Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние обработки почвы и удобрений на плодородие дерново-подзолистой почвы и продуктивность зернопарового севооборота в подтаежной зоне Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Влияние обработки почвы и удобрений на плодородие дерново-подзолистой почвы и продуктивность зернопарового севооборота в подтаежной зоне Западной Сибири"

РГ5 ОД 1 1 НОЯ 1986

На правах рукописи

КИМ Станислав Андреевич

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОПАРОВО-ГО СЕВООБОРОТА В ПОДТАЕЖНОЙ ЗОНЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность—06.01.03—агропочвоведение 06.01.01—общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

барнаул—1996

Работа выполнена п СибНИИЗХиме СО РАСХН.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Крупкин П. И.

кандидат сельскохозяйственных наук Дробы-шев А. П.

Ведущее учреждение — Томский государственный университет.

Защита состоится « » ОД/у^/РЗ 1996 года в « » часов

на заседании диссертационного совета Д-120.01.01. в Алтайском государственном аграрном университете.

Адрес: 656099, г. Барнаул, пр-кт Красноармейский, 98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан « 5"»охтязря

1996 года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять в АГАУ ученому секретарю диссертационного совета.

Научный руководитель - кандидат сельскохозяйственных наук, с- к- с -Каличкин В -К -

Ученый секретарь __

специализированного совета

доктор биологических наук с/ В. А. Рассыпное

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Гумидный тип почвообразования, развитый в подтаежной зоне Западной Сибири; неустойчивость агрегатного' состояния пахотного горизонта из-за специфических особенностей почвообразувдих пород; расчлененный рельеф, способствующий эрозионным процессам, диктуют необходимость поиска почвозащитных систем основной обработки дерново-подзолистых почв, вовлеченных в сельскохозяйственное производство.

Основная часть работ по этой проблеме проведена в европейской части России. Установлено, что при снятии факторов, ограничивающих минимизацию основной обработки почв (засоренность, питание), ■ возможно получение более высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Немногочисленные исследования в Сибири на серых лесных и дерново-подзолистых почвах, проведенные Т.Т. Вилесовым (1958, 1966, 1972), П.М. Кузнецовым и Г.Т. Вилесовым (1963), М.Н. Старостиным (1972), не дали однозначного ответа на вопрос о влияния безотвальных обработок на плодородие этих почв. Более того, урожайность сельскохозяйственных культур была ниже, чем при отвальной системе основной обработки. Это обусловлено тем, что исследования были проведены без эффективных средств защиты растений от сорняков и болезней. Таким образом, разработка оптимальных систем основной обработки почвы на основе комплексного применения средств химизации и приемов минимизации актуальна и необходима.

Цель исследований. Выявить закономерности изменения эффектив-ногр плодородия дерново-подзолистой почвы и продуктивности зерновых культур в зависимости от способов основной обработки и применения средств химизации.

Задачи исследований:

1) Установить-изменение эффективного плодородия почвы опытного участка при длительном сельскохозяйственном использовании.

2) Изучить влияние различных способов основной обработки на агрофизические свойства почвы.

3) Определить влияние основной обработки и удобрений на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы.

4) Выявить изменение урожайности зерновых культур в зависимости от обработки почвы, удобрений и пестицидов.

5) Рассчитать энергетическую эффективность безотвальной и

1 .

комбинированной систем основной обработки почвы. - Научная новизна. Впервые в условиях подтаежной зоны Западной Сибири для дерново-подзолистых легкосуглинистых почв доказана и научно обоснована целесообразность и эффективность использования безотвальной и комбинированной систем основной обработки почвы в зернопаровом севообороте. Показано положительное воздействие этих обработок на агрофизические свойства, пищевой режим почвы и урожайность зерновых культур. Построена регрессионная модель продуктивности зернопарового севооборота в зависимости от почвенных условий и управляющих воздействий (обработки почвы, удобрений и пестицидов).

1 Защищаемые положения. На защиту и обсуждение выносится:

1. Обоснование эффективности использования комбинированной и безотвальной систем основной обработки на дерново-подзолистых легкосу.линистых почвах.

2. Комбинированная и Сеготвальная системы основной обработки почвы стойками СибКМЭ и Параплау способствуют мобилизации плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы.

Практическая ценность работы. Применение безотвальной и комбинированной систем основной обработки позволят улучшить острук-туренность, плотность сложения, аэрацию, повысить запасы продуктивной влаги и нитратных форм азота в почве. Комплексное применение средств химизации (удобрений и пестицидов) при таких обработках позволят получать высокие и устойчивые уролш зерновых культур. При этом энергетическая эффективность безотвальной и комбинированной систем основной обработки почвы выше традиционной вспашки.

Апробация работы. "Основные материалы исследований доложены на ученых советах Сибирского НИИ Земледелия и Химизации сельского хозяйства (.п. Краснообск, 1992-1994 гг.), на конференции молодых ученых, посвященной 26 летию СО РАСХН (п. Краснообск, 1995 г).

Публикация результатов исследований. Основные материалы диссертации опубликованы в 2 работах.

Структура и Объем диссертации. Объем диссертации составляет 3 60 страниц машинописного текста. Она состоит из введения» шести глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы н приложений. Список использованной литературы включает 190 наименований, из них 12 на иностранном языке. Эксперимен-

2

тальный материал иллюстрируют 25 таблиц в тексте и 18 таблиц в приложении.

ОБЪЕКТЫ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ Полевые.исследования проведены в 1991-1994 годах на стационаре СибНИИЗХим в Томской области. Объектами исследований служили: системы основной обработки почвы, минеральные удобрения и пестициды, связанные в едином комплексе агротехнических мероприятий, почва, севооборот: пар-озимая рожь- ячмень-овес.

Почва опытного участка - дерново-под золистая .:егкосуглинистая в пахотном слое содержала перед закладкой опыта гумуса 1,4 общего азота 0,078 %, валового фосфора 0,14 Т., подвижного фосфора по Кирсанову - 33,2 мг/ЮОг, обменного калия 9,6 мг/100 г почвы, pH солевой вытяжки 5,0, сумма поглощенных оснований 7,6 мг.экв на 100 г почвы, удельный вес почвы 2,52 г/см3, плотность сложения 1,26 г/см3, общая пористость 53 объем пор, занятых воздухом -22 %, наименьшая влагоемкость 10-100 см) - 245 мм, полная влаго-емкость-361 мм. '

Методика полевых исследований. Изучали пять способоь основной обработки почвы: 1. Вспашка на 18-20 см (контроль). 2. Комбинированная (вспашка на 18-20 см в пару с безотвальным рыхлением на 25-27 см под зерновые культуры), 3. Глубокое рыхление стойками СибИМЭ на 25-27 см ежегодно, 4. Мелкая плоскорезная обработка на 10-12 см ежегодно, 5. Глубокое рыхление стойками Параплау на 28-30 см ежегодно.

Способы основной обработки изучали на 2-х фонах удобренности и двух фонах защиты растений от сорняков и болезней, которые расположены поперек обработок рядами:

1) без удобрений, без защиты растений от сорняков и болезней, 2) без удобрений с защитой растений, 3) NPK без защиты растений, 4) NPK с защитой растений.

Проведены две закладки опыта в 4-х кратной повторности,-расположение вариантов систематическое, общая площадь делянки 400 м2 (50X8), учетная 64 м2 (8X8).

Под озимую рожь вносили полное минеральное удобрение в дозе ИбоРбоКбО. под ячмень и овес - го N70P45K6O» в виде аммиачной селитры, гранулированного суперфосфата и хлористого калия.

Сорт озимой рки "Чулпан", посев проведен 24-25 августа; овса

3

- "Нарымский 943", посев 17-20 мая; ячменя - "Винер", посев -20-24 мая.

Учет урожая проводили прямым ксмбайнированием. Урожай приведен к 100 7. чистоте и 14 1 влажности. Статистическая обработка данных проведена на ЭВМ.

Закладка полевого опыта и все исследования проведены согласно общепринятым методикам.

Погодные -условия. Сумма осадков за май-август в 1990 г. составила 247 мм, 1991 г. - 161, 1992 г. - 193, 1993 г. - 203, . 1994 г. - 286 мм при средней многолетней норме 259 мм. Характерной особенностью 1991 и 1992 гг. явилась засушливая погода в июле и августе. Сумма осадков за эти периоды была меньше среднемного-летней на 93-63 мм. Вегетационный период 1993 г также характеризовался недобором осадков за вегетационный период на 56 мм. Май был холодным. Температура воздуха была ниже среднемноголетнего показателя на 2,9° С. В 1994 году сумма осадков за вегетационный период превышала среднемноголетний показатель. Наиболее дождливым был август, когда осадков выпало на 66 мм больше среднего многолетнего показателя.

Методика лабораторных исследований. Плотность сложения определяли буровым методом; плотность твердой фазы почвы - пикномет-рическим методом; общую пористость - методом расчета по Качинско-му; гранулометрический состав - методом пипетки в модификации Ка-■ чинского; водопрочность макроструктуры (сухое и мокрое просеивание) - пй Савинову; влажность почвы - термостатно-весовым методом; водопроницаемость почвы - методом рам; засоренность посевов

- количественно-весовым методом; нитратный и аммонийный азот - по Кудеярову; подвижные фосфор.и- калий в одной вытяжке - по Кирсанову; степень подвижности фосфатов - по Карпинскому и Замятиной; сумму обменных оснований - по Каппену-Гильковицу;' рН солевой вытяжки - потенциометрическим методом; общий азот - по Кьельдалю; общий фосфор - колориметрическим методом; общий калий - пламенно-фотометрическим методом (Аринушкина, 1970; Доспехов, Васильев,_ ТуликеV, 1977; Радов, Пустовой, Корольков, 1978; Вадюнина, Корчагина, 1986).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЕ ОКУЛЬТУРИВАНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОЕ ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ ОПЫТНОГО УЧАСТКА Длительное использование дерново-подзолистых почв под пашню (80-100 лет) привело к изменению ее плодородия. Так, содержание гумуса в верхнем слое почвы (Апах) по сравнению с целинным аналогом уменьшилось на 1,65 % (абсолютных), (НСРо5=0,047), водопрочных агрегатов - на 7,8 X. Реакция почвенного раствора (рНкс1) стала менее кислой. Содержание крупной пыли возросло на 4,1-5,2 а мелкого песка уменьшилось на 4,7-6,3 X. Содержание нитратных форм азота на пашне составило 23 7. от общего содержания минерального азота, тогда как на целине оно не превышало 10 X.

По содержанию валовых форм фосфора и калия исследуемая пашня не претерпела существенных изменений по сравнению с целинной почвой.

ИЗМЕНЕНИЕ АГРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ Системы основной обработки почвы оказывают неодинаковое влияние на агрофизические свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. При ежегодной вспашке и мелкой плоскорезной обработке наблюдается тенденция к снижению агрономически ценной структуры. Ежегодное глубокое рыхление стойками СибИМЭ и Параллау напротив способствует сохранению и улучшению структурности почвы. При комбинированной обработке по мере удаления от пара при замене вспашки на безотвальную обработку структурность почвы улучшается (табл. 1). '

Лучшие показатели ьодопрочности агрегатов также получены по комбинированной и глубоким безотвальным обработкам. Содержание водопрочных агрегатов при вспашке и мелкой плоскорезной обработке в посевах овса на 8,0-11,4 X меньше, чем при глубоком безотвальном рыхлении.- При комбинированной обработке по мере удаления от пара водопрочность агрегатов улучшается.

Действие различных систем основной обработки на изменение плотности сложения пахотного (0-30 см) слоя почвы под зерновыми культурами неодинаково. Безотвальная система основной обработки сказывала положительное влияние на плотность сложения пахотного сдоя почвы при возделывании всех культур севооборота (табл. 2).

• 5

Ежегодная мелкая плоскорезная обработка привела к дифференциации пахотного слоя почвы по плотности. Разрыхление верхнего 10-12 см слоя почвы сопровождается уплотненней нижележащих слоев. При ком. Таблица 1

Структурно-агрегатный состав 0-30 см слоя почвы

Варианты опыта 1 |Сухое просеивание, Мокрое просеивание

! 1 10-0,25 мм 5-0,25 мм.

„ Ц991 1 I | 1992 | 1993 1991 Г 1 |1992|1993 | '

1. Вспашка ) |65.3 64.7 60.2 14.4 14.1 13.3

2.Комбинированная 167.4 67.8 70.5 18.1 20.3 23.2

3.Рыхление ст. СибШЭ 168.0 68.2 72.9 . 18.4 20.7 24.2

4.Мелкая плоскорезная |67.3 65.8 64.8 16.0 15.2 15.2

5. Рыхление ст. Параплау¡67.4 1 67.9 71.1 18.5 20.6 24.7

Таблица 2

Влияние систем основной обработки в севообороте на динамику плотности сложения 0-30 см слоя почвы (1990-1993 гг.), г/см3

Варианты » | Озимая рожь Ячмень, 1 2-я(Овес, 3-й

опыта | по пару культура пос-\культура пос-

1 I ле пара |ле пара

1 |посев 1 1 |уборка III- посев ¡уборка¡посев ¡уборка 1 1 1

1.Вспашка 1 ¡1.22 1.33 1.18 1 - ■ ■■....... 1.271 1.16 1.26

3.Комбинированная 11.20 1.30 1.11 1.2Ц 1.03 1.19

3.Глубокое рыхление 1 1

стойками СибИМЭ 11.32 1.28 1.04 ' 1.19| 1.02 1.17

4.Мелкая плоскорезная11.20 1.29 1.15 1.24| 1.12 1.23

б.Глуе кое рыхление 1 )

стойками Параплау ¡1.15 | 1.27 1.09 1.20! 1.04 1.17 1

НСР05 обработка лочвы-0,06; год-0,03; посев-уборка-0.07; частных средних-0,08

бинированной обработке достоверное снижение плотности сложения отмечено только перед посевом овса. Это обусловлено тем, что двухлетняя глубокая безотвальная обработка почвы стойками СибИМЭ более устойчиво устраняет уплотняющее воздействие вспашки.

Изменения структурно-агрегатного состава и плотности сложения почвы привели к изменению пор, занятых воздухом. Во все годы исследований объем пор,, занятых воздухом при вспашке и мелкой плоскорезной обработке составил 15-23 %. При ежегодных глубоких безотвальных рыхлениях пористость аэрации увеличивается от 25 до 32 2. При комбинированной обработке по мере удаления от вспашки происходит увеличение пор, занятых воздухом, которые при посеве овса выравниваются с глубокими безотвальными обработками.

Наилучная водопроницаемость в среднем за 1992-1994 годы отмечена на вариантах с глубоким рыхлением стойками Параплау и СибИМЭ. Водопроницаемость за первый час составила 205-245 мм и по шкаяе Качинского характеризуется как высокая. Средняя водопроницаемость за 1 час составила 132-151 мм. При комбинированной обработке водопроницаемость почвы также высокая, но при этом несколько меньше, чем при ежегодных безотвальных обработках. На вспашке и мелкой плоскорезной обработке водонасыщение за первый час составило 101-107 мм, в среднем за один час - 73-83 мм.

Улучшение водопроницаемости почвы при безотвальной и комбинированной системах приводит к сокращению поверхностного стока воды, что создает оптимальные условия для формирования наиболее высоких запасов продуктивной влаги.

Во все годы исследований наибольшее содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы отмечено на вариантах с безотвальной и комбинированной системами основной обработки почвы. Так, до посева (первая декада мая) содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы на вариантах со вспашкой составило 185-210 мм, с безотвальной и комбинированной системами основной обработки -211-275 мм. На момент посева зерновых культур этот показатель-снизился до 111-144 (45-59 Г. от НВ) и 148-173 мм (62-70 2 от НВ) соответственно.

Засоренность посевов зависела от способа основной обработки почвы. Так, на посевах озимой ржи различия по засоренности между вспашкой и глубокими безотвальными обработками небольшие, но достоверные (табл. 3).

По мере удаления от пара на вариантах с глубокими безотвальными и мелкой плоскорезной обработками отмечена тенденция к резкому увеличению засоренности, которое в посевах овса достигает максимальных значений. При комбинированной обработке по мере удаления от пара засоренность посевов возрастает постепенно и достоверные различия между этой обработкой и вспашкой установлены только в посевах овса (НСР05 = 3,8). При использовании средств защиты растений от сорняков и болезней засоренность посевов резко снижается. При этом различия между вариантами обработки не отмечены.

Таблица 3

Засоренность посевов в зависимости от систем основной обработки почвы при разных уровнях химизации, в % от общей наземной фито-массы,

Варианты опыта

Озимая рожь по пару

1 I 2

3

Ячмень,2-я культура после пара

Уровни химизации

1 •

2 I 3

Овес, 3-я культура после пара

1

3

1. 2.

3.

4.

5.

5.1 | 2,8

6.2 | 3,1

10.3 | 4,6 12,2 | 6,0

11.4 1 5,1

1,1

1.4

2.5 3,0 2,8

13,3 | 16,5 1 22,5 | 24,1 | 21,8 ]

5,6 |2,9

8,4 |3,4

9,1 14,0

11,2 ¡4,9

10,9 13,8

15,0 | 7,0 | 3,2

20,8 )10,2 ) 5,0 25,0 |11,2 | 5,1 26,5 |13,8 1 5,0 26,0 |10,5 | 4,5

Примечание: 1-без удобрений, без защиты растений; 2- без удобрений, с защитой растений от сорняков и болезней; 3-№К + защита растений.

ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ НА АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ Различные системы основной обработки почвы оказывают влияние на соотношение минеральных форм азота. При комбинированной и глубоких безотвальных обработках стойками СибйМЭ и Параплау происходит увеличение содержания нитратных форм азота по сравнению со

3

вспашкой и мелкой плоскорезной обработкой. Так, на долю нитратных форм азота з общем содержании минерального азота прц вспашке и мелкой плоскорезной обработке в посевах зерновых культур во все годы исследований приходится 25 %, с колебаниями от 21 до 30 7.. При глубоких безотвальных обработках эта доля возросла до 46 7. с колебаниями от 43 до 49 X. При комбинированной обработке количество нитратного азота увеличивалось при замене вспашки на глубокое безотвальное рыхление стойках« СибИМЭ (табл. 4).

По содержанию аммонийного азота прослеживается обратная закономерность. При безотвальной и. комбинированной системах основной обработки его содержание несколько снижалось по сравнению с еже-

Таблица 4

•Влияние различных систем основной обработки почвы на содержание минеральных форм азота весной (1990-1993 гг.), кг/га, фон без удобрений

Вари- 1 1 !Глу- Озимая рожь Ячмень, 2-Я Овес, 3-я

анты !бина. Пар по пару кутьтура пос- культура пос-

опнта| см ле пара ле пара

1 1 1 1 N-NH4IN-NO3 | 1 N-NH4IN-NO3 1 N-NH4I | N-NO3 N-КЦ* N-NO3

1. 10-40 30 | 13 60 I 17 46 | 13 44 11

|0-100 93 | 23 121 | 33 100 | 31 96 26

2. 10-40 27 | 27 35 | 38 30 | 28 24 27

|0-100 85 | 33 94 ] 63 68 ! 55 78 42

3. 10-40 18 . | 29 33 j 44 29 1 32 24 30

I0-100 76 ! 43 91 | 69 68 | 57 82 45

4. •I0-.40 27 | 15 45 | 20 45 | 18 35 14

10-100 97 | 32 129 | 36 86 ! 35 93 30

5. |0-40 22 | 30 "зз ! 46 29 1 33 24 28

I0-100 1 77 | , _ ., i 44 93 | 70 66 S 1 ! 60 79 i 49

N-N03 N-НН

НСРо5 фактора А (обработка почвы) - 9 15

фактора С (год) - 8 12

частных средних - 24 41

годной вспашкой. Эти различия хотя и достоверны, но не столь значительны, так как на всех вариантах обработки содержание аммонийных форм в метровом слое почвы достаточно высокое, а различия между ними составляли ъ среднем 25 кг/га с колебаниями от 16 до 34 кг/га.

Применение минеральных удобрений существенно влияло на режим нитратного азота в посевах озимой ржи. Внесение азотного удобрения б дозе 60 кг д.в. на 1 га пашни перед посевом озимой ржи привело к узеличению запасов нитратного азота в посевах в среднем по всем вариантам обработки на 27 кг/га при колебаниях от 22 до 35 кг/га. В фазу кущения растений различия между нулевым и удобренным фонами снижались до 19 кг/га. К уборке урожая количество нитратного азота уменьшалось до уровня, характерного для неудобренного фона. Перед посевом ячменя и овса последействие азотных удобрений на содержание нитратного азота в почве не установлено.

Общее содержание минерального азота во все годк исследований не зависело от систем основой обработки почвы. По-видимому» обработка почвы оказывает влияние только на нитратный режим, причем различия между вариантами будут тем значительнее, чем длительнее применяется та или иная система обработки почвы.

Для. более точной оценки влияния гтих факторов на изменение нитратного азота (Уп) применен регрессионный анализ. Уравнение линейной регрессии, связывающее эти признаки имеет следующий еид в стандартизированном масштабе: Уп=48,5 + 3,£*Х1 - 15,9*Хг + 1.4*Хз +- 11,0*Х4 + 13,7*Х5 + 4,3-чХб И = 0,825

Судя по абсолютной величине коэффициентов уравнения, наиболее тесно с накоплением нитратного азота в почве связаны плотность сложения (Хг), количество водопрочных агрегатов (Х5) и пористость аэрации (Х4). В меньшей степени влияют азотные удобрения (Хе) и продуктивная влага (Хз).

Различные системы основной обработки почвы не оказывали влияние на содержание подвижного фосфора по Кирсанову. Так, его содержание в 0-30 см слое почвы на всех вариантах опыта в среднем ва 1992-1994 года составило 32.8-33,5 мг/100 г.

Степень подвижности фосфатов по Карпинскому и Замятиной, нап-ротиз, изменялась в зависимости от систем основной обработки поч-аы. Наибольшее значение этого показателя отмечено на вариантах с комбинированной и безотвальной системами основной обработки

10

(табл. 5). При ежегодном применении фосфорных удобрений степей подвижности фосфатов возросла в среднем 8а 1992-1994 гг. на 0,! мг/кг за счет накопления остаточных фосфатоз удобрений в почве.

На. изменение содержания подвижного калия по Кирсанову различные системы основной обработки почвы не оказывали влияние. На всех вариантах обработки подвижный калий равномерно распределяется в пахотном слое , а его среднее содержание за 1992-1994 гг. в С-30 см слое составило 8,5-3,1 мг/100 г почвы. При ежегодном использовании калийных удобрений его содержание увеличивалось, в среднем на 1,0 мг/1С0 г (НСР05 = 0,6).

Таблица 5

Степень подвижности фосфатов по Карпинскому и Замятиной в 0-30 см слое почвы, среднее за 1992-1994 гг, мг/кг

. , .. . ! Варианты ! 1 Фон нулевой ! Фон удобренный

опыта г май [ 1 |сентябрь| > | май 1 I сентябрь |

1. Вспашка ! 0.7 0.6 | 0.8 0.7

2. Комбинированная | 1.0 0.9 | 1.1 0.9

3. Руление стойками СибИМЭ | 1.1 0.9 | 1.2 1.0

4. Мелкая плоскорезная | 0.7 0.6 | 0.8 0.7

5. Рыхление стойками Параплау! 1 1.1 1.0 I 1 1.2 1.0

ИЗМЕНЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ЗЕРНОПАРОВОГО СЕВООБОРОТА ПРИ

РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ' ПОЧВЫ И СРЕДСТВ

ХИМИЗАЦИИ

Установлено, что безотвальная и комбинированная системы основной обработки почвы имеют преимущество во сравнению с традиционной вспашкой при комплексном использовании средств химиэащш, а также на фоне с защитой растений от сорняков к болезней, без удобрений. При отсутствии средств химизации и на фоне с удобрениями достоверных различий пс продуктивности зерновых культур между вариантами основной обработки почвы нет (табл. :б).

Средства химизации (удобрения и пестициды) оказывали неодинаковое влияние при различных системах основной обработки почвы. Так, при зспаике и мелкой плоскореэной обработке прибавка зерна

11

при использовании только удобрений составила 48-50 при использовании пестицидов щ - 50-52 X. При безотвальной и комбинированной системах основной обработки почвы ва долю средств защиты растений в формировании урожая приходится в среднем 63 %, на минеральные удобрения - 37 1.'

В результате проведенных исследований построено комплексное уравнение регрессии продуктивности зернопарового севооборота которое в стандартизированном масштабе имеет вид: У = 27,6 + 0,8*Ху- 0,6*Х2 + 0,6*Х3 + 4,7*У^ + 1,8*Х5 + 0,7*Х6 + £,8*Х7 Н = 0,876 Ву = 0,768 Исходя из уравнения регрессии следует, что пестициды (Х$) и минеральные удобрения (X?) доминируют над всеми остальными переменными. Это значит, что применение средств химизации, особенно пестицидов, значительно повышает урожайность зерновых культур. В меньшей степени влияют: запасы нитратного (Х5) и аммонийного (Хб) азота в почве перед посевом, система основной . обработки почвы

Таблица 6

Влияние систем основной обработки, удобрений и пестицидов на продуктивность 8ернопарового севооборота (1990-1993 гг.). ц к.ед. /га

I Без удобрений

Способы обработки

т

без

защиты

защита

среднее

М Р К

т

—I Сред-

без |защи-защиты|та

среднее

нее

1. Вспашка

2. Комбинированная

3. Рыхление стой- • ками СибИМЗ

4.Мелкая плоскорезная

5.Глубокое рыхление стоикаыи Параплау

Среднее

13.8 15.2

15.0 14,7

16.1

14.9

18.1 22,8

22.3

21.0

24.6 21.8

15.9 19.0

18.7

17.8 20,4

18,3 |22,4 18,8 ¡29,2 I

18,7 |29,1 I

20,0 (26,2 I

19,7 |30,0 19,1 ¡27,3

20,4

24.0

23,9

23.1 24,8

18,2 21,5

21,3

20.5

22.6

НСР05 обработка почвы-1.9; удобрения-1,1; защита растений-1,1; частных средних-2,4

(Х-х), плотность сложения (Кг) и весенние запасы продуктивной влл ги (Хэ). Увеличение плотности сложения пахотного слоя почвы приводит к снижению результирующего признака (У).

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

В результате проведенных расчетов установлено, что с энергетической точки зрения безотвальная и комбинированная системы основной обработки почвы эффективнее вспашки при комплексном использовании средств химизации или при использовании одних пестицидов (табл. 7).

Без применения удобрений и средств защиты растений, а также на фоне с удобрениями энергетическая эффективность комбинированной и безотвальной систем основной обработки почвы ниже, чем при вспашке.

Таблица 7

Коэффициенты энергетической эффективности различных систем основной обработки почвы

Варианты опыта _ .. - I Без удобрений | N Р К

1 . | без 1 защиты I защита I без | защиты | защитй

1. Вспашка 1 1 1,00 1,00 ! -1.00 | 1.00

г. Комбинированная ! 0,53 2,41 0,22 ) 3,50

3. Глубокое рь ;ление 1 1

стойками СибИМЭ I 0,60 2,25 0.40 1 . 3,48

5. Глубокое рыхление I !

стойками Параплау .1 .1,08 1 3,23 0.92 | ., -...... _ 1 3,53".

НСР05 обработка почвы-0,28; удобрения)-0,20; защита расте-ний-0,20; частных средних-0,56.

вьволы

1. Вследствие ежегодного механического воздействия яа псчву почвообрабатывающих орудий произошло уменьшение содержания гуьс/са. в верхнем пахотном слое почвы (Апах) на 1.65 г дгйсоаагных).

13

акция почвенного раствора стала менее кислой (5,0). Содержание крупной пыли возросло на 4,1-5,2 %.., а мелкого песка уменьшилось на 4,7-6,3 X. Снижение плотности сложения, улучшение воздушного режима при обработке почвы и смена растительности привели к увеличении доли нитратных форм азота в общем содержании минерального азота.

2. Комбинированная (вспашка в пару на 18-20 см с глубоким бе-вотвальным рыхлением стойками СибИМЭ на 25-27 см) и безотвальная ( стоками СибИМЭ на 25-27 см, Параплау на 28-30 см) системы основной обработки почвы улучшают структурно-агрегатный состав, плотность сложения и воздухообеспеченность пахотного слоя дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, повышают водопроницаемость и содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы. Ежегодная вспашка на 18-20 см приводит к ухудшению этих показателей.

Установлена обратная корреляционная зависимость между плотностью сложения пахотного слоя почвы (плотность сложения в данном случае характеризует способ обработки почвы) и объемом пор, занятых воздухом (г = -0,974), плотностью сложения и коэффициентом структурности (г = -0,743). Положительная корреляция выявлена между структурно-агрегатным составом почвы и запасами продуктивной влаги (г «= 0,361).

. 3-. Дерново-подзолистая почва опытного участка характеризуется невысоким содержанием нитратных форм азота. Ежегодная безотвальная и комбинированная системы основной обработки приводят к увеличению содержания нитратных форм азота по сравнению со вспашкой и мелкой плоскорезной обработкой в.среднем на 21 %. Внесение азотных удобрений.повышает содержание почвенных нитратов только в посевах озимой ржи по пару. Под остальными культурами последействие азотных удобрений на накопление нитратных форм азота не обнаружено.

Экспериментальными исследованиями, с использованием корреляционно регрессионных методов анализа установлено, что на изменение содержания нитратного азота почвы большое влияние оказывали обработка почвы, плотность сложения, структурно-агрегатный состав и воздухообеспеченность пахотного слоя почвы. На динамику аммонийного азота изученные факторы не оказывали существенного влияния.

4. Содержание подвижного фосфора и калия по Кирсанову не за-

14

висили от систем основной обработки почвы. Степень подвижности фосфатов по Карпинскому и Замятиной возрастала при комбинированной и безотвальной системах основной обработки почвы в среднем на 0.3-0.4 мг/кг почвы. Применение фосфорных удобрений повышала степень подвижности фосфатов в среднем на 0,10 мг/кг.

5. Ежегодная плоскорезная обработка приводила к резкой дифференциации почвенного профиля по плодородию. Улучшение агрофизических свойств и концентрация питательных веществ в верхнем 10-12 см слое почвы сопровождалась обеднением более глубоких слоев"кор-необитаемой зоны.

6. Длительное применение глубокого безотвального рыхления стойками СибИМЭ и Параплау и мелкой плоскорезной обработки приводит к увеличению засоренности посевов зерновых культур, которая усиливается по ме£ удаления от пара. При комбинированной системе основной обработки засоренность посевов на 5 % ниже, чем при глубоких безотвальных рыхлениях.

7. При отсутствии средств химизации или использовании только минеральных удобрений достоверных различий по продуктивности между вариантами основной обработки почвы не установлено. Продуктивность зерновых культур при использовании минеральных удобрений возросла по вспапке на 50 по безотвальной и комбинированной обработках - на 37 %.

Энергетическая эффективность безотвальной и комбинированной систем основной обработки почвы нихе ежегодной вспашки.

8. На вариантах с комбинированной и безотвальной системами основной обработки почвы, при использовании только пестицидов, продуктивность зерновых культур вше, чем при вспашке. Прибавка зерна от средств защиты растений составила при вспашке - 50 X, безотвальной и комбинированной системах - 63 %.

Эффект от средств зашты растений при мелкой плосксрезной обработке на 11 X, ниже, чем при безотвальной и комбинированной обработках, вследствие ухудшения агрофизических свойств и пищевого режима почвы.

Энергетическая эффективность этих систем основной обработки почвы выше, чем при вспашке. Коэффициент энергетической эффективности составил 2.41-3,23.

9. Максимальная продуктивность 1 га пашни получена при <амп-лекгнсм использовании средств химизации на вариантах с ксмбиниро-

15

ванной и безотвальной' системами основной обработки почвы (29,2-30,0 ц к. ед./га). Коэффициент энергетической эффективности этих систем составил 3,50-3,63

10. На основании полевых исследований построена регрессионная модель продуктивности зернопарового севооборота в зависимости от почвенных условий и управляющих воздействий (обработка почвы, удобрения и пестицидов).

Установлено, что при использовании .безотвальной и комбинированной систем основной.обработки почвы влияние пестицидов имеет доминирующее значение над остальными факторами.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для получения высоких и устойчивых урожаев зерновых культур на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах подтаежной зоны Западной Сибири рекомендуется:

1. При высокой засоренности полей и отсутствии средств химизации необходимо использовать вспашку на 18-20 см. При низкой засоренности посевов вспашка может быть заменена на комбинированную обработку (вспашка в пару с безотвальным рыхлением стойками СибИМЭ под зерновые культуры).

2. При комплексном использовании минеральных удобрений и пестицидов необходимо применять безотвальную систему (стойками СибИМЭ на 25-27 см, Параплау на 28-30 см) основной обработки почвы, в результате чего урожайность зерновых культур увеличится в 2,0-2,5 раза

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Каличкин В.К., Ким С.А. Влияние систем основной обработки дерново-подзолистой почвы на ее агрофизические свойства //100 лет Т.С. Мальцеву: Научное наследие Т.е. Мальцева и актуальные проблемы современной агрономии: Всерос. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию со дня рождения почет, акад'. Терентия Семеновича Мальцева (8-11 ноября 1995 г., г. Курган). - Новосибирск, 1995. - С. 48-49.

2. Ким С.А. Влияние основной обработки на элементы эффективного плодородия дерново-подзолистой почвы и продуктивность зерно-парового севооборота в условиях подтаежной зоны Западной Сибири // Материалы конференции молодых ученых, посвященной 26-летию СО РАСХН (14 ноября 1995 г., Красгообск). - Новосибирск, 1996. - С. 8-9.