Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние минимизации обработки почвы на урожайность гороха и агроэкологические параметры чернозема южного карбонатного Северного Казахстана

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние минимизации обработки почвы на урожайность гороха и агроэкологические параметры чернозема южного карбонатного Северного Казахстана"

На правах рукописи

ЗАБОЛОТСКИХ Владимир Владимирович

ВЛИЯНИЕ МИНИМИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА УРОЖАЙНОСТЬ ГОРОХА И АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЧЕРНОЗЕМА ЮЖНОГО КАРБОНАТНОГО СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА

06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

13 НАР 2014

005545913 Красноярск - 2014

005545913

Работа выполнена в ГНУ Сибирский НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства и в лаборатории точного земледелия ТОО «НПЦ зернового хозяйства им. А.И. Бараева»

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, член-корреспондент Россельхозакадемии, Власенко Наталия Григорьевна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

заведующий кафедрой растениеводства и кормопроизводства ФГБОУ ВПО Новосибирский ГАУ Галеев Ринат Раифович

кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией селекции зерновых бобовых культур ГНУ Красноярский НИИ сельского хозяйства

Чураков Андрей Андреевич

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья»

Защита состоится «22» апреля 2014 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.06 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 90; тел. (391) 227-46-09; e-mail: dissovet@kgau.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан «¿V»

Ученый секретарь диссертационного совета д.с.-х.н., доцент

А.Н. Халипский

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Острой проблемой современного земледелия является неуклонное уменьшение плодородия почвы. Несмотря на внедрение почвозащитной системы земледелия, за 50 летний период ее использования содержание гумуса в плодородных черноземах Северного Казахстана уменьшилось на 30%, произошло изменение его фракционного и группового состава (Сапа-' ров, Козыбаева, 2012). Причиной этого являются, прежде всего, эрозия и потеря органической массы при необоснованном применении механических обработок почвы, а также не всегда целесообразным высоким удельным весом пара в структуре использования пашни.

В современных экономических условиях, с появлением новых средств управления продукционным процессом и современной техники, ресурсосбережение выступает в качестве одного из важнейших направлений в структурной перестройке методов ведения сельскохозяйственного производства. В Акмолинской области, как и в целом по Северному Казахстану, в структуре использования пашни преобладают зерновые культуры. В Канаде в аналогичных с Казахстаном природных условиях за последние пятнадцать лет произошел переход на диверсифицированные системы растениеводства. В качестве основных культур для диверсификации выбраны зернобобовые и масличные культуры. В связи с особенностями почвенно-климатических условий Северного Казахстана, важным фактором высокорентабельного возделывания зернобобовых культур является разработка более эффективных ресурсосберегающих технологий возделывания с реализацией их потенциальной азотфиксирующей активности, урожайности и белковой продуктивности в соответствии с биологическими особенностями для конкретных экологических условий их возделывания.

Несмотря на высокие достоинства гороха, площади его возделывания все еще ничтожно малы в сравнении с зерновыми колосовыми культурами, отмечается относительно низкий и нестабильный по годам уровень урожайности данной культуры, что во многом объясняется недостаточной изученностью, и как следствие, отсутствием на практике оптимальных решений в вопросах выбора технологии возделывания, обработки почвы, интегрированной защиты растений и т.д.

Таким образом, необходимость более тщательного изучения культуры гороха, а также разработки современных сберегающих технологий его возделывания приобретает особую актуальность.

Цель исследований: изучить эффективность приемов основной обработки почвы под горох, их влияние на урожайность и основные агроэкологические параметры чернозема южного карбонатного Северного Казахстана.

Основные задачи:

- установить закономерности изменения агрегатного состава, водопрочно-сти, плотности и фильтрационной способности почвы в зависимости от приема обработки почвы под горох;

- изучить воздействие различных приемов обработки почвы на водный и питательный режим при возделывании гороха;

- оценить роль изучаемых приемок основной обработки почвы в формировании урожая гороха;

- дать экономическую оценку изучаемым приемам основной обработки почвы под горох;

- провести сравнительный анализ эффективности возделывания яровой пшеницы по гороху и паровому предшественнику.

Научная новизна работы. Впервые на черноземе южном карбонатном в условиях засушливой степи Северного Казахстана проведено комплексное сравнительное изучение влияния разноглубинных приемов безотвальной обработки почвы вплоть до нулевой на основные агроэкологические показатели плодородия почвы и урожайность гороха. Установлено, что при переходе от глубокого рыхления к нулевой обработке водопрочность почвенных агрегатов увеличивается, коэффициент структурности поверхностного слоя почвы снижается, при этом плотность пахотного слоя перед посевом гороха возрастает, а фильтрационная способность уменьшается. Выявлено, что при щелевании и отказе от основной обработки почвы снижается непродуктивный расход влаги, как в допосевной период, так и в течение вегетации гороха. Определено, что с минимизацией обработки почвы содержание нитратного азота в слое почвы 040 см перед посевом гороха снижается.

Доказана возможность отказа от основной обработки почвы при возделывании гороха в зоне недостаточного увлажнения без потери урожайности культуры, при этом экономический эффект возрастает за счет снижения затрат. Показано, что при возделывании яровой пшеницы по предшественникам гороху и пару ее продуктивность находится практически на одном уровне.

Основные положения, выносимые на защиту:

- при минимизации обработки почвы в условиях Северного Казахстана формируются агроэкологические условия, сберегающие плодородие чернозема южного карбонатного;

- в условиях дефицита осадков экономически выгодно выращивать горох по необработанной с осени стерне по технологии прямого посева, что обеспечивает получение урожая не ниже, чем при обработках почвы;

- урожайность звена севооборота горох - яровая пшеница не уступает звену пар - пшеница независимо от основной обработки почвы.

Практическая значимость работы. Показано, что при выращивании гороха в звене плодосменного севооборота горох - пшеница при дефиците атмосферных осадков на южном карбонатном черноземе возможно получение экономически оправданного урожая зерна на уровне 1,11-1,18 т/га. Установлено, что отказ от обработки почвы в звене горох - пшеница обеспечивает получение чистого дохода 8182 руб./га с рентабельностью производства, равной 58%, в сравнении с традиционным глубоким рыхлением. Выявлено, что повышение уровня плотности пахотного слоя почвы при минимизации её обработки положительно влияет на водный режим и не приводит к снижению урожайности гороха и последующей пшеницы.

Публикации результатов исследований. Материалы диссертации достаточно полно изложены в 7 печатных работах, 2 из которых опубликованы в журналах, рекомендованных списком ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству и библиографического списка. Работа изложена на 102 страницах машинописного текста, содержит 14 таблиц и 12 рисунков. Список литературы включает 177 наименований.

Объекты, условия и методы проведения исследований. Исходя из цели и задач исследований, объектами изучения явились: сорт гороха Омский не-осыпающийся, чернозем южный карбонатный тяжелосуглинистый, а также три варианта основной обработки почвы под горох и вариант с оставлением стерни.

Исследования проводили в 2009- 2011 гг. в стационарном опыте Научно-производственного центра зернового хозяйства им. А.И. Бараева в Акмолинской области Республики Казахстан. Почва участка - чернозем южный карбонатный с содержанием гумуса в пахотном слое - 3,6-4,1%, валовых форм азота — 0,20-0,26%, фосфора - 0,10-0,15%, подвижного фосфора и обменного калия по Мачигину в слое 0-20 см - 2,19-2,83 и 82-116 мг/100 г почвы. Поставленные задачи решались в однофакторном полевом опыте, заложенном в 3-х кратной повторности согласно методике полевых исследований (Доспехов, 1985). Размещение делянок - систематическое.

В опыте сравнивали 3 варианта основной обработки почвы под горох с вариантом без основной обработки почвы (нулевая обработка) со следующими элементами агротехники: 1) глубокое рыхление ПГ-3-5 на 25-27 см, снегозадержание СВУ-2,6, весной обработка БИГ-За для выравнивания почвы и закрытия влаги, предпосевная обработка СКП-2,1, посев сеялкой СКП-2,1; 2) мелкая плоскорезная обработка КПШ-9 на 12-14 см, снегозадержание СВУ-2,6, весной обработка БИГ-За; предпосевная обработка и посев сеялкой СКП-2,1; 3) щеле-вание ЩР-4,5 с расстоянием между стойками 0,5 м на 25-27 см; снегозадержание СВУ-2,6, обработка БИГ-За, предпосевная обработка на глубину заделки семян СКП-2,1, посев сеялкой СКП-2,1; 4) без осенней обработки - перед посевом опрыскивание гербицидами сплошного действия, посев комбинированной сеялкой СПП-4,2 (рабочий орган - чизель-диск). Горох высевали 20-26 мая, норма высева 1,0-1,2 млн. всхожих семян на 1 га, глубина заделки 5-6 см. В фазе ветвления культуры согласно технологии возделывания проводили обработку посевов гороха для подавления однодольных и двудольных сорняков баковой смесью гербицидов Фюзилад форте, КЭ с нормой расхода 1,0 л/га и Пульсар, BP (0,5 л/га), расход рабочей жидкости - 300 л/га. Посев пшеницы по гороху проводили 15-25 мая с нормой высева 2,5-3,0 млн. всхожих семян на I га, в фазе кущения посевы обрабатывали гербицидами против двудольных и злаковых сорняков (Рекомендации по проведению ..., 2010). Опыт закладывали в 5-польном плодосменном севообороте горох - пшеница — пшеница — рапс — ячмень. Учётная площадь делянки 148 м2 (74 м х 24,3 м). Параллельно были заложены аналогичные варианты обработок парового поля для последующего сравнения эффективности возделывания яровой пшеницы по гороху и паровому предшественнику.

Варианты основной обработки почвы под горох закладывали с осени обработкой четвертой культуры под пятую. Варианты обработки почвы под пшеницу закладывали после уборки гороха, с сохранением расположения и размера вариантов. Учет урожайности гороха и пшеницы проводили парцеллярно, прямым комбайнированием, с приведением семян гороха к 100%-ной чистоте (ГОСТ 13586.2) и 14%-ной влажности (ГОСТ 13586.5).

Все учеты и наблюдения осуществляли по общепринятым методикам и руководствам (Методическое руководство..., 1969; Методы исследований..., 1986; Агрохимические методы..., 1975; Бакаев, Васько, 1975; ГОСТ 13586.2; ГОСТ 13586.5). Оценку экономической эффективности выполняли на основе технологических карт по нормативам и расценкам в сопоставимых ценах. Ма- ^ тематическую обработку данных осуществляли с помощью пакета прикладных программ AGROS (Мартынов, 1993).

Вегетационные периоды в годы исследований по метеорологическим условиям характеризовались: 2009 г. - умеренно увлажненный с недостатком тепла; 2010 г. - с повышенным температурным фоном и дефицитом осадков; 2011 г. — умеренно увлажненный и теплый.

Глава 1 Результаты исследований

1.1 Влияние приемов основной обработки почвы на агрегатный состав и водопрочность агрегатов

Исследования показали, что в начале и в конце вегетации гороха изучаемые варианты обработки почвы не различались по агрегатному составу верхнего (010 см) слоя, и почва обладала хорошей оструктуренностью (табл. 1). Систематические глубокие обработки почвы без оборота пласта положительно влияли на этот показатель. Так, в среднем за 2009-2011 гг., перед посевом гороха в вариантах глубокого рыхления и щелевания количество агрономически ценных агрегатов (<10-0,25 мм) составило 69 и 69,4%, а в вариантах мелкой плоскорезной и нулевой обработок показатель снижался до 64,1 и 60,8% соответственно.

Увеличению содержания агрономически ценных агрегатов на вариантах с глубоким рыхлением, щелеванием и мелкой плоскорезной обработкой способствовали дополнительные механические обработки в допосевной период. Почва к этому времени достигала физической спелости и при механическом воздействии образовывались агрегаты оптимальных размеров, чего не происходило на варианте без обработки. В дальнейшем, при иссушении почвы в течение вегетации гороха, механическое воздействие на почву оказывало отрицательное действие, уплотняя и распыляя её структуру.

К концу вегетации гороха под воздействием внешних факторов в частности иссушения почвы, увеличивалось содержание глыбистой фракции (> 10 мм) и пыли (< 0,25). Если к уборке гороха, выращиваемого по глубокому рыхлению и щелеванию, количество агрегатов < 0,25 мм не превышало 7,6-6,6%, то на вариантах мелкого рыхления и без обработки стерни этот показатель увеличивался до 8,1-8,5 %.

Максимальное количество агрегатов > 10 мм, как в весенний, так и в осенний период отмечено на варианте с необработанной стерней (32,1-36,8%), при щелевании этот показатель снижался до 25,1-29,3%.

Несмотря на некоторое снижение качества структуры при минимизации обработки почвы, согласно классификации С.И. Долгова и П.У. Бахтина, полученные данные характеризуют структуру почвы как «хорошую» (Вадюнина, Корчагина, 1986). Под воздействием внешних факторов карбонатный чернозем подвержен распылению и потере структуры (Бараев, 1971). В связи с чем, к осени во всех изучаемых вариантах наблюдали снижение коэффициента структурности на 9,1-22,2%, причем большее снижение отмечено в варианте мелкой плоскорезной обработки.

Таблица 1 - Агрегатный состав, коэффициент структурности и водопрочность почвенных агрегатов в зависимости от приема основной обработки почвы под горох

(2009-2011 гг.)

Обработка почвы Период > 10мм Сумма <10-0,25 <0,25 КС Водопрочность агрегатов >0,25

Глубокое рыхление на 25-27 см перед посевом 25,6 69,0 ' ' 5,4 2,2 68,3

после уборки 25,7 66,7 7,6 2,0 63,7

Мелкая плоскорезная на 12-14 см перед посевом 30,1 64,1 5,7 1,8 71,5

после уборки 32,8 59,1 8,1 1,4 66,7

Щелевание на 25-27см перед посевом 25,1 69,4 5,4 2,3 76,3

после уборки 29,3 64,0 6,6 1,8 68,4

Без основной обработки перед посевом 32,1 60,8 7,2 1,5 77,8

после уборки 36,8 54,7 8,5 1Д 74,8

.перед посевом НС Г 05 г после уборки 0,5 6,9

0,6 9,7

Наблюдения за водопрочностью агрегатов показали, что при снижении механического воздействия машин и орудий на почву происходит увеличение водопрочности её структуры. На варианте глубокого рыхления перед посевом гороха количество водопрочных агрегатов >0,25 мм составило 68,3%; мелкой плоскорезной обработки - 71,5%; щелевания - 76,3% и без обработки - 77,8%. К осени отмечалось незначительное снижение водопрочности агрегатов на 410%, при сохранении той же тенденции.

Независимо от сезонных изменений водопрочности поверхностного слоя, полученные показатели, по классификации С.И. Долгова и П.У. Бахтина, соответствуют отличной водопрочности почвенной структуры.

Таким образом, независимо от приема обработки почвы поверхностный слой (0-10 см) остается хорошо оструктуренным и обладает отличной водо-прочностью. Тем не менее, глубокое рыхление и щелевание почвы формирует большее количество агрономически ценных агрегатов, чем мелкая плоскорезная обработка и необработанная стерня. Минимизация обработки почвы и, как следствие, её уплотнение способствует повышению водопрочности структуры от варианта с глубоким рыхлением до нулевой обработки, при этом изменения находятся в пределах одной категории.

1.2 Плотность сложения пахотного слоя при различных обработках почвы

Изучение плотности почвы показало, что в цикле осень-весна, под воздействием гидротермических факторов (набухание, замораживание, оттаивание, высыхание) происходит разуплотнение пахотного слоя с различной степенью интенсивности в зависимости от изучаемых приемов обработки почвы.

Наиболее рыхлым сложением почвы отличался вариант глубокого рыхления, которое оказывало равномерное разуплотняющее действие на 0-30 см пахотный слой, плотность которого перед посевом гороха составила 1,10-1,20 г/см3. Мелкая плоскорезная обработка способствовала разрыхлению только 12-14 см слоя, при этом почва, находящаяся ниже обрабатываемого слоя, под действием массы орудия и инерционных сил подвергалась дополнительному уплотнению.

Так, если по глубокому рыхлению плотность почвы в слое 10-20 см в среднем за 2009-2011 годы составила 1,17 г/см3, то по мелкой плоскорезной обработке этот показатель возрастал до 1,24 г/см3 (рис. 1), что, в свою очередь, отрицательно влияло на усвоение зимне-весенних осадков и промачивание почвенного профиля. Плотность пахотного слоя почвы перед посевом в варианте без осенней обработки превышала оптимальные значения, установленные для зоны, на 0,05-0,12 г/см3 и варьировала от 1,25 до 1,32 г/см3, причем максимальное значение плотности, независимо от условий года, отмечено в слое 10-20 см (1,33-1,40 г/см3); Однако ввиду большого количества трещин на поверхности почвы, достигающих в глубину 50-70 см, этот факт отрицательного влияния на процессы влагонакопления не имел.

При обработке щелевателем межщелевые пространства практически не подвергаются деформации, поэтому плотность почвы в данном варианте приближалась к необработанной стерне и превышала верхний порог оптимальных значений на 0,03-0,09 г/см3. При снижении интенсивности обработки почвы увеличивалась ее плотность. Так, в среднем за три года, наиболее рыхлое сложение почвы перед посевом (1,15 г/см3) было отмечено на варианте глубокого рыхления, более уплотненной оказалась необработанная с осени почва (1,29 г/см3), мелкая плоскорезная обработка и щелевание занимали промежуточное положение.

глубокое мелкая щелеванис без обработки

рыхление плоскорезная

□ перед посевом ■ перед уборкой

Рисунок 1 - Влияние основной обработки почвы под горох на плотность сложения пахотного (0-30 си) слоя почвы, г/см3 (2009-2011 гг.)

При обработке щелевателем межщелевые пространства практически не подвергаются деформации, поэтому плотность почвы в данном варианте приближалась к необработанной стерне и превышала верхний порог оптимальных значений на 0,03-0,09 г/см3. При снижении интенсивности обработки почвы увеличивалась ее плотность. Так, в среднем за три года, наиболее рыхлое сложение почвы перед посевом (1,15 г/см3) было отмечено на варианте глубокого рыхления, более уплотненной оказалась необработанная с осени почва (1,29 г/см3), мелкая плоскорезная обработка и щелевание занимали промежуточное положение.

К концу вегетации культуры наблюдалось заметное уплотнение пахотного слоя почвы во всех вариантах.

1.3 Изменение фильтрационной способности пахотного слоя под влиянием приемов основной обработки почвы

Результаты исследований фильтрационной способности пахотного слоя подтвердили её прямую зависимость от плотности почвы, как перед посевом, так и перед уборкой. В весенний период четко прослеживалось снижение фильтрационной способности пахотного слоя почвы с нарастанием плотности ее сложения. Максимальной фильтрационной способностью обладала более рыхлая почва (вариант глубокого рыхления) - 0,81 мм/мин. На варианте без обработки почвы скорость фильтрации снижалась почти в 7 раз и составила 0,12 мм/мин (табл. 3).

К уборке на вариантах без обработки почвы скорость фильтрации увеличилась в 4,5 раза, при мелкой плоскорезной обработке - в 1,8 раз. На варианте с прямым посевом по нулевой обработке увеличение данного показателя к уборке можно объяснить наличием большого количества трещин, которые в зависимости от погодных условий осени за годы наблюдений достигали глубины 5070 см. При мелкой плоскорезной обработке увеличение фильтрации происходило за счет слоя 0-10 см (2,9 мм/мин), в слоях 10-20 и 20-30 см фильтрация снижалась в 10 и 16 раз соответственно. При глубоком рыхлении и щелевании значительных изменений в фильтрационной способности почвы от посева к уборке гороха не отмечено.

Таблица 3 - Изменение фильтрационной способности (мм/мин) пахотного 0-30 см слоя в зависимости от приема основной обработки почвы под горох (2009-2011 гг.)

Обработка почвы Слой почвы, см Перед посевом Перед уборкой

плотность, г/см3 фильтрационная способность, мм/мин коэффициент корреляции плотность, г/см3 фильтрационная способность, мм/мин коэффициент корреляции

Глубокое рыхление на 25-27 см 0-10 1,06 1,16 -0,97 1,15 1,73 -0,95

10-20 1,17 0,84 1,28 0,37

20-30 1,22 0,47 1,34 0,38

0-30 1,15 0,81 1,26 0.82

Мелкая плоскорезная на 12-14 см 0-10 1,04 1,81 -0,98 1,15 2,90 -0,99

10-20 1,24 0,10 1,39 0,30

20-30 1,30 0,02 1,39 0,18

0-30 1,19 0,64 1,31 1,13

Щелевание на 25-27см 0-10 1,14 1,83 -0,99 1,18 2,09 -0,97

10-20 1.27 0,79 1,40 0,10

20-30 1,29 0,38 1,41 0,54

0-30 1,23 1,01 1,33 0.91

Без основной обработки 0-10 1,21 0,29 -0,98 1,25 1,23 -0,99

10-20 1,32 0,01 1.43 0,09

20-30 1,35 0,01 1,38 0,30

0-30 1,29 0,12 1,35 0,54

НСР05 (мм/мин, для слоя 0-30); перед посевом - 1,2; перед уборкой - 0,9

Фильтрационная способность зависела не только от приема обработки, но и от влажности почвы во время определения. Наши наблюдения показали, что в 2009 году, когда за август-сентябрь выпало 63,2 мм осадков и содержание продуктивной влаги в слое 0-30 см было на уровне 12,3-19,9 мм, скорость фильтрации на вариантах глубокого рыхления и без обработки почвы не превышала 0,59 и 0,14 мм/мин соответственно.

Противоположную ситуацию наблюдали в сухую осень 2011 года, когда при влажности почвы, близкой к влажности устойчивого завядания (содержание продуктивной влаги в слое 0-30 см по вариантам опыта варьировало в пределах 3,9-4,3 мм), фильтрационная способность независимо от приема обработки была высокой и изменялась от 1,16 мм/мин по глубокому рыхлению до 0,84 мм/мин по необработанной стерне.

1.4 Динамика продуктивной влаги в зависимости от приемов обработки почвы

Наблюдения за водным режимом черноземов южных карбонатных показали, что усвоение вневегетационных осадков во многом определялось приемом основной обработки и степенью увлажнения почвы в осенний период

(табл. 4). Содержание влаги в почве в предзимний период (третья декада октября) в зависимости от приема обработки почвы составляло 41,3-65,8 мм, причем наибольшие влагозапасы наблюдались на необработанной стерне - 65,8 мм.

Наибольшая прибавка влаги была отмечена на варианте глубокого рыхления - 54 мм. С уменьшением глубины плоскорезных обработок почвы с 25-27 до 12-14 см усвоение вневегетационных осадков снижалось почти на 10 мм (15%), при обработке щелевателем - на 13 мм (20%), на необработанной с осени стерне — на 22 мм (35%).

В допосевной период при глубоком и мелком рыхлении на физическое испарение расходовалось 19-20% имеющегося запаса почвенной влаги, в то время как на вариантах с минимальным нарушением почвенного покрова (ще-левание, без обработки почвы) непродуктивный расход влаги не превышал 2,12,3%. К моменту посева гороха лучшие условия увлажнения складывались на вариантах щелевания и без осенней обработки почвы, на фоне глубокого рыхления содержание продуктивной влаги в метровом слое было на 11 мм, а мелкой плоскорезной обработки — на 26 мм меньше. Вместе с тем по мелкой плоскорезной обработке было отмечено большее увлажнение пахотного (0-30 см) слоя почвы перед посевом гороха. Это связано с большей плотностью верхнего слоя почвы и, следовательно, с недостаточной водопроницаемостью, что в свою очередь способствовало усилению испарения влаги, находящейся ближе к поверхности почвы, потери которой особенно увеличивались при сухой и ветреной погоде (2009-2010 гг.).

Таблица 4 - Усвоение вневегетационных осадков в зависимости от приема основной обработки почвы под горох (2009-2011 гг.)

Обработка почвы Запасы влаги в метровом слое почвы, мм Прибавка влаги в почве

предзимний период после схода снега мм %*

Глубокое рыхление на 25-27 см 50,4 104,4 54 87

Мелкая плоскорезная на 12-14 см 44,1 88,3 44,2 72

Щелевание на 25-27см 57,0 98,2 41,2 67

Без основной обработки 65,8 98,2 32,4 52

*- прибавка влаги в % к вневегетационным осадкам (ноябрь - апрель), которые в среднем за годы исследований составили 61,8 мм

Рассматривая в целом расход продуктивной влаги по изучаемым приемам обработок почвы, следует отметить преимущество в этом отношении вариантов щелевания и без основной обработки почвы (15,4-16,2 мм/ц). На этих же вариантах складывались более благоприятные условия увлажнения в период вегетации. В условиях острой засухи (2010 г.), когда недобор осадков за вегетацию составил 64% нормы, наиболее целесообразным оказался прямой посев гороха по необработанной с осени стерне. В годы с достаточным увлажнением преимущество было на варианте со щелеванием на 25-27 см.

К уборке различия по содержанию продуктивной влаги в почве по вариантам опыта нивелировались (рис. 2).

После схода снега Перед посевом Перед уборкой

Я глубокое рыхление В мелкая плоскорезная Нщелевание ИЗ без обработки

Рисунок 2 - Влияние приемов основной обработки почвы под горох на содержание продуктивной влаги в метровом слое, мм (2009-2011 гг.)

В среднем за период исследований остаточные запасы продуктивной влаги к уборке гороха в вариантах щелевания, глубокого рыхления и без обработки почвы находились в пределах 26,9-28,7 мм, по мелкой плоскорезной обработке этот показатель был ниже на 8,3-10,1 мм.

Таким образом, анализ динамики продуктивной влаги по вариантам опыта показал, что в целом наиболее благоприятный водный режим при возделывании гороха, включая накопление влаги к посеву и расход её в течение вегетации, складывался по щелеванию и необработанной с осени стерне.

1.5 Обработка почвы и азотно-фосфорный режим при возделывании гороха

Результаты изучения азотно-фосфорного режима чернозема южного карбонатного показали, что при общем среднем содержании нитратного азота в пахотном 0-20 см слое почвы перед посевом гороха было отмечено незначительное повышение показателя на вариантах глубокой плоскорезной обработки и щелевания - 8,1-8,0 мг/кг. При мелкой плоскорезной обработке и необработанной с осени стерне их содержание немного снижалось до 7,4-7,8 мг/кг (табл. 5). К уборке гороха, в связи с интенсивным потреблением нитратного азота, в том числе накопленного за счет текущей нитрификации, в зависимости от варианта обработки почвы его содержание снизилось на 56,9-66,2%, в результате показатель соответствовал низкой степени обеспеченности этим элементом питания.

Содержание подвижного фосфора (Р205) в слое 0-20 см по вариантам обработки почвы к посеву гороха практически не различалось (13,9-15,8 мг/кг) и находилось в градации средней обеспеченности. В подпахотном слое почвы (2040) показатель резко снижался вне зависимости от интенсивности обработки почвы. К уборке гороха содержание фосфора в слое 0-20 см по всем вариантам

изменялось несущественно и находилось также в градации средней обеспеченности.

Таблица 5 - Изменение содержания нитратного азота и подвижного фосфора (мг/кг) в зависимости от приема основпой обработки почвы под горох (2009-2011 гг.)

Обработка почвы Слой почвы, см Содержание питательных элементов Содержание продуктивной влаги (мм) перед посевом

перед посевом перед уборкой

N-N03 Р2О5 N-N03 Р2О5

Глубокая плоскорезная на 25-27 см 0-20 8,1±4,2* 13,9±0,5 5,0±1,6 14,5±1,4 33,4±6,3

20-40 5,2±0,9 6,0±1,5 2,3±0,5 5,5±0,3 18,7±1,4

0-40 6,7±2,6 10,0±0,7 3,7±0,7 10,0±0,8 52,1±7,5

Мелкая плоскорезная на 12-14 см 0-20 7,4±4,2 15,8±0,7 5,0±0,5 15,1±1,6 29,1±8,5

20-40 4,4±1,1 6,6±1,9 3,0±0,4 5,6±0,9 14,7±2,1

0-40 5,9±2,0 11,2±0,9 4,0±0,4 10,4±1,1 43,8±10,4

Щелевание на 25-27 см 0-20 8,0±4,3 15,1±0,4 6,6±2,6 15,3±0,6 30,3±8,9

20-40 4,4±1,6 7,4±1,9 2,8±0,9 7,3±1,9 17,1±3,6

0-40 6,3±2,9 11,3±0,7 4,7±1,3 11,3±0,7- 47,4±12,4

Без основной обработки 0-20 7,8±3,4 14,3±0,9 5,4±2,2 15,0±0,4 32,9±3,6

20-40 4,4±1,3 6,7±0,8 2,8±0,6 6,7±0,6 19,0±0,8

0-40 6,1±2,3 10,5±0,8 4,1±1,3 10,9±0,4 51,9±4,0

* - ошибка средней арифметической

Обработка полученных данных методом корреляционного анализа показала отсутствие тесной связи между содержанием элементов питания в слое 040 см и урожайностью гороха (для N-N03 г=-0,02; для Р205 г=0,26). В то же время выявлена прямая связь (г=0,62) между содержанием продуктивной влаги перед посевом и содержанием нитратного азота в слое 0-20 см.

В результате проведенных исследований установлено, что под влиянием приемов почвообработки создаются различные условия влагообеспеченности, которые, в свою очередь, оказывают влияние на процесс нитрификации и накопления нитратного азота. Применение различных по интенсивности приемов обработки почвы в целом не оказывает влияния на динамику подвижного фосфора (Р205) в пахотном слое. Коренного улучшения в обеспеченности гороха данным элементом питания посредством обработки почвы не достигается.

1,6 Влияние приемов основной обработки почвы на урожайность гороха

Наши исследования показали, что различные приемы основной обработки почвы, влияя на основные агроэкологические показатели почвенного плодородия, в различной степени способствуют формированию урожайности гороха.

Сравнительный анализ урожайности гороха (табл. 6) за период наблюдений в изучаемых вариантах обработок почвы показал, что в острозасушливом 2010 г. наиболее продуктивной оказалась технология прямого посева по необ-

работанной стерне (0,82 т/га). В остальных вариантах опыта урожайность была ниже на 0,12-0,27 т/га и разница в урожайности находилась в пределах ошибки опыта. В 2009 и 2011 гг., когда количество осадков за период вегетации было на уровне нормы, преимущество имел посев гороха по щелеванию, урожайность которого в 2011 году достоверно превышала таковую вариантов мелкой плоскорезной обработки и глубокого рыхления на 0,33-0,35 т/га.

В среднем за годы исследований урожайность гороха была несколько выше в варианте щелевания - 1,18 т/га. Лишь немного уступал по этому показателю вариант без обработки почвы.

Обобщив данные основных агроэкологических показателей, полученных в период исследования, было проведено определение зависимости урожайности гороха от каждого фактора в отдельности. Результаты показали, что наиболее сильная прямая связь (г = 0,88) установлена между урожайностью гороха и содержанием продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом. Этот факт ещё раз подтверждает, что влагообеспеченность культуры является основным фактором, лимитирующим её продуктивность. Средняя корреляционная связь (г = 0,64) бьша установлена между урожайностью гороха и плотностью пахотного слоя почвы. По остальным показателям прямых связей с урожайностью гороха получено не было, поэтому их влияние следует рассматривать как косвенное, через плотность сложения пахотного слоя и содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы.

Таблица 6 - Урожайность гороха в зависимости от приема основной обработки почвы,

т/га (2009-2011 гг.)

Основная обработка почвы Урожайность гороха, т/га +/- к контролю

2009 2010 2011 20092011

Глубокое рыхление* 1,20 0,7 1,15 I 1,02 -

Мелкая плоскорезная обработка 1,16 0,65 1,17 0,99 -0,03

Щелевание 1.34 0,7 1,5 1,18 +0,16

Без обработки почвы 1,24 0,82 1,27 ! 1,11 +0,09

НСР05 0,15 0,20 0,29

*- контроль

1.7 Экономическая оценка приемов основной обработки почвы при возделывании гороха

Анализ экономической эффективности возделывания гороха на черноземах южных в зависимости от приема обработки показал, что наибольший чистый доход с 1 га получен при шелевании почвы на 25-27 см - 3129 руб./га и по необработанной стерне - 2990 руб./га (табл. 7), при себестоимости 1 тонны семян 9713 и 9894 рублей и рентабельностью 37% соответственно. Самый низкий доход с 1 га, гак же как и рентабельность - 18%, в среднем за три года был получен при посеве гороха по мелкой плоскорезной обработке на 12-14 см - 1517 рублей. Себестоимость 1 тонны зерна по этому варианту составила 9832 рубя,

что выше, чем по необработанной стерне и варианту с щелеванием на 15 и 17% соответственно. Возделывание гороха с применением прямого посева по необработанной стерне предусматривает сокращение технологических операций, в результате чего затраты на оплату труда и горюче-смазочные материалы снижаются на 54 и 553 руб./га, в сравнении с глубоким рыхлением. Вместе с тем, отказ от основной обработки, ранневесеннего боронования и предпосевной культивации, направленных, в том числе и на борьбу с сорной растительностью, вызывает необходимость дополнительных химических обработок, в результате чего затраты на пестициды по данному варианту составили 1391 руб./га, что на 609 руб./га выше, чем на контроле.

Таблица 7 — Экономическая эффективность приемов основной обработки почвы под горох (2009-2011 гг.)

Обработка почвы Стоимость произведенной продукции, руб./га Затраты, руб./га Чистый доход, • руб./га Рентабельность, % Чистый доход, +/- к контролю, руб./га

Глубокое рыхление* 10010 8339 1671 20 -

Мелкая плоскорезная обработка 9734 8217 1517 18 -154

Щелевание 11461 8331 3129 37 +1458

Без обработки 10982 7992 2990 37 +1319

*-контроль

Таким образом, оценка экономической эффективности приемов основной обработки под горох показала, что более рентабельными оказались технологии, основанные на щелевании и нулевой обработке с прямым посевом - 37%, при выращивании культуры по глубокому рыхлению и мелкой плоскорезной обработке показатель рентабельности снизился до 20 и 18%, что объясняется увеличением затрат на 2,8-4,3%, а, следовательно, и снижением чистого дохода на 1458-1473 руб./га.

1.8 Эффективность возделывания яровой пшеницы после гороха

В наших исследованиях оценку гороха как предшественника проводили в сравнении с чистым паром. Результаты исследований показали, что урожайность яровой пшеницы увеличивалась по мере снижения интенсивности механического воздействия на почву как по пару, так и по гороху независимо от условий влагообеспеченности возделываемой культуры (рис. 4).Следует отметить, что урожайность пшеницы по гороху на вариантах щелевания, мелкой плоскорезной обработки и глубокого рыхления была на 0,05; 0,14 и 0,2 т/га выше, чем в аналогичных вариантах по пару, а по необработанной с осени стерне, наоборот, выше по пару.

<■■■ по пару 9 по гороху

НСР05 по фактору обработка = 2,5 по фактору предшественник = 2,0 для частных средних = 3,5 Рисунок 4 - Урожайность яровой пшеницы (т/га) в зависимости от приема основной обработки почвы и предшественника (2009-2011 гг.)

Таблица 8 - Основные показатели экономической эффективности возделывания яровой пшеницы в зависимости от предшественника (2009-2011 гг.)

Обработка почвы Звено севооборота Стоимость произведенной продукции, руб./га Затраты, руб./га Чистый доход, руб./га Рентабельность, %

Зернопаровой

Пар - 1756 - -

Пшеница 9207 6432 2776 43

Глубокое В общем 9207 8188 1020 12

рыхление Плодосменный

Горох 10010 8339 1671 20

Пшеница 10427 6432 3995 62

В общем 20437 14771 5666 38

Зернопаровой

Пар - 1374 - -

Пшеница 11768 6150 5619 91

Без В общем 11768 7524 4244 56

обработки Плодосменный

Горох 10982 7992 2990 37

Пшеница 11341 6150 5192 84

В общем 22324 14141 8182 58

Анализ экономической эффективности возделывания яровой пшеницы по предшественникам гороху и пару показал (табл. 8), что наибольший экономический эффект с 1 га севооборотной площади достигается в плодосменном звене севооборота при прямом посеве яровой пшеницы по необработанной с осени

стерне гороха, который составляет 8182 руб./га; в зернопаровом звене севооборота, соответственно, - 4244 руб./га, что в 1,4-4,1 раза выше в сравнении с технологией на основе глубокого рыхления

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На черноземах южных карбонатных Северного Казахстана возделывание гороха в плодосменном севообороте эффективно по осеннему щелеванию или по технологии прямого посева без основной обработки почвы.

2. Верхний слой почвы (0-10 см) южных черноземов обладает хорошей структурой и отличной водопрочностью независимо от приема обработки почвы. При этом в вариантах глубокого рыхления и щелевания формируется большее количество агрономически ценных агрегатов - 69,0-69,4%, чем в вариантах мелкой плоскорезной и без основной обработки — 64,1 и 60,8%. Минимизация обработки почвы способствует повышению водопрочности структуры, которая увеличивается от глубокого рыхления (68,3%) к варианту без обработки почвы (77,8%).

3. Плотность чернозема южного карбонатного увеличивается по мере минимизации обработки почвы и перед посевом культуры изменяется от 1,15 г/см3 в варианте глубокого рыхления до 1,29 г/см3 в варианте без обработки почвы. К концу вегетации гороха происходит заметное увеличение плотности почвы на всех вариантах обработки.

4. Фильтрационная способность чернозема южного карбонатного тесно связана с плотностью пахотного слоя (О-ЗОсм) почвы (г=-0,95...-0,99). Максимальной фильтрационной способностью обладает более рыхлая почва (вариант глубокого рыхления) - 0,81мм/мин. На варианте без обработки почвы скорость фильтрации снижается почти в 7 раз. В засушливую осень изучаемые приемы обработки почвы обеспечивают высокую фильтрационную способность за счет трещин на поверхности почвы. Во влажные годы для повышения фильтрационной способности почвы более эффективно глубокое рыхление и щелевание.

5. Оставление стерни с высоким срезом (25-30см) на варианте без основной обработки почвы имеет практически одинаковую снегонакопительную способность со снегозадержанием на вариантах с механическими обработками почвы.

6. В предзимний период наибольшие влагозапасы в метровом слое почвы наблюдаются на необработанной стерне - 65,8 мм, в вариантах щелевания, глубокого рыхления и мелкой плоскорезной обработки они ниже на 8,8; 15,4 и 21,7 мм. Более полное усвоение вневегетационных осадков отмечено по глубокой плоскорезной обработке - 54 мм, в вариантах мелкой плоскорезной обработки, щелевания и без обработки показатель ниже на 10; 13 и 22 мм. Более высокие запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом формируются на вариантах щелевания и прямого посева по необработанной с осени стерне - 95,9-96,1 мм, что выше на 11-26 мм в сравнении с глубокой и мелкой плоскорезной обработками. К уборке различия в запасах продуктивной влаги в почве по вариантам опыта нивелируются.

7. Содержание нитратного азота перед посевом гороха в слое почвы 0-40 см выше на вариантах глубокого рыхления и щелевания - 6,7 и 6,3 мг/кг почвы, по мере минимизации обработок почвы показатель снижается до 5,9 и 6,1 мг/кг соответственно в вариантах мелкой плоскорезной и без обработки почвы. Выявлена прямая связь (г=0,62) между содержанием продуктивной влаги перед посевом и содержанием нитратного азота в слое 0-20 см. Содержание подвижного фосфора в пахотном слое не зависит от приемов обработки почвы.

8. Различные приемы основной обработки почвы, оказывая влияние на основные агроэкологические показатели почвенного плодородия, в определенной степени способствовали формированию урожайности гороха. В среднем за годы исследований она была немного выше в вариантах щелевания и без обработки почвы — 1,18 и 1,11 т/га, при этом в условиях острой засухи большая урожайность была при прямом посеве гороха, а в оптимальные по увлажнению годы — по щелеванию. Сильная прямая связь (г=0,88) установлена между урожайностью гороха и содержанием продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом, средняя (г = 0,64) — между урожайностью гороха и плотностью пахотного слоя почвы.

9. Более рентабельными являются технологии возделывания гороха на основе щелевания и прямого посева по необработанной с осени стерне — 37%, при глубоком рыхлении и мелкой плоскорезной обработке показатель рентабельности снижается до 20 и 18% соответственно, а чистый доход - на 14581473 руб./га при увеличении прямых затрат на 2,8-4,3%.

10. При возделывании яровой пшеницы по гороху и паровому предшественнику ее продуктивность находится практически на одном уровне. Наибольший экономический эффект с 1 га севооборотной площади достигается в звене плодосменного севооборота при прямом посеве яровой пшеницы по необработанной с осени стерне гороха, который составляет 8182 руб./га; в зернопаровом звене севооборота, соответственно, - 4244 руб./га, что в 1,4-4,1 выше в сравнении с технологией на основе глубокого рыхления.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для повышения эффективности возделывания гороха на южных карбонатных черноземах Северного Казахстана в плодосменных севооборотах целесообразно в качестве основной обработки под культуру проводить щелевание на 25-27 см. При обеспечении товаропроизводителей гербицидами сплошного действия для предпосевной борьбы с сорной растительностью вместо культивации эффективен прямой посев гороха по необработанной с осени стерне.

Рационально вводить в зерновые севообороты горох, так как он является хорошим предшественником для пшеницы, урожайность которой формируется не ниже, чем по пару.

Публикации по материалам диссертации Б изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Заболотских, В.В. Влияние обработки почвы на урожайность гороха з условиях засушливой степи Северного Казахстана /В.В. Заболотских, Н.Г. Власен-ко // Земледелие. — 2012. - № 6. - С. 31-33 (доля личного участия 70%).

2. Заболотских, В.В. Влияние обработки почвы на питательный режим южного карбонатного чернозема при возделывании гороха / В.В. Заболотских // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2013. - № 1. - С. 95-98.

Публикации в других изданиях

3. Заболотских, В.В. Урожайность посевов гороха в зависимости от основной обработки южного карбонатного чернозема в звене плодосменного севооборота в условиях Акмолинской области / В.В. Заболотских // Вклад молодых ученых в аграрную науку: сборник докладов Республиканской науч. конф. молодых ученых (г. Шортанды, 3-4 августа 2010 г.). - Шортанды, 2010. - С. 75-79.

4. Каскарбаев, Ж.А. Минимальная и нулевая технология возделывания гороха в Акмолинской области: Рекомендации / Ж.А. Каскарбаев, Г.Н. Чуркина, Ю.А. Похоруков, А.Т. Ибраева, В.В. Заболотских и др. - Шортанды, 2010. - 30 с. (доля личного участия 20%).

5. Каскарбаев, Ж.А. Агрофизические показатели южных черноземов Северного Казахстана в зависимости от системы обработки почвы / Ж.А. Каскарбаев, В.В. Заболотских // Диверсификация растениеводства и No-till, как основа сберегающего земледелия и продовольственной безопасности: матер. Междунар. конф., посвященной 20-летию Независимости РК (г. Шортанды, 23-24 июля 2011 г.). - Астана-Шортанды, 2011. - С. 303-309 (доля личного участия 40%).

6. Каскарбаев, Ж.А. Динамика влажности почвы и урожайности яровой пшеницы и гороха на южных черноземах Северного Казахстана / Ж.А. Каскарбаев, В.Ф. Скобликов, В.В. Заболотских // Аграрная наука - сельскохозяйственному производству Сибири, Монголии, Казахстана и Болгарии: материалы Междунар. науч.-практ. конф. (г. Красноярск, 25-28 июля 2011 г.). - Красноярск, 2011. - Ч. 1. - С. 105-107 (доля личного участия 30%).

7. Заболотских, В.В. Изменение структурного состояния почвы при различных приемах её обработки под горох / В.В. Заболотских // Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых: труды V Международной научно-практической конференции. - Новосибирск, 2012. - С. 167-170.

Подписано в печать 17.02.2014 г. Формат 60x84 V] Объем 1 п. л. Заказ № 16. Тираж 100 экз.

Отпечатано в ГНУ СибНСХБ Россельхозакадемии 630501, Новосибирская обл., пос. Краснообск

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Заболотских, Владимир Владимирович, Новосибирск

российская академия сельскохозяйственных наук

государственное научное учреждение

сибирский научно-исследовательский институт земледелия и химизации сельского хозяйства

04201457711

На правах рукоп

заболотских Владимир Владимирович

ВЛИЯНИЕ МИНИМИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА УРОЖАЙНОСТЬ ГОРОХА И АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЧЕРНОЗЕМА ЮЖНОГО КАРБОНАТНОГО СЕВЕРНОГО НКАЗАХСТАНА

06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

'Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: д.б.н., профессор, член-корреспондент Россельхозакадемии Н.Г. Власенко

Новосибирск 2013

Оглавление

стр.

Введение 4

Глава 1 Обработка почвы и ее воздействие на основные агробиоло- 8 гические свойства почвы и урожайность гороха

1.1 Хозяйственное и агроэкологическое значение гороха 8

1.2 Обработка почвы и урожайность гороха 11

1.3 Влияние обработки почвы на её основные агроэкологические 18 характеристики

1.3.1 Структура почвы 19

1.3.2. Плотность почвы 21

1.3.3. Водопроницаемость почвы 24

1.3.4 Водный режим почвы 26

1.3.5 Азотный и фосфорный режимы почвы 28

Глава 2 Почвенно-климатические условия региона исследований 31

Глава 3 Объекты, методы и условия проведения экспериментов 36

3.1 Объекты и исследования 36

3.1.1 Объекты исследований 36

3.1.2 Схема размещения опытов и агротехника возделывания горо- 39 ха

3.1.3 Методика проведения исследований 42

3.2 Агрометеорологическая характеристика периода проведения 43 исследований

Глава 4 Влияние минимизации обработки почвы на показатели 51 почвенного плодородия и урожайность гороха

4.1 Влияние приемов основной обработки почвы на агрегатный со- 51 став и водопрочность агрегатов

4.2 Плотность сложения пахотного слоя при различных обработках 55 почвы

4.3 Изменение фильтрационной способности пахотного слоя под 59 влиянием приемов основной обработки почвы

4.4 Динамика продуктивной влаги в зависимости от обработки 62 почвы

4.5 Обработка почвы и азотно-фосфорный режим при возделыва- 67 нии гороха

4.6 Влияние приемов основной обработки почвы на урожайность 71 гороха

Глава 5 Экономическая оценка приемов основной обработки почвы 74 при возделывании гороха

Глава 6 Эффективность возделывания яровой пшеницы после го- 77 роха

Заключение 81

Предложения производству 84

Библиографический список 85

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Острой проблемой современного земледелия является неуклонное уменьшение плодородия почвы. Несмотря на внедрение почвозащитной системы земледелия, за 50 летний период ее использования содержание гумуса в плодородных черноземах Северного Казахстана уменьшилось на 30%, произошло изменение его фракционного и группового состава (Сапаров, Козыбаева, 2012). Причиной этого являются, прежде всего, эрозия и потеря органической массы при многократном применении механических обработок почвы, а также, в отдельных случаях, необоснованно высокий удельный вес пара в структуре использования пашни.

В современных экономических условиях, с появлением новых средств управления продукционным процессом и современной техники, ресурсосбережение выступает в качестве одного из важнейших направлений в структурной перестройке методов ведения сельскохозяйственного производства. В Акмолинской области, как и в целом по Северному Казахстану, в структуре использования пашни преобладают зерновые культуры. В Канаде в аналогичных с Казахстаном природных условиях за последние пятнадцать лет произошел переход на диверсифицированные системы растениеводства. В качестве основных культур для диверсификации выбраны зернобобовые и масличные культуры. В связи с особенностями почвенно-климатических условий Северного Казахстана, одним из основных условий высокорентабельного возделывания зернобобовых культур является разработка более эффективных ресурсосберегающих технологий возделывания с реализацией их потенциальной азотфиксирующей активности, урожайности и белковой продуктивности в соответствии с биологическими особенностями для конкретных экологических условий их возделывания.

Несмотря на высокие достоинства гороха, площади его возделывания все еще ничтожно малы в сравнении с зерновыми колосовыми культурами, отмечается относительно низкий и нестабильный по годам уровень урожай-

ности данной культуры, что во многом объясняется недостаточной изученностью, и как следствие, отсутствием на практике оптимальных решений в вопросах выбора технологии возделывания, обработки почвы, интегрированной защиты растений и т.д.

Таким образом, необходимость более тщательного изучения культуры гороха, а также разработки современных сберегающих технологий его возделывания приобретает особую актуальность.

Цель исследований. Изучить эффективность приемов основной обработки почвы под горох, их влияние на урожайность и основные агроэкологи-ческие параметры чернозема южного карбонатного Северного Казахстана.

Основные задачи:

- установить закономерности изменения агрегатного состава, водопроч-ности, плотности и фильтрационной способности почвы в зависимости от приема обработки почвы под горох;

- изучить воздействие различных приемов обработки почвы на водный, азотный и фосфорный режим при возделывании гороха;

- оценить роль изучаемых приемов основной обработки почвы в формировании урожая гороха;

- дать экономическую оценку изучаемым приемам основной обработки почвы под горох;

- провести сравнительный анализ эффективности возделывания яровой пшеницы по гороху и паровому предшественнику.

Научная новизна. Впервые на черноземе южном карбонатном в условиях засушливой степи Северного Казахстана проведено комплексное сравнительное изучение влияния разноглубинных приемов безотвальной обработки почвы вплоть до нулевой, на основные агроэкологические показатели плодородия почвы и урожайность гороха.

Установлено, что при переходе от глубокого рыхления к нулевой обработке водопрочность почвенных агрегатов увеличивается, коэффициент

структурности поверхностного слоя почвы снижается, при этом плотность пахотного слоя перед посевом гороха возрастает, а фильтрационная способность уменьшается. Выявлено, что при щелевании и отказе от основной обработки почвы снижается непродуктивный расход влаги, как в допосевной период, так и в течение вегетации гороха. Определено, что с минимизацией обработки почвы содержание нитратного азота в слое почвы 0-40 см перед посевом гороха снижается.

Доказана возможность отказа от основной обработки почвы при возделывании гороха в зоне недостаточного увлажнения без потери урожайности культуры, при этом экономический эффект возрастает за счет снижения затрат. Показано, что при возделывании яровой пшеницы по предшественникам гороху и пару ее продуктивность находится практически на одном уровне.

Защищаемые положения:

- при минимизации обработки почвы в условиях Северного Казахстана формируются агроэкологические условия, сберегающие плодородие чернозема южного карбонатного;

- в условиях дефицита осадков экономически выгодно выращивать горох по необработанной с осени стерне по технологии прямого посева, что обеспечивает получение урожая не ниже, чем при обработках почвы;

- урожайность звена севооборота горох - яровая пшеница не уступает звену пар - пшеница независимо от основной обработки почвы.

Практическая значимость работы. Показано, что при выращивании гороха в звене плодосменного севооборота горох - пшеница при дефиците атмосферных осадков на южном карбонатном черноземе возможно получение экономически оправданного урожая зерна на уровне 1,11-1,18 т/га. Установлено, что отказ от обработки почвы в звене горох - пшеница обеспечивает получение чистого дохода 8182 руб./га с рентабельностью производства, равной 58%, в сравнении с традиционным глубоким рыхлением. Выявлено,

что повышение уровня плотности пахотного слоя почвы при минимизации её обработки положительно влияет на водный режим и не приводит к снижению урожайности гороха и последующей пшеницы.

Апробация результатов. Результаты исследований докладывались, рассматривались и обсуждались на ежегодных областных и районных совещаниях, днях поля с демонстрацией полевых опытов (2009 - 2011 гг.), а также на ученых советах НПЦ ЗХ им А.И. Бараева. Основные положения диссертации изложены в материалах рекомендаций «Минимальная и нулевая технология возделывания гороха в Акмолинской области», Шортанды (2010 г.) и научно-практических конференций «Вклад молодых ученых в аграрную науку» Шортанды (2010 г.), «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых» г. Новосибирск (2012 г.).

Работа выполнена под руководством доктора биологических наук, профессора, члена-корреспондента Россельхозакадемии Наталии Григорьевны Власенко, которой автор выражает искреннюю благодарность и глубокую признательность. Автор также приносит благодарность сотрудникам лабора-ч тории точного земледелия, принимавших участие в проведении полевых

опытов и лабораторных исследований, а также администрации НПЦ ЗХ им А.И. Бараева за помощь и поддержку при выполнении работы.

Глава 1 Обработка почвы и ее воздействие на основные агробиологические свойства почвы и урожайность гороха

1.1 Хозяйственное и агроэкологическое значение гороха

Известно, что бобовые растения при благоприятных условиях выращивания без применения азотных удобрений формируют значительно большее количество белка, чем широко возделываемые злаковые культуры при внесении под них высоких доз азота (Вавилов, Посыпанов, 1983; Трепачев, 1985). Эти же авторы отмечают, что при урожайности 3,0 т/га пшеница может сформировать 360 кг/га белка, а горох - 690 кг/га. Среди зерновых бобовых культур наименьшей белковостью обладает горох, однако даже он по содержанию белка в 2-3 раза превосходит самые ценные фуражные культуры: ячмень и овес. Установлено, что в зависимости от сорта и условий выращивания в семенах гороха накапливается от 16 до 36% белка на сухое вещество (в среднем 24-25%), а в травянистой массе - от 9 до 29% (Вавилов, Посыпанов, 1983; Коренев и др., 1999). Семена гороха сохраняют свои пищевые и вкусовые качества в течение 10-12 лет, что определяет высокую ценность культуры для создания продуктовых резервов.

Гороховое зерно является основным белковым компонентом отечественных комбикормов для животноводства. Каждая тонна зерен гороха, введенная в рационы животных, позволяет экономить 2,5 тонны концентратов, несбалансированных по белку, при том что производство последних посредством зернобобовых растений обходится в 3,5-4 раза дешевле в сравнении с фуражными зерновыми культурами (Коренев, Сафонов, 1992). Ценная по питательности зеленая масса гороха используется на корм непосредственно, либо для приготовления травяной муки, сена, сенажа, силоса с высоким содержанием белка. Килограмм зерна гороха приравнивается к 1,15 кормовой единице и содержит 195 г легкопереваримого протеина, а гороховая солома, содержащая 9% белка - в 2 раза больше, чем овсяная, по своим достоинствам не уступает сену среднего качества (Бондар, Лавриненко, 1977).

Несомненна роль бобовых растений и в сохранении плодородия почв, забота о котором сегодня и в будущем становится одной из основных экологических и социально - экономических задач сельского хозяйства. В XIX веке была установлена причина этого явления - биологическая фиксация атмосферного азота - элемента, запасы которого в почве, образовавшегося именно биогенным путем, ограничены и в настоящее время имеют тенденцию к уменьшению. Фиксация азота воздуха - явление, характерное для многих представителей микробного мира, населяющих почвы, воды, организмы высших растений и животных, однако союз бобовых культур и микробов -азотфиксаторов, особенно привлекает к изучению, как ученых, так и практиков. По мнению E.H. Мишустина, Н.И. Черепкова (1979), размер биологической азотфиксации симбиотическими системами бобовых культур и свобод-ноживущими микроорганизмами на окультуренных почвах достигает 3-6 млн. т и 4-5 млн. т, соответственно, в зависимости от складывающихся условий. При этом они отмечают, что химическая промышленность поставляла сельскому хозяйству примерно столько же азота, сколько суммарная биологическая азотфиксация, т.е. 9 млн. т ежегодно. Это убедительно свидетельствует о том, что в условиях интенсивного применения минеральных удобрений биологическая фиксация азота остается важной доходной статьей азотного баланса почв. В современном земледелии при резком сокращении объемов использования минеральных удобрений она становится еще более актуальной, в том числе и с позиции экологии.

С экологической точки зрения максимальное использование биологического азота в земледелии предпочтительно не только при недостаточном внесении азотных удобрений в почву, не обеспечивающих возмещения его расхода, но также в связи с рядом негативных моментов применения их в высоких дозах, необходимых для получения высоких урожаев. Прежде всего, это загрязнение продукции нитратами, а также окружающей среды вследствие потерь минерального азота, которые от завода до ассимиляции его растения-

ми могут достигать 25-30% и более (Мишустин, Черепков, 1979). По мнению И.Г. Захаренко, Л.И. Шилиной (1967), горох способен усваивать не более 2050 кг/га атмосферного азота. Ещё более низкую оценку его азотфиксирую-щей способности дает В.П. Орлов (1985). П.П. Вавилов, Г.С. Посыпанов (1983, 1997) оценивают потенциальные возможности фиксации атмосферного азота горохом в 150 и более кг/га, а изучение однолетних бобовых культур JI.M. Доросинским (1970), показало, что в условиях достаточного увлажнения количество фиксированного ими азота может достигать 200 кг/га. Как отмечает Б.А. Ягодин (1989), зернобобовые культуры в оптимальных условиях выращивания способны усваивать из воздуха 2/3 азота от его общего содержания в растении и 1/3 - используют из почвы. У гороха доля биологического азота в общем потреблении им этого элемента составляет в среднем 4050 % (Морозов, 1985; Хамоков, 1999; Дозоров, 2000). Даже если бобовые фиксируют меньше азота, чем выносят его из почвы, они способствуют сбережению её азотистых запасов, благотворно влияя на почвенное плодородие и создавая предпосылки для формирования хорошего урожая последующих культур. Поступление в почву азота при выращивании бобовых растений происходит в основном за счет пожнивных и корневых остатков. Б.Ф. Азаров и др. (1997) показали, что зернобобовые культуры поставляют в почву до 2,3 т/га растительных остатков в виде сухого вещества. Результаты многолетних исследований ВНИИ зернобобовых культур свидетельствуют о накоплении в почве от 2 до 7 т/га корневых и пожнивных остатков, в которых содержится 45-139 кг азота, 10-20 кг фосфора, и 20-70 кг калия (Задорин, 2002). Повышение содержания азота в почве при поступлении корневых остатков бобовых культур обеспечивает более узкое соотношение между азотом и углеродом в растительных остатках, что положительно влияет на скорость разложения материала и большему накоплению в почве гумусовых веществ.

По мнению А.П. Исаева (1994), возделывание гороха способствует не только сохранению гумуса в почве, но и положительному изменению его ка-

чественного состава. Быстрая минерализация пожнивных остатков бобовых растений в почве сопровождается усилением почвенных биохимических процессов, что приводит к улучшению не только азотного, а также фосфорного и калийного питания последующих культур (Орлов и др., 1986; Трепа-чев, Алейникова, 1989).

Таким образом, возделывание бобовых культур, в том числе и гороха, является важным элементом биологизации и экологизации земледелия. Горох за счет симбиотической азотфиксации, способствует сохранению запасов азота и создает благоприятный агрохимический фон для последующих культур. Азотфиксирующая способность, интенсивный рост и скороспелость позволяют гороху выполнять функции активного производителя белка, хорошего почвоулучшателя и ценного предшественника, определяя его высокое энергосберегающее, экологическое и агротехническое значение, что подтверждается многолетним мировым и отечественным опытом его возделывания.

1.2 Обработка почвы и урожайность гороха

Среди многочисленных агротехнических приемов обработка почвы всегда играла основную роль в создании урожая, так как этот прием является универсальным средством воздействия на многие физические, химические и биологические свойства почвы, и, в конечном счете, на её плодородие (Кол-маков, Нестеренко, 1981). Поэтому одним из главных и актуальных направлений исследований сегодня является разработка и совершенствование приемов основной обработки почвы, способствующих повышению продуктивности гороха. В то же время они должны отвечать как почвенно-климатическим условиям каждой конкретно