 см) только после фрезерной и трехъярусной обработок, на остальных она превышает выше 1,3 г/смл. Порозность в слое 0-40 см также варьирует в допустимых пределах в только при глубоких мелиоративных обработках.
4. При подгюкровмо-фрезерном способе, благодаря активно рыхлящим рабочим органам, водопроницаемость по сравнению с отвальной вспашкой увеличивается в 2,5: при трехъярусной - в 2.0 раза. Такие же результаты фиксируют и в последействии (через пять лет). Почвоуглубление по
сравнению с отвальной обработкой также способствует некоторому увеличению водопроницаемости.
5. Запасы доступной влаги в весенний период при подпокровно-фрезерной обработке в слое 0-40 и 0-100 см на 21 и 47 мм выше на зональной почве и на 18 и 43 — на солонце. При трехъярусной обработке влаги также больше, чем при отвальной соответственно на 14 и 33; 11 и 30, при плоскорезной на20 и 31; 16 и 18 мм.
6. Наивысшую урожайность озимой пшеницы дает подпокровно-фрезерная обработка - прибавка по сравнению с отвальной 36,1%; трехъярусная - 25,1; плоскорезная - 13,6. При почвоуглублении имеет место недостоверная тенденция к увеличению урожайности.
7. Применение плоскорезной обработки в мелиоративный период способствует сохранению до 38% (220 шт. /м-) стерни в весеннии эрозионноопасный период, при отвальной она полностью запахивается. Комковатость как при отвальной, так и при плоскорезной обработке ниже допустимого предела (50%).
8. Эродируемость при плоскорезной обработке в 8,8 раза ниже, чем при отвальной, т.е. почва находится в дефляционно-устойчивом состоянии. Вынос мелкозема во время пыльных бурь при отвальной вспашке по сравнению с плоскорезной обработкой более чем в четыре раза интенсивнее.
9. При плоскорезной обработке высота снега и запасы воды в нем в три-четыре раза больше, чем при отвальной, глубина промерзания в 1,7-2,0 раза меньше.
10. Сохранившиеся на поверхности поля семена сорняков при плоскорезной обработке интенсивно прорастают и при наступлении благоприятных условий могут быть легко уничтожены механической обработкой или гербицидами, тем самым потенциальная засоренность ппхопного слоя во времени снижается. Количество малолетних сорняков при
плоскорезной обработке в фазе выхода ячменя в трубку меньше, многолетних - больше, чем при отвальной.
11. Урожайность ярового ячменя при плоскорезной обработке после мелиоративных была выше в среднем на 25,8%, при отвальной - на 12,9 по сравнению с традиционной вспашкой. Наивысшую урожайность получают при плоскорезной обработке после фрезерной, где прибавка в среднем за шесть лет составляет 0,42 т/га, особенно существенны эти различия в засушливые годы (44,4-50,8%).
12. Биоэнергетический анализ мелиоративных обработок под озимую пшеницу доказывает, что наивысшую отдачу с КЭЭ 7,09 дает подпокровно-фрезерная обработка. Трехъярусная вспашка также обеспечивает, высокий коэффициент - 4,68. В мелиоративный период КЭЭ выше при плоскорезных обработках после фрезерной (3,30) и при трехъярусной (2,36), при отвальных - после подпокровно-фрезерной (1,81).
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. В целях борьбы с солонцеватостью, дефляцией и неблагоприятными
водно-физическими свойствами каштаново-солонцовых комплексов, а также для повышения урожайности с.-х. культур в восточных районах Ростовской области рекомендуем применять при коренной мелиорации иодпокровно-фрезерный способ обработки почвы.
2. В севообороте за мелиоративный период для защиты почв от дефляции, снижения запасов продуктивной влаги и, как следствие, для повышения урожайности ярового ячменя рекомендуем применять безотвальную (плоскорезную) систему основной обработки почвы.
3. При отсутствии орудий фрезерного типа в целях комплексной борьбы с дефляцией и отрицательными водно-физическими свойствами солонцов рекомендуем проводить коренную мелиорацию трехъярусными плугами и применять в последующих полях севооборота безотвальную (плоскорезную) систему обработки почвы.
СПИСОК ОСНОВНЫХ НАУЧНЫХ ТРУДОВ
1. Противоэрозионный эффект //Сельские зори. - Краснодар, 1978. -N 7. - С. 35-36 (в соавторстве).
2. Почвозащитная технология возделывания основных сельскохозяйственных культур на землях, подверженных ветровой эрозии в Ростовской области //Рекомендации. - Персиановка, 1978. - 23 с. (в соавторстве).
3. Агротехническая оценка нового мелиоративного орудия ФС-1,3 //Приемы повышения урожайности с.-х. культур (Сборник статей).- Т. XIV. -Вып. 1. - Персиановка, 1979. - С. 91-94 (в соавторстве).
4. Рабочий орган почвообрабатывающей машины. A.c. N 735202 от 29.01.80 г. (в соавторстве).
5. Почвозащитная технология возделывания зерновых и пропашных культур на землях, подверженных ветровой эрозии в Ростовской области //Зональные почвозащитные технологии возделывания полевых культур (Сб. науч. тр.). - Целиноград, 1980. - С. 30-39 (в соавторстве).
6. Почвозащитная технология и орудия обработки эродируемых земель в Ростовской области //Приемы повышения урожайности с.-х. культур (сборник статей). - Т. XVI. - Вып. 1. - Персиановка, 1981. - С. 74-78 (в соавторстве).
7. Влияние различных способов основной обработки солонцовых почв на урожай озимой пшеницы в условиях юго-востока Ростовской области //Тезисы докладов «Вопросы теории и практики защиты почв от эрозии и охраны окружающей среды». - М., 1982. - С. 42-43.
8. Изменение сезонной ветроустойчивости каштановых почв под влиянием обработки //Пути . повышения плодородия солонцовых и эродированных почв (сборник статей). - Персиановка, 1982. - С. 58-61.
9. Плоскорезная обработка солонцовых почв в мелиоративный период //Пути повышения плодородия солонцовых и эродированных почв (сборник статей). - Персиановка, 1982.-С.61 -64.
10. Комбинированная машина для обработки почвы и посева /A.c. N 950209 от 14.04.82 г. (в соавторстве).
11. Агроэкономическая и почвозащитная эффективность подпокровного фрезерования почвы //Ростовский ЦНТИ. Информ. листок N 113-83 (в соавторстве).
12. Почвозащитная технология возделывания ярового ячменя //Ростовский ЦНТИ. Информ. листок N 273-83 (в соавторстве).
13. Длительное применение плоскорезной технологии //Земледелие. -1983.-N 12.-С. 14-16.
14. Влияние приемов мелиорации на плодородие каштаново-солонцовых комплексов и урожайность озимой пшеницы в условиях юго-востока Ростовской области //Научные основы рационального использования и повышения плодородия солонцовых и эродированных пйчв в Ростовской области (Сб. науч. статей). — Персиановка, 1984. - С. 20-24.
15. Почвозащитная обработка каштановых почв юго-востока Ростовской' области //Обработка почвы в интенсивном почвозащитном земледелии (Сб. науч. тр.). - п. Рассвет, 1986. - С. 38-44.
16. Плоскорезная обработка каштановых почв северо-востока Ростовской области //Мелиорация и обработка солонцовых и эродированных почв (Сб. науч. тр). - Персиановка, 1987. - С. 88-94.
17. Совершенствование опытного образца почвообрабатывающей машины фрезерного типа ФСРП-2 //Мелиорация и обработка солонцовых и эродированных почв (Сб. науч. тр.). - Персиановка, 1987. - С. .69-71 (в соавторстве).
18. Фрезерная обработка эродированных почв в интенсивном земледелии //Проблемы интенсификации с.-х. производства. - п. Рассвет, 1991. - С. 26-27 (в соавторстве).
19. Перспективы стабилизации сельскохозяйственного производства Обливского района Ростовской области в условиях рыночных отношений //Совершенствование рыночных отношений в агропромышленном комплексе. - Ростов-на-Дону, 1994. - С. 37-38 (в соавторстве).
20. Усовершенствование системы земледелия Обливского района ростовской области при новых формах владения земельными ресурсами //Биотехнология и производство экологически чистой продукции сельского хозяйства. - Персиановка, 1994. - С. 53-54 (в соавторстве).
21. Агроэкологическое обоснование системы обработки почвы в севооборотах при современной внутрирайонной специализации хозяйств Обливского района Ростовской области //Тезисы докладов конференции по итогам НИР ДонГАУ 1991-1995 гг. - Персиановка, 1996 - С. 105.
22. Сорные растения и меры борьбы с ними в Ростовской области //Учебное пособие.-Персиановка, 1999-73 с. (в соавторстве).
23. Мелиоративные и почвозащитные способы обработки почвы юго-востока Ростовской области. - Ростов-на-Дону, 1999 - 72 с.
ДНТП «Биоса РТУМ4006, г. Ростоя-на-Доиу, ул. Б. Сгиоаая. 105. Тел 64-82-22.65-95-32. Подписано 1 печать 29 05 2000, Заки № И 3 Бумага офсстная.Гарит)!» «Тайме».печать офсетная. Тираж 100 экземпляров. Псч. лист 2.00. Формат 60*84/16 Усл. печ л. 1.90 Компьютерная набор и аерстка Имательско-полнграфический комплекс «Биос» РГУ 344091, г. Ростоа-на-Доиу, ул. Р. Зорге, 28/2, корпус 5 «В», 4 этаж. Лииснтмя на падитрафичссьтю деятельность Хя 65-125 от 09 02 98 г.
Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Миронченко, Сергей Федорович
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
1.1. Актуальность темы.
1.2. Цель и задачи исследований.
1.3. Научная новизна.
1.4. Практическая ценность работы.
1.5. Апробация работы.
1.6. Публикации.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.;.
2.1. Место, условия и методика исследований.
2.2. Подпокровно-фрезерный способ и орудия для обработки дефлируемых каштановых почв и солонцов.
2.3. Степень крошения и перемешивания генетических горизонтов орудием фрезерного типа.
3. ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАТИВНЫХ ОБРАБОТОК НА СВОЙСТВА КАШТАНОВО-СОЛОНЦОВЫХ КОМПЛЕКСОВ.
3.1. Величина засоления и состав поглощенных катионов.
3.2. Характеристика плотности и скважности почвы.
3.3. Агрегатный состав и водопрочность макроагрегатов.
3.4. Водопроницаемость.
3.5. Запасы доступной влаги.
3.6. Урожайность озимой пшеницы.
4. ВЛИЯНИЕ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ В МЕЛИОРАТИВНЫЙ ПЕРИОД
4.1. Количество стерни и комковатость верхнего слоя почвы.
4.2. Ветроустойчивость.
4.3. Снежный покров и глубина промерзания почвы.
4.4. Засоренность почвы семенами сорняков и посевов вегетирующими растениями.
4.5. Влияние способов основной обработки почвы на урожайность ярового ячменя.
4.6. Результаты внедрения научных разработок в производство.
5. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕЛИОРАТИВНЫХ
И ПОЧВОЗАЩИТНЫХ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
ВЫВОДЫ.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.
СПИСОК ОСНОВНЫХ НАУЧНЫХ ТРУДОВ.
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Совместное применение мелиоративных и почвозащитных способов основной обработки каштаново-солонцовых комплексов в Ростовской области"
Совокупное действие этих факторов приводит в отдельные годы к значительному снижению урожайности основных зерновых культур (до 2-5 ц/га), в засушливые - к полной их гибели на больших площадях.
Проведенные ранее в данном регионе исследования были направлены главным образом на решение одной из трех важнейших задач, мелиорации солонцов, борьбе с дефляцией или засухой. До настоящего времени эффективность комплекса приемов повышения плодородия почв юго-востока области исследована недостаточно. Поэтому актуальность изучения влияния комплекса мелиоративных и почвозащитных способов основной обработки на плодородие каштановых почв и урожайность зерновых культур на востоке области обусловлена как научной, так и практической значимостью выбранного направления.
1.2. Цепь и задачи исследований. Усовершенствовать способ подпокровно-фрезерной обработки каштановых почв в комплексе с солонцами с разработкой рабочего органа орудия ФС-1,3, обеспечивающего высокую эффективность мелиорации, почвозащиту и повышение почвенного плодородия.
Для достижения этой цели были поставлены следующие основные задачи:
- разработать и изучить новый способ подпокровно-фрезерной обработки солонцовых почв;
- разработать и внедрить рабочий орган орудия ФС 1,3 для обработки дефлеруемых каштаново-солонцовых комплексов;
- обосновать влияние различных мелоративных способов основной обработки на плодородие каштановых в комплексе с солонцами почв и урожайность озимой пшеницы;
- оценить степень защиты почв от дефляции в мелиоративный период при обработке их с сохранением на поверхности стерни и пожневных остатков;
- дать оценку биоэнергетической эффективности мелиоративных и почвозащитных пособов обработки.
13. Научная новизна исследований. Впервые в- условиях восточных районов Ростовской области усовршенствован и внедрен подпокровно-фрезерный способ и орудие ФС-1,3 для обработки дефлируемых каштаново-солонцовых комплексов. Установлена целесообразность и высокая эффективность совместного и раздельного применения мелиоративных и почвозащитных способов обработки для борьбы с солонцеватостью и дефляцией каштановых почв.
1.4. Практическая ценность и реализация результатов работы. Полученные результаты исследований использованы в рекомендации «Почвозащитная технология возделывания сельскохозяйственных культур на землях, подверженных ветровой эрозии в Ростовской области», вошли в состав «Зональные системы земледелия Ростовской области», прошли производственную проверку (1984-1997 гг.) в хозяйствах Ремонтненского,
Зимовниковского, Пролетарского, Орловского и Обливского районов на площади около 5 тыс. га.
1.5. Апробация работы. Основные положения исследований и результаты работы доложены и продемонстрированы на научно-практических конференциях, состоявшихся в следующих вузах и НИИ: Дон ГАУ (Персиановский, 1977-1998), АЧГАИА (Зерноград, 1980), ГГАУ (Владикавказ, 1980), ВНИИЗХ (Целиноград, 1980), ВНИИЗиЗПЭ (Курск, 1982), ДЗНИИСХ (Рассвет, 1986, 1991), КСХИ (Симферополь, 1982, 1986), НГМА (Новочеркасск, 1988), СГСА (Ставрополь, 1999).
Материалы работ дважды демонстрировались на ВДНХ СССР и удостоены бронзовых медалей №№ 51759 (1980 г.) и 52382 (1985 г.).
При разработке способа и орудия получены два авторских свидетельства за №№ 735202 (1980 г.) и 950209 (1982 г.).
За лучшую научно-исследовательскую разработку и внедрение ее в производство в 1983 г. автору присужден Диплом 1 степени имени совхоза «Гигант» Сальского района с вручением нагрудного знака.
В 1986 г. на областной выставке-ярмарке научно-технического творчества молодежи «НТТМ-86» работа удостоена Диплома 1 степени.
1.6. Публикации. Автором опубликовано 48 печатных работ общим объемом 37 печатных листов, в том числе статьи, научно-практические рекомендации, информационные листки, учебные пособия, монография.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Вопросами мелиорации каштановых в комплексе с солонцами почв и использования почвозащитных приемов их обработки в Ростовской области занимались многие ученые и практики (Минкин, Садименко, Бабушкин, Калиниченко, Полуэктов, Миронченко, Самоследов, Грызлов, Чешев, Вальков и др.). Однако их исследования были направлены на решение одной из конкретных задач - борьбе с дефляцией, или засухой, или коренной мелиорации. Изучение целесообразности и эффективности комплексного применения мелиоративных и почвозащитных приемов основной обработки почвы в Ростовской области не проводилось.
2.1. Место, условия и методика исследований. Исследования по изучению мелиоративных и почвозащитных способов основной обработки почвы в восточных районах проводились в зоне каштановых в комплексе с солонцами почв Ростовской области, которые занимают 27% территории ее почвенного покрова.
Стационарные опыты были заложены в колхозе им. 17 партконференции (ныне АО «Мир») Ремонтненского района, который, согласно эрозионному районированию, находится в зоне слабой водной эрозии и сильной, с очагами очень сильной, дефляции. Хозяйство расположено в центральной части района, землепользование составляет 44000 га, из которых 18485 освоено под пашню.
Почвенный покров хозяйства представлен каштановыми и светло-каштановыми почвами в комплексе с солонцами. Зональная почва имеет мощность горизонта А - 16-20, А+В - 35-40 см. Вскипание от соляной кислоты - с глубины 35-40 см, где содержание карбонатов составляет 1,5-2,0%. Содержание гумуса - 2,2-3,6%, его общий запас составляет 100-130 т/га. Содержание валового азота: в горизонте А - 0,13; в горизонте В - 0,10 %. Также в этих почвах крайне недостаточное количество фосфора - 1,7-3,2 мг/100 г почвы. Обменным калием они обеспечены сравнительно хорошо. Водно-физические свойства каштановых почв вследствие их солонцеватости малоудовлетворительны.
Солонцов в комплексе содержится 25-50%, преобладают среднестолбчатые. Встречаются также глубокие и иногда корковые, но их содержание не превышает 5-8%.
Климат места проведения исследований отличается континентальностью, сухостью, малым количеством осадков (300-350 мм).
Засушливость климата выражена в сочетании высоких температур с низкой относительной влажностью воздуха и неравномерным распределением годовых и сезонных осадков. Продолжительность теплового периода 230-240 дней, безморозного -170-180, из них 130 дней с суховеями.
Полевые стационарные опыты закладывали в звене полевого севооборота чистый пар - озимая пшеница - яровой ячмень по следующим схемам:
Схема I. Мелиоративные и почвозащитные способы обработки солонцов
Вариант 1. Отвальная (плужная) вспашка на 20-22 см (контроль).
Вариант 2. Почвозащитная (плоскорезная) обработка на 20-22 см.
Вариант 3. Отвальная вспашка на 20-22 см с почвоуглублением до 40-45 см.
Вариант 4. Трехъярусная вспашка на 40-45 см (ПТН-2-40).
Вариант 5. Подпокровно-фрезерная (ФС-1,3) обработка на 40-45 см.
По вариантам этой схемы опыта высевали озимую пшеницу. На следующий год на эти варианты накладывалась отвальная и плоскорезная обработки для выявления эффективности применения различных способов обработки в мелиоративный период (схема 2).
Схема 2. Отвальная и плоскорезная обработки на фоне мелиоративных
Вариант 1. Отвальная вспашка на 20-22 см (контроль). Вариант 2. Отвальная вспашка на 20-22 см на фоне плоскорезной. Вариант 3. Отвальная вспашка на 20-22 см на фоне с почвоуглублением. Вариант 4. Отвальная вспашка на 20-22 см на фоне трехъярусной. Вариант 5. Отвальная вспашка на 20-22 см на фоне подпокровно-фрезерной. Вариант 6. Плоскорезная обработка на 20-22 см на фоне отвальной. Вариант 7. Плоскорезная обработка на 20-22 см на фоне плоскорезной. Вариант 8. Плоскорезная обработка на 20-22 см с почвоуглублением.
Вариант 9. Плоскорезная обработка на 20-22 см на фоне трехъярусной. Вариант 10. Плоскорезная обработка на 20-22 см на фоне подпокровно-фрезерной.
Но вариантам этой схемы высевали яровой ячмень.
Опыты закладывали в трехкратной повторности. Размер опытных делянок 0,45 га.
Делянки схемы 1 располагали поперек господствующих ветров, схемы 2 - вдоль, с тем, чтобы сносимые ветром частицы почвы с варианта с отвальной обработкой не отлагались на делянках с безотвальной.
В последующие годы такие же опыты закладывали на новых участках и продолжали вести наблюдения на старых, т.е. исследования варьировали как во времени, гак и в пространстве.
Посев озимой пшеницы и ярового ячменя по всем вариантам осуществляли сеялкой СЗС-2,1 и обязательно поперек господствующих ветров с целью предотвращения перемещения ветром почвенных частиц. В этом случае основной принцип (закон) единственного различия (принцип сравнимости) был в методическом отношении выдержан.
Исследования проводили полевыми и лабораторными методами по общепринятым в земледелии, мелиорации и эрозиоведении методикам (Доспехов, Пак, Панов, Шиятый).
Статистическую обработку урожайных данных проводили методом дисперсионного анализа. В итоге рассчитывали биоэнергетическую эффективность применения различных способов обработки каштановых в комплексе с солонцами почв.
2.2. 11одпокровно-фрезерный способ и орудия для обработки дефлируемых каштановых почв и солонцов. Многочисленными опытами, проведенными в восточных районах области, установлено, что лучшим способом окультуривания солонцовых почв является трехъярусная вспашка как основной прием агробиологического метода, выполняемая плугами ПТН-40 и ПТН-2-40 (Слуцкий, 1974; Садименко, 1980; Нагабедьян, Минкин,
1985; Бабушкин, 1985 и др.). Однако эти орудия не полностью отвечают агротехническим требованиям, так как не обеспечивают качественного крошения и перемешйвания солонцового и карбонатного горизонтов, способствуют частичному утрачиванию верхнего гумусового слоя и образованию значительной глыбистости на поверхности поля, кроме того, уничтожение стерни и дернины приводит к развитию процессов дефляции.
Изучение данного вопроса показало, что обеспечить нужное качество обработки солонцовых дефлируемых почв могут только орудия с активными рабочими органами роторно-фрезерного типа, работающими под покровом, т.е. сохраняющие стерню и дернину на поверхности поля (Черемисов, Шаршак, Кирилов, Миронченко, Плетнев и др.).
В Донском СХИ (ныне ДонГАУ) был разработан новый подпокровный противоэрозионный способ обработки почвы (Миронченко, Плетнев, авт.свид. № 353665) и специальное орудие - подпокровный фрезерователь ПФ-2,2 (авт. свид. №№: 294386; 417099; 950209), сущность и принцип работы которого заключается к том, что рабочий орган типа фрезы заглубляется на глубину, превышающую ее диаметр, что способствует сохранению в верхнем покровном слое до 85-90% стерни и дернины. Подпокровный слой при этом хорошо рыхлится и перемешивается, что улучшает его агрофизические свойства.
Ма основе предложенного способа обработки с учетом принципа работы этого орудия инженерной группой Донского СХИ был создан ряд конструкций мелиоративных машин для каштановых в комплексе с солонцами почв юго-востока Ростовской области (ПМС-70, ПМС-100, ПМС-100М). Наиболее совершенной конструкцией явилась машина марки ФС-1,3 - фрезерователь солонцовый (Шаршак, авт.свид. № 414954).
Орудие состоит из рамы, опорных колес, фрезерного почворыхлителя (1,3 м) с опорными стойками и механизма привода. Диаметр фрезбарабана 300 мм, скорость вращения 540-550 об./мин.
2.3. Степень крошения и перемешивания генетических горизонтов орудием фрезерного типа. При изучении агрофизических показателей оценивали качество крошения и перемешивания генетических горизонтов.
Качество перемешивания почвенных слоев определяли методом меченых частиц, используя для этого окрашенные семена кукурузы (рис. 1 и 2). Просыпание верхнего гумусового горизонта при работе ФС-1,3 составляло 13,9; ПТН-40 - 89,9%, 'или в 6,5 раза больше (частица «а»). что при трехъярусной горизонта в нижележащие
Данные многих исследований подтверждают, обработке происходит перемещение гумусового слои. Следует отметить, что при работе ФС-1,3 просыпание гумусового горизонта происходит в основном только по следу стоек фрезы, при работе плуга ПТМ-40 - по всей глубине, причем максимум приходится на глубину 10-30 см.
Меченые частицы (около 50%), находившиеся на глубине 10 см (частицы «б»), при работе ФС-1,3 переместились вниз, причем максимальное их количество (42,2%) разместилось в слое 10-20 см. Выноса их на поверхность не наблюдали. После прохода плугом ПТМ-40 до 12% частиц оказалось на поверхности почвы, остальные 88% распределились по всей глубине обрабатываемого слоя.
Частицы, расположенные на глубине 20 см (частицы «в»), при работе машины ФС-1,3 разместились в слое 10-40 см, т.е. происходило распределение солонцового горизонта вверх и вниз по профилю. После прохода ПТН-40 отмечен небольшой (3%) вынос на поверхность частиц с глубины 20 см; 40% осталось в слое 25 см и 26% переместилось в слой 40 см т до
1во I о о 20
40 /°
1 6 / 1> \ / / 1 о го ло <о ли5ино ¿оле гони % см с
Рис. I. Степень перемешивания генетических горизонтов при обработке ФС-1,3 0
60 с»
О40 о V
ПТН-^0 а <Г 1 | 6
У глубина за легация, с ьо
ТО И
Рис. 2. Степень перемешивания генетических горизонтов при обработке ГГГН-40 и глубже, что в некоторой степени соответствует технологическому принципу работы ПТН-40.
При работе орудия ФС-1,3 распределение частиц с глубины 30 см (частицы «г») произошло в двух противоположных направлениях одинаково - 40% в слой 20-30 и 40 - в слой 40-50 см, т.е. солонцовый горизонт был распределен и перемешан с подсолонцовым. При проходе ПТН-40 основная масса частиц распределилась в слое 35-45, небольшое их количество попало в слой 15-25 см.
При проходе ФС-1,3 до 50% частиц слоя 40 см (частицы «д») перемещалось в солонцовый горизонт и перемешивалось с ним.
Анализ рисунков 1 и 2 показал, что орудие ФС-1,3 хорошо перемешивает солонцовый и подсолонцовый горизонты, сохраняя при этом верхний гумусовый слой и стерню на поверхности поля.
Для определения степени перемешивания генетических горизонтов в подтверждение методу меченых частиц применяли также карбонатный метод, результаты которого представлены в таблице 1.
Таблица 1
Влияние различных способов обработки солонцов на распределение карбонатов, %
Обработка почвы Глубина взятия об раз! 1,а, см
0-10 10-20 20-30 30-40 40-50
До обработки Отвальная (20-22 см) с почвоуглублением до 40-45 см Л 1 л V , 1 -т Л 11 * 0,34 0,28 0 л з Л ТЙ 3,81 4,02 7,95 8,54
Трехъярусная на 40-45 см 2,03 1,05 0,86 7 75 6,10
Подпокровно-фрезерная (ФС-1,3) на 40-45 см 0,13 1,63 2,84 3,02 5,75
Как видно из представленных данных, отвальная вспашка с почвоуглублением до 40-45 см не вносит существенных изменений в распределение карбонатов по почвенному профилю.
Более существенно изменяет его трехъярусная обработка. Однако вследствие ряда агротехнических недостатков трехъярусного плуга карбонаты перераспределяются по почвенному профилю неравномерно: отмечен повышенный их вынос в верхнюю часть похотного слоя и вместе с тем недостаток на глубине 20-30 см, где сосредоточена наибольшая часть иллювиального горизонта.
При подпо1фовно-фрезерной обработке орудием ФС-1,3 карбонаты равномерно вовлекаются в солонцовый горизонт, при этом верхний гумусовый горизонт А остается на поверхности. Все это способствует успешному прохождению процесса «самомелиорации» солонцов.
3. ВЛИЯНИЕ МЕЛИОРАТИВНЫХ ОБРАБОТОК НА СВОЙСТВА КАШ ГАНОВО-СОЛОНЦОВЫХ КОМПЛЕКСОВ
ЗЛ. Величина засоления и состав поглощенных катионов. Наличие на определенной глубине (в данных исследованиях 40-60 см) легкорастворимых солей и обменного является характерным признаком солонцов.
Мелиоративные обработки существенно влияют на количество легкорастворимых солей (табл. 2). Наилучший эффект выщелачивания отмечен на вариантах с трехъярусной и подпокровно-фрезерной обработками, здесь количество легкорастворимых солей снизилось почти в два раза и составило в слое 40-60 см 0,28-0,38%.
Необходимо отметить, что плоскорезная и отвальная обработки, а также почвоуглубление оказались неэффективными. В последнем случае образовавшиеся щели вследствие сильного набухания почвенной массы быстро сливаются, и плотное сложение солонца восстанавливается.
Различные приемы обработки солонцов неоднозначно отразились и на составе поглощенных катионов. Обычная вспашка на 20-22 см, а также
Таблица 2
Величина засоления и состав поглощенных катионов при различных способах обработки солонцов
Способ обработки Глубина, см Начало мелиорации Через пять лет
Сухой Поглощенные катионы, % от суммы Сухой Поглощенные катионы, % от суммы остаток, % Na+ Са Mg2" остаток Na" Са1^ Mg*
Отвальная на 20-22 см (контроль) 0-20 20-40 40-60 0,12 0,21 0,70 15,2 18,9 48,0 50,6 38,8 30,5 0,16 0,25 0,78 14,1 17,7 45,8 48,2 40,1 34 Д
Плоскорезная на 20-22 см 0-20 20-40 •40-60 0,14 0,25 0,62 13,8 20,3 46,9 43,4 39,3 36,3 0,12 0,20 0,66 13,0 19,2 45.3 43.4 41,7 37,4
Отвальная на 20-22 см + почвоуглубление до 40-45 см 0-20 20-40 40-60 0,15 0,24 0,60 13,2 18,1 50,0 43,9 36,7 38,0 0,21 0,27 0,52 14,9 18,5 52,3 44,5 32,8 37,0
Трехъярусная на 40-45 см 0-20 20-40 40-60 0,20 0,23 0,58 14,8 18,1 50,9 47,3 36,1 34,6 0,15 0,20 0,33 9,7 12,0 61,3 55,1 29,0 32,9
Подпокровно-фрезерная на 40-45 см 0-20 20-40 40-60 0,17 0,27 0,64 13,2 17,0 49,3 45,1 37,5 37,9 0,12 0,21 0,28 7,3 9,5 60,2 66,3 32,5 24,2 вариант с почвоуглублением не вызвали серьезных изменений в составе поглощенных катионов. Такое же влияние оказала и плоскорезная обработка. Трехъярусная вспашка и подпокровно-фрезерная обработка за пять лет мелиоративного периода почти в 1,5-2,0 раза снизили содержание поглощенного натрия в слое 0-40 см. Это связано с тем, что мелиоративные обработки, обеспечивая механическое разрушение солонцового горизонта и перемешивая его с карбонатным, создают предпосылки для «самомелиорации» солонцов. Процесс расщелачивания выражается не только в уменьшении содержания поглощенного натрия, но и в изменении соотношения натрия, магния и кальция. При этом расширяется соотношение Са:Ыа и Са:М^. Все это улучшает агрофизические свойства солонцовых почв: снижается плотность, повышается водопроницаемость и, как следствие этого, увеличиваются запасы доступной влаги в почве, выносятся из верхних горизонтов вредные для растений легкорастворимые соли.
3.2. Характеристика плотности и скважности почвы. Плодородие солонцовых почв ограничивают их свойства и неблагоприятный водный режим. К первым, прежде всего, относится их высокая плотность, которая является наиболее важным агрономическим показателем. Изучение влияния различных способов основной обработки почвы на ее плотность по годам и в посевах озимой пшеницы не выявило существенных различий. Установлено, что к моменту посева этот показатель в слое 0-20 см. на всех вариантах (табл. 3) находился в допустимых пределах, т.е. не превышал 1,25 г/см3. В слое 20-40 см незначительное увеличение плотности (до 1,41 г./см3) наблюдали на вариантах с отвальной и плоскорезной обработками. Это объясняется тем, что рабочие органы используемых орудий не затрагивали указанный слой. Обработка с почвоуглубителями несколько снижала плотность слоя 20-40 см (до 1,36 г/см3) за счет рыхления.
• Под влиянием глубоких мелиоративных обработок наблюдали значительное изменение плотности по всей глубине обрабатываемого слоя.
Таблица 3
Динамика плотности почвы в зависимости от способа основной обработки, г/см3 (среднее за три года)
Обработка почвы Срок отбора проб по слоям, см
Перед посевом Выход в трубку Перед уборкой
0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-40
Отвальная на 20-22 см (контроль) 1,22 1,23 1,40 1,48 1,31 1,36 1,20 1,23 1,36 1,42 1,28 1,33 1,28 1,29 1,38 1,52 ' 1,33 1,41
Плоскорезная на 20-22 см 1.25 1.26 1,40 1,50 1,33 1,38 1,22 1,24 1,38 1,44 1,30 1,34 1,29 1,31 1,39 1,51 1,34 1,41
Отвальная на 20-22 см -почвоуглубление до 40-45 см 1.23 1.24 1,36 1,39 1,29 1,32 1,20 1,23 1,37 1,37 1^27 1,30 " 1,29 1,30 1,36 1,48 1,33 1,39
Трехъярусная на 40-45 см 1,23 1,25 1,26 1,27 1.25 1.26 1,20 1,22 1,24 1,28 1,22 1,25 1,25 1,27 1,25 1,31 1,25 1,29
Подпокровно-фрезерная на 40-45 см- 1,21 12) 1,14 1,16 1,18 1,19 1,18 1,19 1,16 1,18 1,17 1,19 1,23 1,26 1,19 1,25 1,21 1,25
Примечание: в числителе - каштановая почва; в знаменателе - солонец.
Трехъярусная вспашка, разрушая и перемешивая почвенные горизонты, обеспечивала сложение всего 0-40-сантиметрового слоя с плотностью, не превышающей 1,25 г/с-м3 . Наилучшие результаты получены на варианте с подпокровно-фрезерной обработкой, где плотность обрабатываемого слоя в среднем составляла 1,18 г/см3.
В весенний период в фазу выхода в трубку по всем вариантам плотность по сравнению с исходными осенними данными снижалась за счет естественных зимне-весенних природных явлений (циклы замораживание и оттаивание, намокание и высушивание). Однако в слое 0-40 см плотность была оптимальной лишь при глубоких мелиоративных обработках (трехъярусная и подпокровно-фрезерная) и составляла соответственно 1,22 и 1,17 г/см3.
К моменту уборки за счет потери влаги на испарение и формирование урожая, а также естественного уплотнения почвы плотность увеличилась и превзошла в слое 0-40 см оптимальные пределы на всех вариантах за исключением трехъярусной (1,25 г/с-м3) и подпокровно-фрезерной (1,21 г/см3) обработок.
Подобную закономерность наблюдали и на солонцовых пятнах. В момент посева и весной на вариантах с отвальной и плоскорезной обработками и отвальной с почвоуглублением плотность была оптимальной в слое 0-20 см (1,20-1,26 г/см3), к моменту уборки она увеличивалась до 1,291,31 г/см3.
В солонцовом и подсолонцовом горизонтах плотность на этих трех вариантах была высокой во все сроки наблюдений (до 1,54 г/см3), что свидетельствует о необходимости их механического разрушения.
Глубокие мелиоративные обработки способствовали сохранению во все сроки наблюдения оптимальной плотности, которая колебалась в слое 0-40 см от 1,19 до 1,25 г/см3 при подпокровно-фрезерной и от 1,26 до 1,29 -при трехъярусной. Отсюда следует, что глубокие мелиоративные обработки, особенно подпокровно-фрезерная с* использованием активных рабочих органов, способствуют созданию и сохранению оптимальной плотности в течение всего вегетационного периода.
Исследования общей порозности в зависимости от способов основной обработки (табл. 4) показали, что к моменту посева этот показатель, как на зональной почве, так и на солонце на вариантах с отвальной и плоскорезной обработками находился в допустимых пределах только в слое 0-20 см (глубина обработки рабочими органами), в слое 20-40 см он колебался от 44 до 48%, что в среднем снижало общую порозность в слое 0-40 см на этих вариантах до (до 47-49%).
На варианте отвальной вспашки с почвоуглублением порозность достигала крайнего допустимого предела (50%). Глубокие мелиоративные обработки оказали в данном случае более эффективное воздействие на общую порозность почвы в слое 0-40 см, в среднем она при трехъярусной обработке (на зональной почве и солонце) она составляла 53 и 52%, при подпокровно-фрезерной - соответственно 55 и 54.
Весной в фазе выхода озимой пшеницы в трубку на вариантах с отвальной и плоскорезными обработками за счет влияния зимне-весенний погодных условий порозность в верхнем слое почвы (0-20 см) несколько увеличивалась и в среднем в слое 0-40 см на зональной почве составляла 51, на солонце - 49, на мелиоративных обработках - соответственно 53-56 и 5254%.
Таблица 4
Изменение величины общей порозности в зависимости от способа обработки, %
Срок определения по слоям, см
Обработка почвы Перед посевом Выход в трубку Перед уборкой
0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-40
Отвальная 52 47 49 54 48 51 51 47 49 на 20-22 см (контроль) 53 44 48 52 46 49 51 44 47
Плоскорез нал 52 47 49 53 48 51 51 47 49 на 20-22 см 52 43 47 52 45 49 49 43 46
Отвальная на 20-22 см + 52 49 50 54 49 52 50 48 49 почвоуглубление до 40-45 см 52 48 50 53 47 50 49 45 47
Трехъярусная 54 52 53 53 53 53 52 52 52 на 40-45 см 52 51 52 53 51 52 51 50 51
Подпокровно-фрезерная 53 57 55 55 56 56 52 55 54 на 40-45 см 53 55 54 55 54 54 52 52 52
Примечание: в числителе - зональная почва; в знаменателе - солонец; удельная масса в слое 0-20 см - 2,61; в слое 20-40 см - 2,63 г/см3.
К моменту уборки порозность в слое 0-40 см осталась в допустимых пределах только на вариантах с глубокими мелиоративными обработками как на зональной почве (52-54%), так и на солонце (51-52%). На остальных вариантах она соответственно составляла 49 и 47%.
Трехъярусная вспашка благодаря глубокой рыхлой обработке и перемешиванию почвенных агрегатов способствовала снижению плотности и увеличению порозности в слое 0-40 см, причем ее влияние не ограничивалось тремя годами последействия.
Таким образом, все виды обработок оказывали влияние на изменение объемной массы и порозности каштаново-солонцовых комплексов, но лишь в пределах глубины обрабатываемого слоя.
3.3. Агрегатный состав и водопрочность макроагрегатов. Анализ влияния различных способов основной обработки на агрегатный состав (табл. 5) и водопрочность агрегатов каштановых в комплексе с солонцами почв показал, что на контроле в слое 0-20 см количество водопрочных агрегатов (частицы >0,25 мм) составило 24,4-26,2%, в подпахотном горизонте оно несколько увеличилось (до 28,4-31,1%). Характерно, что количество агрегатов не изменялось во времени.
Конкретные изменения в характере водопрочных агрегатов происходили при мелиоративных обработках. Разрушая плотный солонцовый горизонт и перемешивая его с карбонатным, мелиоративные вспашки способствовали увеличению содержания Са2+ в почвенном растворе и ППК. Это приводило к увеличению количества водопрочных агрегатов во всей толще обрабатываемого слоя. Водопрочность агрегатов в этом случае связана со стойким, необратимым цементированием агрегатов гуматом кальция. Характерно, что действие фрезы в этом отношении более эффективно вследствие лучшего крошения и перемешивания солонцового и карбонатного горизонтов.
Таблица 5
Агрегатный состав и водопрочность агрегатов в зависимости от способа основной обработки (солонец), %
Слой Размер агрегатов, мм Водопроч
Обработка почвы почвы, 10-3 3-1 1-0,25 <0,25 ные агрегасм > ты > 0,25
Отвальная 0-20 30,2 11,6 20,1 38,1 24,6 на 20-22 см 33,4 12,3 16,8 36,6 26,2
34 4 20,9 24,0 20,7 28,4 контроль) 20-40 33,2 22,8 25,2 18,6 31,1
Плоскорезная 0-20 37,8 15,9 21,5 24,8 23,3 на 20-22 см 35,7 19,4 21,9 23,0 26,4
36,7 14,0 33,6 26,7 30,1
20-40 38,3 13,6 23,6 24,5 28,4
Отвальная 0-20 32,7 13,6 20,3 33,3 25,5 на 20-22 см + 30,1 12,9 23,0 34,0 26,9
33,7 21,9 25,7 18,7 29,1 почвоуглубление до 20-40 31,1 24,0 26,5 18,4 30,4
40-45 см
Трехъярусная 0-20 29,3 16,1 30,3 24,6 23,3 на 40-45 см 22,7 24,3 28,3 24,7 34,4
34,4 22,9 24,3 18,4 20Д
20-40 25,4 28,3 25,6 20,7 32,3
Подпокровно- 0-20 32,2 20,5 22,2 25,1 25,3 фрезерная . 24,0 26,1 32,2 17,7 36,0
20,2 28,7 31,1 20,0 22,3 на 40-45 см 20-40 18,3 33,3 33,2 15,2 38,4
Примечание: числитель - после основной обработки; знаменатель - через пять лет. 4
Анализ данных агрегатного состава показал, что количество агрономически ценных агрегатов (от 0,25 до 3 мм) после прохода мелиоративных орудий в слоях 0-20 и 20-40 см по сравнению с другими обработками, особенно в слое 20-40 см после прохода фрезы, увеличивалось до 59,8%. Через пять лет последействия эта закономерность сохранялась. 3.4. Водопроницаемость. Проведенные наблюдения свидетельствуют о том, что неглубокие (отвальная и плоскорезная) способы обработки давали самую низкую водопроницаемость почвы (210-190 мм/Зч), несколько большей она была на варианте с почвоуглублением (до 263 мм/Зч). Глубокая трехъярусная обработка увеличивала водопроницаемость как зональной почвы, так и солонцов по сравнению с контролем в два раза (табл. 6).
Наилучшая водопроницаемость (518 мм) отмечена при подпокровно-фрезерной обработке. Это объясняется созданием активными рабочими органами фрезы более рыхлого, хорошо перемешанного подпокровного (1040 см) слоя. При этом водопроницаемость зональной почвы и солонцов по сравнению с контролем увеличилась в 2,5 раза. Повторные исследования, проведенные через пять лет, установили такую же закономерность. Однако, в общем, по сравнению с началом мелиоративного периода, водопроницаемость по всем вариантам снизилась за это время на 15-20% на зональной почве и на 20-23 - на солонце. Это подтверждает, что глубокую мелиоративную обработку каштановых в комплексе с солонцами почв необходимо проводить через 5-10 лет.
Таблица 4
Изменение величины общей порозности в зависимости от способа обработки, %
Срок определения по слоям, см
Обработка почвы Перед посевом Выход в трубку Перед уборкой
0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-40 0-20 20-40 0-40
Отвальная 52 47 49 54 48 51 51 47 49 на 20-22 см (контроль) 53 44 48 52 46 49 51 44 47
Плоскорезная 52 47 49 53 48 51 51 47 49 на 20-22 см 52 43 47 52 45 49 49 43 46
Отвальная на 20-22 см + 52 49 50 54 49 52 " 50 48 49 почвоуглубление до 40-45 см 52 48 50 53 47 50 49 45 47
Трехъярусная 54 52 53 53 53 53 52 52 52 на 40-45 см 52 51 52 53 51 52 51 50 51
Подпокровно-фрезерная 53 57 55 55 56 56 52 55 54 на 40-45 см 53 55 54 55 54 54 52 52 52
Примечание: в числителе - зональная почва; в знаменателе - солонец; удельная масса в слое 0-20 см - 2,61; в слое 20-40 см - 2,63 г/см3.
Таблица 6
Водопроницаемость в зависимости от способа обработки почвы, мм/ч
3.5. Запасы доступной влаги. Различия в степени крошения и перемешивания генетических горизонтов, изменение плотности и скважности, варьирование водопроницаемости при различных способах обработки влияли и на запасы доступной влаги (табл. 7). В момент посева запасы влаги на всех вариантах в слое 0-40 и 0-100 см как на зональной почве, так и на солонце были практически одинаковыми. Однако весной (апрель) они значительно различались. При плоскорезной обработке за счет сохранившихся на поверхности поля стерни и дернины (до 50%), которые увеличивала накопление осадков в виде снега в два раза, и дополнительного накопления твердых зимних осадков в виде снега (в два раза), запасы влаги на каштановой почве в слое 0-40 и 0-100 см были больше соответственно на 20 и 31, на солонце на 16 и 18 мм по сравнению с контролем.
При отвальной обработке с почвоуглублением запасы влаги в метровом слое на каштановой почве и на солонце несколько увеличивались (соответственно на 10 и 9 мм). Это объясняется лучшим проникновением влаги в более глубокие слои по ходу стоек почвоуглубителей. Трехъярусная обработка за счет более глубокого рыхлого слоя и повышения водопроницаемости почвы также способствовала увеличению запасов влаги по сравнению с контролем в слое 0-40 и 0-100 см на 14 и 33 мм на зональной и на 11 и 30 мм на солонце.
Наиболее продуктивным по запасам влаги оказался вариант с подпокровным фрезерованием. Рабочие органы фрезы, активно рыхля и перемешивая подпокровные горизонты, значительно увеличивали их водопроницаемость, сохранившиеся на поверхности почвы стерня и дернина (до 40%) способствовали увеличению накопления снега в 1,8 раза, что повышало запасы воды в нем на 8-25 мм по сравнению с контролем. Это, несомненно, сказалось и на накоплении влаги на этом варианте, запасы которой были выше в слое 0-40 и 0-100 см соответственно на 21 и 47 мм на зональной и на 18 и 43 мм на солонце.
Таблица 7
Запасы доступной влаги в посевах озимой пшеницы при различных способах основной обработки (среднее за три года), мм
Срок определения
Обработка почвы Глубина, Выход см Посев Весной в трубку Уборка
Отвальная 0-40 11 48 30 3
4 54 22 0 на 20-22 см (контроль) 0-100 25 97 67 10
10 85 38 3
Плоскорезная 0-40 13 68 40 7
4 70 22 0 на 20-22 см 0-100. 29 128 83 20
1 1 103 40 4
Отвальная на 20-22 см •+ 0-40 [2 51 32- 2
Поч воу гл убл е и и е л ^ 56 21 0 до 40-45 см 0-100 30 107 74 10
9 94 39 5
Трехъярусная 0-40 5 62 36 4
7 65 29 1 на 40-45 см 0-100 26 130 78 15
16 115 55 ' 5 "
Подпокровно-фрезерная Г 0-40 17 69 43 6
7 72 32 2 на 40-45 см 0-100 31 144 90 18
21 128 57 8
Примечание: в числителе - зональная почва; в знаменателе - солонец.
К моменту уборки значительных различий в запасах доступной влаги по вариантам практически не наблюдали. Это сглаживание можно объяснить более интенсивным потреблением растениями влаги на тех вариантах, где ее было больше, что положительно влияло на уровень урожайности озимой пшеницы.
3.6. Урожайность озимой пшеницы. Критерием оценки использования новых методов в земледелии, связанных с обработкой почвы, является урожайность с.-х. культур.
Годы исследований на стационарах резко отличались по климатическим условиям (например, 1978 - очень благоприятный; 1989 -крайне засушливый и 1980 - средний для этой зоны).
Плоскорезная обработка способствовала повышению урожайности озимой пшеницы погодам в зависимости от количества осадков от 10 до 21%, особенно это увеличение было заметно в 1979 (засушливом) году (на 21%), что подтверждает преимущество безотвальной обработки в засушливые годы.
При отвальной обработке с почвоуглублением имела место тенденция к увеличению урожайности по сравнению с контролем (по годам от 3 до 9%), однако оно было недостоверным.
Значительное увеличение урожайности озимой пшеницы отмечено на варианте с трехъярусной обработкой, в среднем за три года оно составило0,48 г/га (25,1%). Особенно наглядно это подтвердилось во влажном 1978 г., когда благодаря глубокой мелиоративной обработке, способствующей улучшению водопроницаемости, в метровом слое был накоплен значительный запас продуктивной влаги.
Наиболее высокий уровень урожайности был получен при подпокровно-фрезерной обработке. Прибавка урожайности озимой пшеницы составила по годам от 0,57 до 0,82 т/га (от 27,2 до 44,4%). Это объясняется улучшением водно-физических свойств каштановых в комплексе с солонцами гючв при применении орудия ФС-1,3.
Таблица 8
Урожайность озимой пшеницы по годам исследований, т/га
Обработка иочиы Годы исследований Прибавка
1978 1 1 1979 1980 1 Среднее за три года т/га %
Отвальная на 20-22 см (контроль) 2,44 1,26 2,09 1,91
Плоскорезная на 20-22 см 2,72 1,52 2,25 2,17 0,26 13,6
Отвальная на 20-22 см +п о ч воу гл у б л е н и е до 40-45 см 2,65 1,31 ! 2,11 2,02 0,11 5,6
Трехъярусная на 40-45 см 3,01 3,26 1,67 1,87 2,48 2,39 0,48 25,1
Подпокровно-фрезерная на 40-45 см 2,66 2,60 0,69 36,1 г""" 1 ' -У,—УУ |
НСР„5 ' 0,25 0,14 0,19
Таким образом, применение глубоких мелиоративных обработок не только улучшает водно-физические свойства солонцовых почв, но и способствует значительному повышению урожайности озимой пшеницы.
4. ВЛИЯНИЕ ПОЧВОЗАЩИТНЫХ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ В МЕЛИОРАТИВНЫЙ ПЕРИОД
4.1. Количество стерни и комковатость верхнего слоя почвы. Для эффективной зашиты почв от дефляции необходимо иметь на поверхности пашни до 150-175 шт./м2 стерни. В проведенных исследованиях в мелиоративный период применение плоскорезной обработки по стерне озимой пшеницы позволяло сохранять в зимне-весенний период гораздо больше стерни (до 190-220 шт. /м2), что, соответственно, более действенно защищало почву от негативных процессов. Однако интенсивность дефляции зависит не только от количества сохранившейся стерни, но и от комковатости верхнего слоя почвы.
По данным ВЗНИИСХ (1980), дефляция возникает на почвах, содержащих в верхнем пятисантиметровом слое более 50% почвенных агрегатов < 1 мм диаметром (Зайцева, Шиятый, 1975).
Проведенные наблюдения за изменением комковатости в зависимости от способа основной обработки (табл. 9) показали, что осенью на всех вариантах верхний слой находился в эрозионно-устойчивом состоянии, особенно после отвальной обработки, где на поверхность плугом были вывернуты более крупные фракции из нижележащих слоев. Резкое снижение количества эрозионно-устойчивых фракций произошло по всем вариантам весной. Это объясняется влиянием циклов замораживания и оттаивания и намокания и высушивания, произошедших за зимне-весенний период. Таким образом, можно считать, что весенний уровень распыления не зависит от различий в способах основной обработки. Однако отмечена тенденция к сохранению большего числа частиц > 1 мм на вариантах с плоскорезной обработкой за счет дополнительного накопления влаги при сохранившейся стерне, которая смягчает отрицательные воздействия циклов замораживания и оттаивания. Обобщая данные, можно сделать вывод, что в весенний дефляционно-опасный период как отвальная вспышка, так и плоскорезное рыхление не обеспечивают ветроустойчивости почвы в связи с тем, что ее структурные агрегаты к этому времени разрушаются и количество комочков более I мм гораздо ниже допустимого предела, т.е. 50%.
Таблица 9
Комковатость верхнего (0-5 см) слоя почвы в зависимости от способа основной обработки
Содержание фракций более 1 'Мм, %
Обработка почвы осенью весной после сева
Отвальная на
20-22 см (контроль) 64 37 32
Отвальная на
20-22 см после трехъярусной 66 38 34
Отвальная на
20-22 см после фрезерной 66 38 33
Плоскорезная на
20-22 см после трехъярусной 59 42 38
Плоскорезная на
20-22 см после фрезерной 61 43 37
4.2. Ветроустойчивость. Дефляционно-опасная ситуация в условиях Ростовской области возникает обычно в весенний период, поэтому изучение ветроустойчивости почвы в это время имеет большое значение.
Результаты исследований (табл. 10) показали, что в среднем эродируемость на вариантах с отвальной обработкой (339 г) превысила отмеченную при плоскорезной (38,5 г) в 8,8 раза, т.е. можно сделать вполне обоснованный вывод о том, что если в период сева яровых зерновых скорость ветра будет превышать 12,5 м/сек, то на полях с отвальной обработкой можеч проявляться дефляция, в то время как поля, обработанные плоскорезами, будут надежно защищены (допустимый предел 120 г). Натурные наблюдения в 1978 и 1984 гг. подтвердили, что вынос почвы во время пыльных бурь при отвальной вспашке составил 50,1; при плоскорезной -- 12,5 т/га.
Таблица 10
Ветроустойчивость каштановых почв при различных способах основной обработки (после посева ячменя)
Обработка почвы Комковатость, Количество Эродируестерни, шт./м2 мость, г
Отвальная на
20-22 см (контроль) 32 - 356
Отвальная на
20-22 см после трехъярусной 34 - 332
Отвальная на
20-22 см после фрезерной 33 - 330
Плоскорезная на
20-22 см после трехъярусной 38 205 37
Плоскорезная на
20-22 см после фрезерной 37 205 40
4.3. Снежный покров и глубина промерзания почвы. Наблюдениями за высотой снежного покрова и запасами воды в снеге установлено, что благодаря сохранившейся при плоскорезной обработке стерне высота снега и запасы воды в нем были в три - четыре раза больше, чем при отвальной. Это несомненно повлияло и на глубину промерзания почвы, которая была в 1,72,0 раза меньше на варианте с плоскорезной обработкой, чем с отвальной, и составляла соответственно в январе 25 и 52, в феврале - 22 и 40 см. Весной это привело к более раннему оттаиванию почвы на вариантах с плоскорезной обработкой, что обеспечило сохранение и проникновение весенних талых вод в нижние слои почвенного профиля.
4.4. Засоренность почвы семенами сорняков и посевов вегетируюицими растениями. Различные оценки эффективности плоскорезной обработки, выдвигаемые как в научных учреждениях, так и на производстве, свидетельствуют о том, что при ее применении есть определенная доля риска, которая складывается из многих составляющих. Одной из самых важных и вызывающих нарекания производственников является увеличение засоренности полей в первые годы применения плоскореза (Гортлеский, 1975, Зуза, 1980, Фисюнов, 1984 и др). Установлено, что главным препятствием по очищению полей от сорняков является сильная потенциальная засоренность пахотного слоя семенами сорных растений.
Таблица 11
Влияние способов обработки
Обработка почвы Слой почвы, см
0-10 10-20 20-30 30-40 0-40
Отвальная на 20-22 см (контроль) 46,4 70,1 1,3 0 117,8
Отвальная на 20-22 см после трехъярусной 39,9 72 26,4 19,8 158,1
Отвальная на 20-22 см после фрезерной 42,6 68,1 15,1 14,1 140
Плоскорезная на 20-22 см после трехъярусной 69,7 40,1 25,2 12,4 147,4
Плоскорезная на 20-22 см после фрезерной 63,8 35,2 30,8 6,4 136,2
В связи с этим был изучен характер распределения семян сорняков при различных способах основной обработки по слоям пахотного слоя почвы (табл. 11). В результате исследований установлено, что основная масса сорняков при отвальной обработке (контроль) находилась в слое 10-20 см, в слой 0-10 см были вывернуты семена прошлых лет. То же наблюдали и на вариантах с отвальной обработкой после трехъярусной и фрезерной, однако, много семян сорняков обнаружилось в слоях 20-30 и 30-40 см, куда они попали в результате применения глубоких мелиоративных обработок позапрошлого года. При плоскорезной обработке основная масса семян сорняков текущего года находилась в слое 0-10 см как после трехъярусной, так и после фрезерной. На варианте с применением активных рабочих органов фрезы семена сорняков были равномерно распределены в слоях 1020 и 20-30 см.
Сохранение и верхнем слое основного количества семян сорняков при плоскорезной обработке и провокация их на прорастание при наступлении благоприятных условий весной (тепло, влага) способствуют увеличению количества сорняков, однако их можно легко уничтожить механической обработкой или гербицидами. Поэтому интенсивное прорастание семян сорняков при плоскорезной обработке в значительной степени снижает потенциальную засоренность пахотного слоя и тем самым облегчает борьбу с сорняками в севообороте.
Наблюдения за количеством вегетирующих сорняков в посевах ячменя в фазе выхода в трубку представлены в таблице 12. При отвальных способах обработки почвы малолетних сорняков в фазе выхода ярового ячменя в трубку было больше, чем при безотвальных. Это объясняется тем, что весной семена сорняков, сконцентрированные в верхнем слое при безотвальной обработке, интенсивно проросли и были уничтожены боронованием и
Таблица 12
Засоренность посевов ярового ячменя вегетирующими сорняками
Обработка почвы Количество сорняков, шт./м Воздушно-сухая малолетних многолетних масса, г/м2
Отвальная на 20-22 см (контроль) 37,9 3,6 14,8
Отвальная на 20-22 см после трехъярусной 41 1,9 15,5
Отвальная на 20-22 см после фрезерной 44,8 1,6 17,2
Плоскорезная на 20-22 см после трехъярусной 28,4 6,2 16,8
Плоскорезная на 20-22 см после фрезерной 24,4 4,9 12,2 культивацией, к указанной фазе из более глубоких слоев на вариантах с отвальной обработкой проросли семена однолетних.
Многолетних сорняков при безотвальных обработках было больше, чем при отвальных, так как плоскорез подрезает их корневища без оборота и заделки в глубокие слои, как это происходит при отвальной обработке. Поэтому после плоскорезной обработки по многолетним сорнякам необходимо применять гербициды.
4.5. Влияние способов основной обработки почвы на урожайность ярового ячменя. Отвальная обработка по трем мелиоративным вариантам в среднем дала прибавку урожая по сравнению с контролем 0,15 т/га (12,9%), плоскорезная - 0,31 (25,8%). Наивысший урожай был получен
Таблица 13
Урожайность ярового ячменя в зависимости от способа ос н о в I ю й обработки почвы в мелиоративный период, т/га
Годы исследований Сред- Разница
Обработка почвы 1979 1980 1981 1982 1983 1984 нее т/га %
Отвальная на 20-22 см (контроль) 0.61 1.9 1,42 1,23 0,81 1.19 1,19 0 0
Отвальная на 20-22 см после почвоуглубления 0.66 1.94 1,42 1,3 0,82 1.25 1,23 0,04 3,4
Отвальная на 20-22 см 0.74 2.24 1,56 1,35 0,92 1.36 1,36 0,17 14,3 после трехъярусной .
Отвальная на 20-22 см после фрезерной 0.85 2.39 1,59 1,41 1 1.4 1,44 0,25 21
Плоскоречная на 20-22 см 0.78 2.13 1,61 1,42 1 1,39 1,39 0,2 16,8 после п оч воу п i у б. ici i и я
Плоскоречная па 20-22 см 0.85 2.42 1,68 1,48 1,02 1.46 1,49 0,3 25,2 после трех ъя рус н о il
Плоскоречная па 20-22 см после фречерной 0.92 2.64 1,78 1,6 1,17 1.53 1,61 0,42 1 ' 35,3
НСР„5 0.1 0.26 0.17 0.15 0.12 0.15 на варианте с плоскорезной обработкой после фрезерной, где прибавка в среднем за шесть лег составила 0,42 (35,3%), особенно эти различия были заметны в засушливые 1979 (50,8%) и 1983 гг. (44,4%).
4.6. Результаты внедрения научных разработок в произ!Годство Совместное внедрение прилагаемых мелиоративных и почвозащитных обработок почвы в ряде хозяйст юга - восточных и северо - восточных зонах Ростовской области на ка-штаново -солонцовых комплексах за период с 1981 по 1995 годы показало, что л сохранившаяся стерня на поверхности поля ( 150 - 220 шт/м ) в весенний эрозионноопасный период значительно снижала эродируемое! ь и потери почвы от дефляции ( в 5 - 9 раз ) в 1984, 1987 и 1992 годах. Сохранившаяся стерня также способствовала дополнительному накоплению (в 1,5-2 раза ) и сохранению твердых зимних осадков, что снижало глубину промерзания (на 15 - 30 см ) почвы. Это приводит весной к более быстрому ее оттаиванию и поглащению весенних талых вод в почву. Поэтому, запасы продуктивной влаги на почвозащитных вариантах были весной как правило больше в метровом слое на 1 5 - 40 мм.
Это несомненно повлияло и на уровень урожайности зерновых колосовых культур, который был на 0,1 - 0,7 т/га выше (табл. 14) по сравнению с традиционной отвальной вспашкой за годы внедрения.
Ежегодный объем внедрения совместного применения мелиоративных и почвозащитных способов основной обработки составил по двум восточным зонам Ростовской области около 15 000 га. Северо - восточная Юго - восточная Зоны области
Родина" Обливского "Знамя труда" Обливского "Лобачевский" Обливского "Заветы Ильича" Ремонтненского им." XVII Партконференции " Ремонтненского им.Ленина" Пролетарского "Россия" Орловского Хозяйство, район
1982 1983 1993 1985 1986 1983 1984 1985 1986 1987 1995 1981 1982 1992 1984 1986 1994 Годы
1650 1355 3057 288 136 1125 1436 691 1082 1170 ~ — о Оч О С-о (О О V О ил (-Л 1У1 О О Оч Площадь внедрения, га
3,02 3,92 2,69 2,30 1,48 1,41 2,58 1,54 1,34 1,29 ^ы к> • — ь-> и> "о "о О '-О чО чО ь~> о оо К) о 1—1 Отвальный Способ обработки Озимая пшеница
3,16 4.48 3,04 2,40 1.64 1,62 2.65 1.66 1.49 1,46 4,42 3,32 1,90 2,28 2,89 ! 2,34 Безотвальный
0,14 0,56 0,35 0,10 0,16 0,21 0,18 0,12 0,15 0,17 ООО о о о го Со 1л — чО О 00 (О — ч Ч ВЭ Разница ~ ^ >> £ о ^ £ £ Ъ К> 00 ^ ю со ^ Ъ и (Л — VI О 1о *ю 1о 1л 1л "о о4-
1,58 0,82 0,74 0,26 1,81 1,20 1,09 о\ -о о % -О О ЧО Ю Отвальный Способ обработки | Яровой ячмень
1,81 0,93 0,85 0,34 1,94 1,36 1,28 00 Ъо 1о 1л Ъо -О чО —• ч£> -о Безотвальный о о о о о о о — "о — 1о 00 и> 00 —' — ^ О о о о о К) *— (О О ЧО К> ^ ч Ч Разница
14,6 1 13,4 14,9 30,6 7,2 13.3 17.4 65,5 12,0 20,2 1 1,2 12,0 ох
Ух К) и> <— -С^ ОО ОО ОО и> ЧО 1>-1 см О -Ь. чО ОО С. ОО VI (О — ЧО ОО —* ю -и (Л О ^ ООО Площадь внедрения, га
5. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕЛИОРАТИВНЫХ И ПОЧВОЗАЩИТНЫХ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Биоэнергетическая оценка подразумевает определение соотношения количества энергии, аккумулированной в урожае с.-х. культур в процессе фотосинтеза, и совокупных затрат энергии, вкладываемых в производство продукции растениеводства (Акулов, 1995).
Подробный энергетический анализ предусматривает полную технологию возделывания культур. Однако исходя из методики исследований в . настоящей работе учтены только изменяемые технологические операции при основной мелиоративной обработке под озимую пшеницу, в мелиоративный период - под яровой ячмень.
При сравнении различных вариантов опытов проанализированы совокупные затраты энергии на возделывание озимой пшеницы и ярового ячменя, величины накопления энергии в прибавке основной и побочной продукции, чистый энергетический доход и коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ) применяемых агроприемов. При определении совокупных затрат применяли энергетические эквиваленты по методике Н.И. Зезюкова (1993).
Для более полного анализа использовали такой показатель, как чистый энергетический доход, который аналогичен величине чистого дохода от применения агроприемов при экономическом анализе. Результаты расчетов представлены в таблице 15.
Анализ способов основной обработки почвы в варианте 1 показал высокую энергетическую отдачу при применении подпокровно-фрезерной обработки с коэффициентом энергетической эффективности 7,09 (10483 мДж/га), это подтвердили и показатели агрономического эффекта (прибавка урожая). Трехъярусная обработка также обеспечила высокий коэффициент -4,68, плоскорезная - 2,52. В то же время почвоуглубление как рекомен
Таблица 15
Энергетический анализ способов основной обработки, мДж/га
Изменяемые. Энергия Чистый Коэффициент
Обработка почвы затраты в прибавке энергети- энергетической энергии урожая ческий эффективности доход
Опыт 1 - озимая пшеница
Отвальная на 20-22 см контроль) 2409 - -
Плоскорезная на 20-22 см 1822 4599 2777 2,52
Отвальная на 20-22 см + почвоуглубление до 40-45 см 2473 1946 - 0,79
Трехъярусная на 40-45 см 1846 8490 6674 4,68
Подпокровно-фрезерная на 40-45 см 1722 12205 10483 1 7,09
Опыт 2 - яровой ячмень
Отвальная на 20-22 см контроль) 2654 - -
Отвальная после почвоуглубления 2849 531 - 0,19
Отвальная после трехъярусной 2776 3365 589 1,21
Отвальная после фрезерной 2779 5030 2251 ] ,81
Плоскорезная после почвоуглубления 2381 3365 984 1,41
Плоскорезная после трехъярусной 2250 5313 3063 2,36
Плоскорезная после фрезерной 2252 7438 5186 3,30 дуемый мелиоративный прием в проведенных исследованиях не обеспечил энергетической -эффективности, т.е. ЮЭ был меньше единицы (0,79).
Последействие мелиоративных обработок оказало влияние и на биоэнергетические показатели ярового ячменя, отраженные в опыте 2. Расчеты свидетельствуют, что коэффициент энергетической эффективности был наивысшим при плоскорезной1 обработке после фрезерной (3,30) и трехъярусной (2,36) мелиорации. На вариантах с отвальной обработкой он был самым высоким после фрезерной обработки (1,81).
ВЫВОДЫ
1. При применении подпокровно-фрезерного способа обработки почвы, выполняемого орудием ФС-1,3, происходит активное перемешивание солонцового и подсолонцового горизонтов с одновременным сохранением верхнего гумусового слоя, а также стерни и дернины, при трехъярусной обработке процесс «самомелиорации», т.е. перемешивания этих слоев, не происходит, и часн> гумусового горизонта запахивается. Почвоуглубление практически не вносит изменений в характер перераспределения и перемешивания почвенных горизонтов.
2. Глубокие мелиоративные обработки (фрезерная и трехъярусная) почти в два раза снижают количество растворимых солей и поглощенного натрия, а также значительно расширяют соотношение Ca:Na и Ca:Mg, те.м самым создавая предпосылки для успешной "самомелиорации" солонцов. Отвальная, плоскорезная обработки и почвоуглубление должного мелиоративного эффекта не оказывают.
3. Плотность почвы находится в оптимальных пределах (в слое 0-40 см) только после фрезерной и трехъярусной обработок, на остальных она превышает выше 1,3 г/см'\ Норозносгь в слое 0-40 см также варьирует в допустимых пределах в только при глубоких мелиоративных обработках.
4. При подпокровно-фрезерном способе, благодаря активно рыхлящим рабочим органам, водопроницаемость по сравнению с отвальной вспашкой увеличивается в 2.5; при трехъярусной - в 2,0 раза. Такие ж^ результаты фиксируют и в последействии (через пять лет). Почвоуглубление по сравнению с отвальной обработкой также способствует некоторому увеличению водопроницаемости.
5. Запасы доступной влаги в весенний период при подпокровно-фрезерной обработке в слое 0-40 и 0-100 см на 21 и 47 мм выше на зональной почве и на 18 и 43 - на солонце. При трехъярусной обработке влаги также больше, чем при отвальной соответственно на 14 и 33; 11 и 30, при плоскорезной па 20 и 31; 16 и 18 мм.
6. Наивысшую урожайность озимой пшеницы дает подпокровно-фрезерная обработка - прибавка по сравнению с отвальной 36,1%; трехъярусная - 25,1; плоскорезная - 13,6. При почвоуглублении имеет место недостоверная тенденция к увеличению урожайности.
7. Применение плоскорезной обработки в мелиоративный период способствует сохранению до 38% (220 шт./м") стерни в весенний эрозионноопасный период, при отвальной она полностью запахивается. Комковатость как при отвальной, так и при плоскорезной обработке ниже допустимого предела (50%).
8. Эродируемость при плоскорезной обработке в 8,8 раза ниже, чем при отвальной, т.е. почва находится в дефляционно-устойчивом состоянии. Вынос мелкозема во время пыльных бурь при отвальной вспашке по сравнению с плоскорезной обработкой более чем в четыре раза интенсивнее.
9. При плоскорезной обработке высота снега и запасы воды в нем в три-чегыре раза больше, чем при отвальной, глубина промерзания в 1,7-2,0 раза меньше.
10. Сохранившиеся на поверхности поля семена сорняков при плоскорезной обработке интенсивно прорастают и при наступлении благоприятных условий могут быть легко уничтожены механической обработкой или гербицидами, тем самым потенциальная засоренность пахотного слоя во времени снижается. Количество малолетних сорняков при плоскорезной обработке в фазе -выхода ячменя в трубку меньше, многолетних - больше, чем при отвальной.
11. Урожайность ярового ячменя при плоскорезной обработке после мелиоративных была выше в среднем на 25,8%, при отвальной - на 12,9 по сравнению с традиционной вспашкой. Наивысшую урожайность получают при плоскорезной обработке после фрезерной, где прибавка в среднем за шесть лет составляет 0,42 т/га, особенно существенны эти различия в засушливые годы (44,4-50,8%).
12. Биоэнергетический анализ мелиоративных обработок под озимую пшеницу доказывает, что наивысшую отдачу с КЭЭ 7,09 дает оодпокровно-фрезерная обработка. Трехъярусная вспашка также обеспечивает высокий коэффициент -••■ 4,68. В мелиоративный период КЭЭ выше при плоскорезных обработках после фрезерной (3,30) и при трехъярусной (2,36), при отвальных - после подпокровно-фрезерной (1,81).
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. В целях борьбы с солонцеватостыо, дефляцией и неблагоприятными водно-физическими свойствами каштаново-солонцовых комплексов, а также для повышения урожайности с.-х. культур в восточных районах Ростовской области рекомендуем применять при коренной мелиорации подпокровно-фрезерный способ обработки почвы. V.
2. Е} севообороте за мелиоративный период для защиты почв от дефляции, снижения запасов продуктивной влаги и, как следствие, для повышения урожайности ярового ячменя рекомендуем применять безотвальную (плоскорезную) систему основной обработки почвы.
3. При отсутствии орудий фрезерного типа в целях комплексной борьбы с дефляцией и отрицательными водно-физическими свойствами солонцов рекомендуем проводить коренную мелиорацию трехъярусными плугами и применять в последующих полях севооборота безотвальную (плоскорезную) систему обработки почвы.
СПИСОК ОСНОВНЫХ НАУЧНЫХ ТРУДОВ
1. Прогивоэрозионный эффект //Сельские зори. - Краснодар, 1978. -N7.-С. 35-36 (в соавторстве).
2. Почвозащитная технология возделывания основных сельскохозяйственных культур на землях, подверженных ветровой эрозии в Ростовской области //Рекомендации. - Персиановка, 1978. - 23 с. (в соавторстве).
3. Агротехническая оценка нового мелиоративного орудия ФС-1,3 //Приемы повышения урожайности с.-х. культур (Сборник статей).- Т. XIV. — Вып. 1.- Персиановка, 1979. - С. 91-94 (в соавторстве).
4. Рабочий орган почвообрабатывающей машины. A.c. N 735202 от 29.01.80 г. (-в соавторстве).
5. Почвозащитная технология возделывания зерновых и пропашных культур на землях, подверженных ветровой эрозии в Ростовской области //Зональные почвозащитные технологии возделывания полевых культур (Сб. науч. тр.). - Целиноград, 1980. - С. 30-39 (в соавторстве).
6. Почвозащитная технология и орудия обработки эродируемых земель в Ростовской области //Приемы повышения урожайности с.-х. культур (сборник статей): Т. XVI. - Вып. 1. - Персиановка, 1981. - С. 74-78 (в соавторстве).
-
Миронченко, Сергей Федорович
-
кандидата сельскохозяйственных наук
-
п. Персиановский, 2000
-
ВАК 06.01.02
- Регулирование плодородия солонцовых почв каштановой зоны в условиях рисосеяния
- Агрофизические свойства почв каштаново-солонцового комплекса при агромелиоративном последействии
- Приемы повышения продуктивности яровой пшеницы на черноземах южных солонцеватых Оренбургского Предуралья
- Научные основы адаптивно-ландшафтных систем земледелия на солонцовых землях степной зоны Южного Урала
- Биолого-технологические приемы улучшения солонцовых почв в Нижнем Поволжье
