Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Способы основной обработки серой лесной почвы при биологизации севооборотов в условиях Предкамья Республики Татарстан

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Гараев, Флер Масгутович, Казань

КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ

ГАРАЕВ ФЛЕР МАСГУТОВИЧ

СПОСОБЫ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ ПРИ БИОЛОГИЗАЦИИ СЕВООБОРОТОВ В УСЛОВИЯХ ПРЕДКАМЬЯ

РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

06.01.01 - общее земледелие

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ, заслуженный агроном РТ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Х.Х. Хабибрахманов

Казань - 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ ....................................................................... 4

Глава 1. ВЛИЯНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ НА ПЛОДОРОДИЕ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Приемы и способы основной обработки почвы ............. 6

1.2. Плотность сложения почвы ............................................... 10

1.3. Водный режим ..................................................................... 17

1.4. Засоренность почвы и посевов .......................................... 21

1.5. Урожайность сельскохозяйственных культур ................. 26

Глава 2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Почвенно-климатические условия .................................... 32

2.1.1. .Метеорологические условия в годы исследований ...... 33

2.2. Методика исследований ...................................................... 38

2.2.1. .Характеристика опытного участка и агротехника возделывания культур .................................................................. 42

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Агрофизические показатели почвы ..................................... 45

3.2. Водный режим ........................................................................ 52

3.3. Пищевой режим почвы .......................................................... 56

3.4. Засоренность почвы и посевов .............................................. 64

3.5. Рост и развитие культурных растений ................................. 68

3.6. Урожайность и качество урожая ............................................ 74

Глава 4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИЗУЧАЕМЫХ ВАРИАНТОВ ...................................... 80

ВЫВОДЫ ...................................................................................... 84

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .....................

ПРИЛОЖЕНИЯ .....................................

Введение

Современное состояние сельского хозяйства как в России, так и в развитых странах Запада - результат реализации теории интенсификации, направленной целиком на усиление техногенного воздействия на окружающую среду путем интенсивной химизации, механизации и других средств, ориентированных на максимальный выход продукции с единицы площади. При этом природная среда рассматривается как объект эксплуатации, а экологические показатели игнорируются.

Результатом такого подхода является угроза экологического кризиса: деградация почв и опустынивание территорий, загрязнение почв и подземных вод остатками средств химизации, высокозатратное производство, загрязненная продукция, истощение запасов энергоносителей, разрушение сельского образа жизни - вот его характерные черты (И.Д. Шишков, 1987; В.А. Державин, Е.В. Седова, 1988).

Из-за необоснованного применения отдельных способов интенсификации земледелия в настоящее время повсеместно происходит снижение основных элементов плодородия почвы, усиление засоренности полей и зараженности посевов вредителями и болезнями.

Почти перестали применять в севооборотах биологические способы поддержания и повышения плодородия - сократили посевы многолетних трав (их совсем вытеснили на дальних малоплодородных землях), очень мало сидераль-ных паров, не используются сидераты в виде промежуточных посевов, не применяется солома как удобрение. Мало применяются органические удобрения -биологический путь повышения плодородия, особенно на дальних полях, из-за дороговизны перевозки и малого производства, они совсем не вывозятся.

Для устранения выше перечисленных и других факторов снижения плодородия почвы, ухудшения качества урожая и нарушения экологии природы

требуется усиление биологических способов в земледелии: расширение посевов многолетних трав, особенно бобовых, применение промежуточных культур на корм или сидерат, использование прогрессивных способов обработки почвы, разумное применение минеральных удобрений и пестицидов.

Биологизация сельскохозяйственного производства один из главных путей улучшения состояния окружающей среды. Для достижения наибольшего эффекта от биологизации необходимо разработать оптимальные способы основной обработки почвы. В настоящее время в республике в системе основной обработки почвы преобладает вспашка, часто без предварительного лущения стерни, что способствует усилению засоренности посевов и почвы.

С учетом этих аргументов при кафедре общего земледелия Казанской ГСХА заложен длительный стационарный опыт по теме: «Биологизация систем земледелия в условиях РТ» в рамках которой и выполнена данная работа.

Целью нашей работы является разработка эффективных способов обработки почвы при биологизации севооборотов путем внедрения сидеральных паров, промежуточных культур и рациональной системы обработки почвы для обеспечения экономически выгодных и экологически чистых урожаев с одновременным поддержанием и улучшением плодородия почвы в условиях серых лесных почв в Республике Татарстан.

Автор выражает благодарность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Хабибрахманову Х.Х. и коллективу кафедры за оказанную помощь при выполнении научных исследований по данной проблеме.

Глава 1. Влияние основной обработки на плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур (обзор литературы)

1.1. Приемы и способы основной обработки почвы Среди факторов формирования высоких урожаев сельскохозяйственных культур ведущее место занимает рациональная обработка почвы. На разных этапах развития научного земледелия основные задачи обработки почвы понимались по разному. Так Д.И. Менделеев (1954) считал, что механическая обработка должна способствовать переходу питательных веществ из менее усвояемых в более усвояемые формы. По мнению П.А. Костычева (1949) обработка должна придавать почве наиболее благоприятное для растений строение, которое способствует уменьшению сопротивления растущим корням и максимальному накоплению воды.

Первенствующее значение среди способов обработки почвы академик В.Р. Вильяме (1949) придавал культурной вспашке и создал систему двухфазной отвальной зяби, включающей в себя лущение и вспашку. Он также указывал, что каждый из приемов, взятый в отдельности, теряет или все свое производственное значение, или большую его часть. Подтверждающие это положение данные получены в работах В.Ф. Ладонина (1978) и А.П. Осипова (1990). Лущение не эффективно после поздноубираемых культур и культур, не оставляющих стерни. Лущение жнивья направлено прежде всего на борьбу с засорением почвы и посевов.

Лучший эффект в подавлении сорняков получен, когда лущение проводилось сразу за уборкой зерновых культур (В.Р. Вильяме, 1939; Г. А. Чесалин, 1951; Ф.А. Сев, 1926). В районах подверженных эрозии и дефляции, лущение жнивья не проводится, стерня оставляется для предупреждения ветровой эрозии и накопления снега (А.И. Бараев, 1971).

Многообразные задачи, решаемые лущением жнивья говорят о том,

что этот прием будет иметь значение и в экологическом земледелии, так как химические средства защиты растений в нем не должны использоваться (К.Е. Саранин, 1994 ).

Эффективность лущение жнивья зависит от срока проведения и глубины зяблевой вспашки. В южных районах, в отличие от северных, поздняя зябь способствует повышению урожайности по сравнению с ранней, что объясняется зарастанием ранней зяби сорняками и уплотнением почвы (Б.П. Гончаров и др., 1972). При засорении поля многолетними корневищными сорняками зяблевая вспашка плугами с предплужниками на глубину 20-22 см дает лучший результат, когда на поверхности почвы появятся "шильца" сорняков. Обычно это происходит через 10-15 дней после дисковой обработки (Г.А. Чесалин, 1951).

Высокий эффект в подавлении многолетних корнеотпрысковых сорняков получен при вспашке плугами с предплужниками на глубину 20-22 см при образовании на поверхности почвы "розеток" сорняков. На полях, засоренных только малолетними сорняками, срок вспашки лущеного поля определяется производственными возможностями и его можно оттянуть до глубокой осени (В.Р. Вильяме, 1939).

Долгое время, до 50-х годов нынешнего века, вспашка являлась основным приемом зяблевой обработки почвы, однако поиски замены ее мелкими обработками не прекращались. Еще Д.И. Менделеев (1954) не считал оборачивание пласта почвы обязательным приемом ее обработки.

В последние десятилетия в стране изучались и другие системы и приемы обработки почвы, которые могут быть использованы в экологическом земледелии: система обработки почвы, предложенная Т.С. Мальцевым (1955), плоскорезная обработка (В.Р. Бараев, 1971), комбинированная обработка почвы в Нечерноземье (К.Е. Саранин, 1978; А.И. Пупонин, 1984) комбинированно-ярусная обработка с использованием глубокой заделки навоза ярусными плу-

гами (С.С. Сдобников, В.Ф. Кирдин, 1990).

Идею мелкой обработки почвы в 30-е годы пропагандировал на юго-востоке России Н.М. Тулайков (1963), предложивший отказаться от отвальной зяблевой обработки и перейти на поверхностную обработку дисковыми орудиями. Однако мелкая обработка в те годы привела к резкой засоренности полей и она была запрещена.

Исследования свидетельствуют, что в системе обработки почвы применение поверхностной или мелкой и безотвальной обработок во многих случаях выгодно с экономической точки зрения, но необходимо учитывать требования культур и засорение частей пахотного слоя жизнеспособными семенами сорняков, чтобы не допустить увеличения численности сорняков в посевах культур с поздней уборкой (К.Е. Саранин, И.И. Беляков, 1986)

В 1954 году Т.С. Мальцев предложил безотвальную систему обработки почвы, которая явилась толчком к исследованиям данной системы в различных зонах страны. Эта система предусматривала чередование по годам и полям глубокой безотвальной и поверхностной обработки дисковыми лущильниками, в ней были заложены элементы минимализации.

В дальнейшем, на основе безотвальной системы обработки Т.С. Мальцева во ВНИИЗХ под руководством академика А.И. Бараева (1975) была разработана и внедрена в производство почвозащитная система земледелия. Основу этой системы составляет отказ от отвальных орудий обработки и переход на плоскорезную обработку с сохранением на поверхности поля стерни, соломы и других органических остатков, предотвращающих эрозию почв. При этом надо постоянно стремиться к снижению интенсивности обработки - одного из условий при биологизации земледелия. Например, в Нечерноземной зоне интенсивность обработки можно снизить при обработке почвы под культуры сплошного посева на зеленую массу, заменив вспашку поверхностным или мелким рыхлением (Г.А. Титов,1977; И.С. Усманов,1985; Д.А. Минин,1987), под вико-

овсяную и горохо-овсяные смеси и силосные ранних сроков уборки, промежуточные культуры (поукосные и пожнивные).

После многолетних трав двух и более лет использования наиболее рациональной обработкой пласта является дискование тяжелыми боронами вслед за уборкой с последующей вспашкой двухъярусными плугами на глубину 27 -30 см с целью создания внизу плодородной прослойки (С.С. Сдобников, 1994), плугами с предплужниками и винтовыми корпусами на глубину 27-30 см.

В 80-е годы под руководством Н.К. Шикулы и Ф.Т. Моргуна (1984) была разработана почвозащитная, бесплужная система земледелия, характерной чертой которой является бесплужная обработка почвы (плоскорезная, поверхностная, чизельная, фрезерная, комбинированная, минимальная, нулевая). Все эти обработки почвы включают в себя элементы минимализации, над разработкой которой во всем мире идут активные исследования . Многие ученые в своих работах отмечают, что минимализация обработки почвы сокращает энергозатраты и повышает производительность труда (В.А. Корчагин, 1980; И.С. Ра-бочев,1980; И.А. Чуданов,1984).

Накопленный экспериментальный материал и производственный опыт свидетельствуют о том, что шаблонное применение минимализации приемов основной обработки почвы приводит к ряду неблагоприятных последствий -это резкое повышение засоренности посевов и почвы, ухудшение водно-воздушного и пищевого режимов, угнетение почвенной микрофлоры, уплотнение пахотного и подпахотного слоев почвы (А.Ф. Витер,1990; П.Д. Кошкин, 1990; Г.Н. Лысак , ЯЗ. Каипов,1990).

При биологизации земледелия в связи с отказом или резким сокращением применения средств химизации, должны предъявляться более жесткие требования к сельскохозяйственной технике. Почвообрабатывающие орудия и машины должны обеспечивать мелкокомковатую разделку почвы на определенную глубину, выравнивание поверхности поля, уничтожение сорняков, созда-

ние необходимого сложения почвы (А.Н. Кащеев,1989; И.П. МакаровД990; В.М. Новиков, 1996).

Универсальной системы зяблевой обработки почвы, эффективной для различных зон страны нет и быть не может . Поэтому большинство ученых (А.Н. Кащеев,1990; И.А. Чуданов, В.П. Васильев, 1990) в настоящее время пришли к выводу, что отказ от традиционной отвальной зяблевой обработки в пользу безотвальной или минимализированной и наоборот, приводит к ухудшению условий произрастания культурных растений, снижению почвенного плодородия. Поэтому в условиях современного земледелия для поддержания и повышения эффективного плодородия почвы, улучшения ее агрофизических и агробиологических показателей необходима научно-обоснованная система обработки почвы и в первую очередь основной, в сочетании с правильными севооборотами и системой удобрений. Выбор приемов и способов зяблевой обработки в конкретном севообороте должен дифференцироваться в зависимости от почвенно-климатических условий, характера засоренности полей, биологических особенностей возделываемых в севообороте культур, метеорологических условий и др. (В.В. Голубев, 1990; М.И. Комаров, 1990; И.П. Мак-симчук,1990; В.И. Марымов,1990; Н.С. Чернилевский,1990; И.А. Чуданов; 1988).

1.2. Плотность сложения почвы

Характеризуя процесс почвообразования и факторов, обуславливающих получение высоких урожаев И.Б. Ревут (1972) выдвигал на первое место физические свойства почвы, особенно плотность ее сложения. По мнению И.Б. Ревута (1972) с плотностью сложения связан весь комплекс физических, гид-ротермо- и биофизических явлений в почве.

Важная задача основной обработки почвы - создать такое строение пахотного слоя, которое способно обеспечить для растений и полезных микроор-

ганизмов условия водно-воздушного, теплового и питательного режимов, накопления и сбережения влаги или удаления ее избытка (Б.А. Доспехов, 1977).

Многочисленными исследованиями установлено, что культурные растения отрицательно реагируют как на слишком плотное, так и на слишком рыхлое сложение почвы (Н.Д. Добряков, 1958; С.И. Долгов, С.А. Модина,1969; Х.Б. Дусаев,1990; П.К. Иванов, Л.И. Коробова, 1969; Г.И. Казаков,1988; Н.В. Коломиец,1969; И.Б. Ревут, 1969).

Растения отрицательно реагируют на чрезмерно рыхлое сложение почвы, так как при этом происходит большая потеря влаги путем диффузии паров,

нарушается контакт между почвой и семенами, замедляется прорастание. Наи-

\

более вредна излишняя рыхлость сложения для зерновых культур и особенно для озимых, потому что в этом случае возникает опасность в последующем разрыве корней вследствие быстрого проседания почвы и образования ледяной корки (В.В.Захаров, 1989). При чрезмерно рыхлом состоянии почвы происходит значительная минерализация гумуса в пахотном слое и, как следствие, снижение плодородия почвы (D.A. Angers, R.R. Simarol,1986; A.A. Бенидовский, А.Д. Кашанский, B.C. Кащенко, 1990).

При высокой плотности сложения снижается водопроницаемость и вла-гоемкость почвы (R. Paul, 1989; U. Pittelkow,1989), угнетается деятельность микроорганизмов (И.П. Макаров,1987; В.П. Нарциссов, 1982).

Высокую урожайность культурные растения формируют при оптимальной плотности почвы, которая неодинакова для различных типов почв и полевых культур. По утверждению И.Б. Ревута (1972) для каждого типа почв существует своя равновесная плотность, к которой она стремится.

Г.И. Казаков (1990) считает, что равновесная плотность для чернозема

3 3

1,06-1,21 г/см , оптимальная для яровых зерновых 1,1-1,2 г/см . Если разница между оптимальной и равновесной плотностью велика, то почва нуждается в механической обработке.

К тому же, как установил на основании вегетационно-полевых опытов Г.И. Казаков (1990) , оптимальная плотность для сельскохозяйственных культур должна быть дифференцированной по глубине пахотного слоя: сверху рыхлой до 5-7 см для яровых и озимых колосовых зерновых, а для крупносе-

о

мянных культур до 7-10 см с плотностью этих слоев 0,98-1,04 г/см и общей пористостью 60-63%. Ниже разрыхленных слоев оптимальная плотность для

о

гороха и кукурузы составляет 0,9-1,1 г/см ; озимых (рожь, пшеница) 1,1- 1,3;

о

яровых колосовых (яровой пшеницы, ячменя) 1,0-1,2 г/см при общей пористости этих слоев соот�