Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние приемов возделывания на урожайность сои и плодородие чернозема выщелоченного в низменно-западинном агроландшафте Западного Предкавказья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние приемов возделывания на урожайность сои и плодородие чернозема выщелоченного в низменно-западинном агроландшафте Западного Предкавказья"

005018396

На правая рукописи

А

ГЛАДКОВ ВАЛЕРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ СОИ И ПЛОДОРОДИЕ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО В НИЗМЕННО-ЗАПАДИННОМ АГРОЛАНДШАФТЕ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

і і Ґ

І.'уЛІ.

Краснодар - 2012

005018396

Работа выполнена на кафедре общего и орошаемого земледелия ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» в 2007-2009 гг.

Научный руководитель ■

кандидат сельскохозяйственных наук, профессор Василько Валентина Павловна

Официальные оппоненты -

Ведущая организация -

Кильдюшкин Василий Михайлович, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник агротехнического отдела ГНУ Краснодарского НИИСХ, Россельхозакадемии

Гачегов Василий Михайлович, кандидат сельскохозяйственных наук, главный агроном учебно-опытного хозяйства «Кубань»

ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский

институт масличных культур»

им. B.C. Пустовойта Россельхозакадемии

Защита состоится 26 апреля 2012 г. в 11 ч. 00 мин на заседании диссертационного совета Д 220.038.03 созданного на базе ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, гор. Краснодар, ул. им. Калинина, 13, (главный корпус, 1 этаж, комната 106), тел./факс (8-861)221-57-93.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», с авторефератом - на сайтах http://www.vak.ed.gov.ru и http://www.kubsau.ru

Автореферат разослан 24 марта 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор ^¿//&рЦаценко -Л. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Применяемые ранее интенсивные технологии возделывания основных сельскохозяйственных культур, базировавшиеся на отвальной обработке почвы и высоких дозах минеральных удобрений, оказались одной из причин деградации почвы и ухудшения окружающей среды.

В Краснодарском крае в настоящее время, по данным Кубаньгипрозема, площадь сельскохозяйственных земель, подвергшихся деградационным процессам, составляет около 1,5 млн га, или 36,4 % от общей площади сельхозугодий, в том числе водной эрозией в средней и сильной степени - 549,9 тыс. га.

Произошло резкое ухудшение агрофизических свойств почвы. Отмечено повсеместное переуплотнение и слитизация активного корнеобитаемого слоя почвы, уменьшение водопроницаемости, разрушение агрономически ценных агрегатов, нарушение баланса гумуса.

Ученые оценивают качество почв по их гумусному состоянию. Содержание гумуса в почве в среднем по краю снизилось на 40 %. С уменьшением запасов гумуса падает энергетический потенциал почвы и снижается ее бонитет.

Обследование почвенного покрова показало, что за последние 40 лет на 10 % территории уменьшились площади малогумусных черноземов и соответственно увеличились площади слабогумусных. Этот процесс наиболее заметен на обыкновенных и выщелоченных подтипах черноземов. В то же время площади сверхмощных почв уменьшились, а площади мощных и среднемощных - увеличились.

Особенно резко ухудшилось плодородие пахотных земель низменно-западинного агроландшафта, которые составляют в крае более 50 %.

Таким образом, разработка почвоохранных мероприятий и агроприемов восстановления и повышения плодородия черноземов выщелоченных деградированных при возделывании с.-х. культур в низменно-западинном агроланд-шафте являются необходимыми и актуальными.

Цель и задачи исследований. Основная цель исследований заключалась в разработке, изучении и научном обосновании агроприемов возделывания сои в травяно-зернопропашном севообороте, обеспечивающих сохранение плодородия почвы, улучшение ее агрофизических свойств, оптимизацию водного, воздушного и пищевого режимов, а также повышение продуктивности сои и увеличение экономической эффективности ее возделывания.

Для достижения цели на период 2007-2009 гг. были поставлены следующие задачи:

- изучить влияние системы основной обработки почвы и системы удобрения на содержание гумуса, агрофизические свойства почвы, водный, воздуш-

ный, пищевой режим чернозема выщелоченного староорошаемого деградированного в низменно-западинном агроландшафте;

- изучить зависимость роста, развития, формирования площади листьев, сухой и сырой массы, фотосинтетического потенциала сои от системы основной обработки почвы и удобрений;

- определить влияние изучаемых агроприемов на формирование структуры урожая и урожайность сои;

- рассчитать экономическую эффективность и дать биоэнергетическую оценку изучаемых агроприемов при выращивании сои.

Научная новизна и практическая значимость результатов исследований заключаются в том, что впервые в условиях низменно-западинного агро-ландшафта Краснодарского края в длительном стационарном многофакторном опыте на черноземе выщелоченном староорошаемом деградированном проведен мониторинг влияния системы основной обработки почвы и системы удобрения при возделывании сои в травяно-зернопропашном севообороте на плодородие почвы, рост, развитие и урожайность сои сорта Вилана. Установлены оптимальные системы основной обработки почвы и удобрения и научно обосновано применение данных систем, обеспечивающие сохранение плодородия почвы, высокую продуктивность сои и увеличение экономической эффективности.

По результатам исследований хозяйствам центральной зоны Краснодарского края рекомендованы агроприемы возделывания сои, оказывающие положительное влияние на плодородие черноземов низменно-западинного агро-ландшафта, а также позволяющие повысить продуктивность этой культуры, снизив при этом материальные затраты на ее возделывание.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Влияние системы основной обработки почвы и системы удобрения под сою на содержание гумуса, агрофизические показатели, водный, воздушный, пищевой режимы, микробиологическую активность чернозема выщелоченного староорошаемого деградированного в низменно-западинном агроландшафте.

2. Засоренность посевов сои в зависимости от системы основной обработки почвы и системы удобрения.

3. Рост, развитие и урожайность сои в зависимости от системы основной обработки почвы и системы удобрения.

4. Экономическая и биоэнергетическая оценка эффективности применения различных систем обработки почвы и удобрения сои.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и получили одобрение на научных конференциях сотрудников агрономического факультета

Кубанского государственного аграрного университета в 2007-2010 гг., а также на Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых (Краснодар 2007, 2008).

По материалам исследований опубликовано 8 печатных работ, из них 2 в журнале, входящем в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ. В печатных работах отражены основные положения диссертации.

Личный вклад соискателя. Результаты исследований получены автором лично и совместно с сотрудниками кафедры общего и орошаемого земледелия, а также со студентами, работавшими под руководством диссертанта. Автор выполнил 80 % работы: участвовал в проведении всех учетов, наблюдений и анализов, проводил обработку и теоретическое обоснование полученных данных, подвергал их математическому анализу. Доля личного участия в публикациях, выполненных в соавторстве, пропорциональна числу соавторов.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 217 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов, рекомендаций производству и списка использованной литературы, который включает 180 источников, в том числе 10 - иностранных авторов, содержит 34 таблицы в тексте и 46 в приложениях, 4 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Обзор литературы. В главе анализируются данные литературных источников, касающиеся влияния систем обработки почвы и удобрения на плодородие черноземов, его arpo- и водно-физические свойства, запасы влаги и пищевой режим. Приведена оценка влияния системы обработки почвы и удобрения на рост, развитие и продуктивность сои.

Глава 2. Условия и методика проведения опыта. Программа исследований разработана в соответствии с планом НИР Кубанского государственного аграрного университета, номер госрегистрации - 01.2.006 06825.

Исследования проводились в 2007-2009 гг. в длительном стационарном многофакторном опыте, заложенном в 1991 г. на опытном поле Кубанского государственного аграрного университета в низменно-западинном агроландшафте центральной зоны Краснодарского края. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный легкоглинистый, подвергавшийся орошению способом дождевания в течение более чем 40 лет. По данным СКНИПТИАП и кафедры почвоведения, содержание гумуса в пахотном слое -2,67 %, что указывает на интенсивный процесс дегумификации.

Район проведения опыта, относящийся к зоне неустойчивого увлажнения, характеризуется умеренно континентальным климатом. Среднегодовая температура воздуха составляет 10,8°С. Гидротермический коэффициент (ГТК) равен 0,9-1,2. Общая продолжительность периода со среднесуточными температурами более 10°С - 190-195 дней. Осадков в среднем за год выпадает 643 мм, с колебаниями по годам от 510 до 960 мм.

Погодные условия в годы проведения исследований значительно различались.

2007-2008 гг. характеризовались как неблагоприятные по водному и температурному режимам. Так, в 2007 г. температура воздуха с апреля по август превышала среднемноголетние значения на 3-5°С, а, осадков выпало на 148,5 мм меньше в сравнении со средними многолетними значениями. В 2008 г. наблюдалась аналогичная тенденция, количество осадков было меньше на 56,9 мм.

В критический по водопотреблению период вегетации сои - цветение - налив бобов - в 2007-2008 гг. осадков практически не было, а температура воздуха была высокая, что крайне отрицательно сказалось на дальнейшем формировании урожая. 2009 г. по температурному режиму и количеству осадков был благоприятным для возделывания сои.

В основе многофакторного стационарного опыта лежит семипольный тра-вяно-зернопропашной севооборот с насыщением люцерной - до 28,6 %, техническими культурами до 28,6 % и зерновыми - до 42,8 %. Выращивался сорт сои Вилана по предшественнику сахарная свекла.

В опыте изучались два фактора: А - система обработки почвы, В - система удобрения. Схема опыта представлена в таблице 1. Система основной обработки почвы включала три варианта: 1) отвальная - разноглубинная вспашка плугом под все культуры севооборота; 2) безотвальная - разноглубинная обработка плоскорезом под все культуры, а под сахарную свеклу и кукурузу + обработка рыхлителем на глубину 70 см; 3) поверхностная - дискование в два следа под все культуры севооборота на глубину до 8 см. На фоне трех систем обработки почвы изучались четыре системы удобрения: 1) без удобрений (контроль), 2) минеральная, 3) органоминеральная; 4) органическая. В основу системы удобрения положен балансовый метод расчета возврата гумуса: при минеральной системе - 75 %, при органоминеральной - 100 %, при органической - 125 %.

Повторность в опыте трехкратная. Общая площадь делянки 24,0 м х 7,0 м = 168 м2, учетная - 2 м * 24 м = 48 м2. Расположение делянок - систематическое, последовательное.

Таблица 1 - Схема опыта по изучению агроприемов возделывания сои на черноземе выщелоченном староорошаемом в низменно-западинном агроландшафте (2007-2009 гг.)

Фактор А -система основной обработки почвы Фактор В -система удобрения

Отвальная на глубину 25-27 см (контроль) Без удобрений (контроль)

Минеральная система (М»Р5<, по д. в. под основную обработку)

Органоминеральная система (в севообороте заделка соломы озимой пшеницы 6 т/га под люцерну + 7 т/га под сахарную свеклу + 3,5 т/га соломы сои под кукурузу) + ИзоРзо по д. в. под основную обработку

Органическая система (в севообороте внесение навоза 80 т/га под сахарную свеклу, заделка соломы озимой пшеницы 6 т/га + 7 т/га под сахарную свеклу + 3,5 т/га соломы сои под кукурузу)

Безотвальная на глубину 25-27 см Без удобрений

Минеральная система (ЫтР5о по д. в. под основную обработку)

Органоминеральная система (в севообороте заделка соломы озимой пшеницы 6 т/га под люцерну + 7 т/га под сахарную свеклу + 3,5 т/га соломы сои под кукурузу) + Ы)0Р5о по д. в. под основную обработку

Органическая система (в севообороте внесение навоза 80 т/га) под сахарную свеклу, заделка соломы озимой пшеницы 6 т/га + 7 т/га под сахарную свеклу + 3,5 т/га соломы сои под кукурузу)

Позерхностная на глубину 6-8 см в 2 следа Без удобрений

Минеральная система (М)0Р50 по д. в. под основную обработку)

Органоминеральная система (в севообороте заделка соломы озимой пшеницы 6 т/га под люцерну + 7 т/га под сахарную свеклу + 3,5 т/га соломы сои под кукурузу) + N,£^50 по д. в. под основную обработку

Органическая система (в севообороте внесение навоза 80 т/га) под сахарную свеклу, заделка соломы озимой пшеницы 6 т/га + 7 т/га под сахарную свеклу + 3,5 т/га соломы сои под кукурузу)

Наблюдения, учеты и анализы проводились по блок-компонентам «почва» и «растение».

В программе исследований по блок-компоненту «почва» на посевах сои изучали следующие показатели: плотность почвы (методом патронов по слоям 0-10, 10-20, 20-30, 30-50 и 50-70 см в середине вегетации сои). Повторность в пахотном слое - 5-кратная, в подпахотном - 3-кратная; общая пористость и степень аэрации (расчетным путем); агрегатный состав почвы в тех же слоях (методом сухого просеивания по Н. И. Савинову). Повторность определения 3-кратная; водо-прочность почвенных агрегатов в 3-кратной повторное™ по методу Н. И. Сави-

7

нова в модификации Агрофизического института); влажность почвы, (термостатно-весовым методом с отбором проб буром С. Ф. Неговелова) на двух несмежных повторностях через каждые 20 см на глубину 1,6 м в 3-кратной повторносте в фазу полных всходов и перед уборкой сои. По этим данным производился расчет запасов продуктивной влаги, суммарного водопотребления и коэффициента водопо-требпения; содержание общего гумуса по И. В. Тюрину, нитратного и аммиачного азота определялось на автоматическом анализаторе «Бкаїаг» (ГОСТ 26488-85 и ГОСТ 26489-85), подвижного фосфора и обменного калия - по Мачигину Б. П. (ГОСТ 26205-91).

В программу исследований по блок-компоненту «растение» на посевах сои были включены следующие наблюдения, учеты и анализы: фенологические наблюдения, густота стояния (по Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур); фотосинтетический потенциал посевов (по А. А. Ничипоровичу); количество сорняков в посевах с разделением на однолетние и многолетние в фазе полных всходов (по методике ВИЗР); учет урожая сои - методом сплошной уборки учетной площади делянки прямым ком-байнированием малогабаритным комбайном «Сампо 500» в фазу полной спелости зерна. Урожайность пересчитывалась на 100%-ную чистоту и 14%-ную влажность; статистическая обработка результатов исследований проведена на ВЦ КубГАУ методами корреляционного и дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову; экономическая эффективность изучаемых агроприемов возделывания сои (в соответствии с Рекомендациями по определению экономической эффективности использования научных разработок в земледелии, биоэнергетическая эффективность - по методике КубГАУ).

Глава 3. Результаты исследований. Гумус является одним из важнейших показателей плодородия почвы. Результаты исследований показали, что система обработки почвы и система удобрения в севообороте оказывают влияние на содержание гумуса (таблица 2).

За прошедшие 14 лет содержание гумуса на варианте со вспашкой в слое 0-20 см уменьшилось на 0,15 %, в слое 20-40 см увеличилось на 0,05 %. Безотвальная система обработки почвы, наоборот, привела к повышению содержания гумуса в слое 0-20 см на 0,05 % и большей минерализации его в слое 20-40 см на 0,26 %. Установлено, что накопление гумуса идет в несколько раз медленнее, чем его минерализация. Так, на варианте со вспашкой в слое 0-20 см потеря гумуса составила 0,01 % в год, а накопление в слое 20-40 см - 0,004 %. На варианте с минимальной обработкой процесс дегумификации в слое 0-20 см шел значительно медленнее, чем на контроле. Минеральная и органоминераль-ная системы удобрения не обеспечили не только воспроизводства гумуса, но и

его сохранности. Внесение 80 т/га навоза оказало положительное влияние на содержание гумуса в слое 0-20 см: прирост гумуса составил 0,05 %; в слое 2040 см - 0,08 %.

Таблица 2 - Зависимость содержания общего гумуса чернозема выщелоченного в условиях низменно-западинного агроландшафта от системы основной обработки почвы под соей, %

Система основной обработки почвы Слой, см Соде зжание гумуса

до закладки опыта (1991 г.) в начале третьей ротации (2006 г.)

общее прирост (±)

Отвальная (контроль) Без удобрений (контроль) 0-20 2,67 2,52 -0,15

20-40 2,50 2,55 + 0,05

Минеральная 0-20 2,67 2,28 -0,39

20^40 2,50 2,43 -0,07

Органоминераль ная 0-20 2,67 2,55 -0,12

20-40 2,50 2,41 -0,09

Органическая 0-20 2,67 2,72 + 0,05

20-40 2,50 2,58 + 0,08

Безотвальная I Без удобрений 0-20 2,67 2,72 + 0,05

20-40 2,50 2,24 -0,26

і Поверхностная Без удобрений 0-20 2,67 2,62 -0,05

20-40 2,50 2,31 -0,19

Изучение динамики элементов минерального питания в черноземе выщелоченном низменно-западинного агроландшафта в зависимости от системы обработки почвы и системы удобрения показало, что наименьшая обеспеченность минеральным азотом, подвижным фосфором и обменным калием отмечалась на вариантах, не предусматривающих внесение удобрений.

Содержание гумуса в почве тесно связано с ее агрофизическими свойствами. Строение почвы является важнейшим фактором плодородия. Оно оказывает решающее влияние на превращение потенциального плодородия в эффективное.

Мониторинг плотности сложения пахотного слоя чернозема выщелоченного деградированного показал, что в наблюдаемые сроки плотность почвы по всем вариантам опыта с минимализацией обработки была более высокой по сравнению с другими вариантами (рисунок 1). В середине вегетации сои плотность почвы колебалась на этих вариантах в пределах 1,37-1,42 г/см в пахотном, и 1,40-1,49 г/см3 в подпахотном.

На неудобренном фоне разница в сравнении с отвальной и безотвальной системами обработки почвы в слое 0-30 см составила 0,05-0,06 г/см

соответственно, что достоверно по данным дисперсионного анализа. При этом общая пористость и степень аэрации по сравнению с контролем снижалась на 2,1 и 3,5 % соответственно. Аналогичная тенденция отмечена и в подпахотном горизонте.

При безотвальной системе обработки почвы наметилась тенденция к стабилизации и разуплотнению всего активного корнеобитаемого слоя.

Системе основной обработки почвь: —•— Общая пористость в Вез удобрений (к) Минеральная

—•— Степень аэрации Ш Органо-минерапьная Ш Органическая

Рисунок 1 - Плотность почвы, общая пористость и степень аэрации пахотного слоя 0-30 см чернозема выщелоченного под соей в условиях низменно-западинного агроландшафта от приемов возделывания в середине вегетации (2007-2009 гг.)

В слое 0-30 см плотность почвы на фоне безотвальной обработке почвы составила 1,36 г/см3, в слое 30-70 см - 1,39 г/см3, что меньше в сравнении с контролем на 0,01-0,02 г/см3. Показатели общей пористости и степени аэрации при этом были незначительно выше контрольного варианта.

Возделывание сои на вариантах с органоминеральной и органической системами удобрения, особенно на фоне системы безотвальной обработки почвы с периодическим глубоким рыхлением, снижало величину плотности почвы до оптимального уровня. Это обеспечило благоприятное для роста и развития сои состояние пахотного слоя с параметрами плотности 1,28-1,29 г/см3, общей пористости - 50-51 % и степени аэрации 25-26 %. Проведение глубокого рыхления под предшествующую культуру наметило тенденцию к разуплотнению почвы и в подпахотных горизонтах.

Математический анализ показа,!, что агроприемы, изучаемые в опыте, имели тесную корреляционную связь (г = 0,89-0,70) с изменением объемной массы. Доля влияния обработки почвы на величину плотности сложения почвы

10

в слое 0-30 и 30-70 см составила 40,74 и 30,29 %. Доля влияния системы удобрения - 40,22 и 23,70 % соответственно.

Твердость почвы также является одним из главных факторов, определяющих рост и развитие корневой системы, а также на сопротивление почвы при механической ее обработке. Нами установлено, что в начале вегетации сои наименьшая величина твердости почвы была на варианте с системой безотвальной обработкой почвы, разница в сравнении с контролем и поверхностной обработкой составила 2,1 и 7,0 кг/см2 соответственно.

На варианте с внесением удобрений наблюдалось снижение твердости почвы. Наименьшей она была на вариантах с органической системой удобрения как на фоне отвальной, так и на фоне безотвальной обработки почвы.

Аналогичная тенденция была отмечена и в середине вегетации. Однако твердость почвы выросла на 11,5-14,9 кг/см2. При этом разница значений твердости почвы по вариантам уменьшалась.

К концу вегетации показатели твердости почвы на всех вариантах еще увеличились и сравнялись.

Доля влияния обработки почвы на величину твердости почвы в слое 0-30 см составила 49,33 %, превысив долю влияния системы удобрения на 34,26 %.

Коэффициент структурности является показателем состояния водно-воздушного режима почвы (таблица 3).

Таблица 3 - Зависимость коэффициента структурности (Кст/> ) и суммы

водопрочных агрегатов (%) от приемов возделывания сои в середине вегетации (2007-2009 гг.)__

Система основной обработки почвы Слой, ем Система удобрения

без удобрений (контроль) минеральная орган о-минеральная органическая

Кстр. сумма водопрочных агрегатот Кор. сумма водопрочных агрегатов Кстр. сумма ■ водопрочных агрегатов Кстр. сумма водопрочных агрегатоЕ

Отвальная (контроль) 0-30 1,53 66,3 1,66 69,2 1,80 72,4 2,00 74,7

30-70 1,50 69,3 1,55 72,3 1,75 73,3 1,80 74,2

Безотвальная 0-30 1,53 70,0 1,70 73,4 1,90 73,0 1,96 76,8

30-70 1,50 70,5 1,70 73,0 1,70 74,4 2,00 75,6

Поверхностная 0-30 1,33 65,0 1,43 67,5 1,63 69,4 1,73 72,0

30-70 1,15 65,2 1,40 70,3 1,60 73,0 1,75 73,6

Переход на инициализированную обработку почвы в севообороте способствовал разрушению структуры всего корнеобитаемого слоя. Коэффициент структурности в слоях 0-30 и 30-70 см составил 1,33 и 1,15, что соответственно на 0,24-0,35 меньше в сравнении с отвальной и безотвальной обработками почвы.

Система удобрения способствовала значительному оструктуриванию почвы, которое более интенсивно проходило на фоне органической системы удобрения. Наибольший коэффициент структурности 1,96-2,00 в слое 0-30 см и 1,8-2,00 - в слое 30-70 см наблюдался при внесении органических удобрений на фоне отвальной и безотвальной системы обработки почвы.

Существенное влияние изучаемые агроприемы оказали и на водопрочность почвенных агрегатов.

На неудобренном фоне наибольшая сумма водопрочных агрегатов отмечена на варианте с безотвальной системой обработки почвы.

Органическая система удобрения способствовала максимальному увеличению количества водопрочных агрегатов в пахотном слое в сравнении с неудобренными вариантами на фоне вспашки на 8,4 %, безотвального рыхления - на 6,8 % и при поверхностной обработке - на 7,0 %. Наибольшая она оставалась на фоне системы безотвальной обработки почвы. Аналогичная тенденция наблюдалась и в подпахотном горизонте.

Из исследуемых агроприемов наибольшие изменения в водопрочности выщелоченного чернозема вызывала система удобрения (доля влияния в пахотном слое 0-30 см - 51,63 %, в подпахотном слое 30-70 см - 57,19 %). Доля влияния обработки почвы на этот показатель составила в слое 0-30 см -17,25 % и в слое 30-70 см - 18,18 %.

Изучаемые агроприемы оказывали влияние и на развитие клубеньковых бактерий на корнях сои.

Значительное ухудшение агрофизических параметров пахотного слоя на фоне поверхностной обработки почвы обусловливало уменьшение как числа клубеньков, так и их массы. Количество азотфиксирующих клубеньков на одном растении было на 7,5-8,8 шт., а масса - на 0,07-0,11 г меньше, чем на варианте с отвальной и безотвальной системами обработки почвы соответственно.

Применение изучаемых систем удобрения снижало количество клубеньков по сравнению с неудобренным фоном на варианте системы отвальной обработки на 23,2-28,0 %, безотвальной - на 15,8-23,2 % и поверхностной - на 5,4-27,8 %. Наименьшая масса клубеньков наблюдалась на фоне минеральной системы удобрения (таблица 4).

Таблица 4 - Влияние приемов возделывания на развитие клубеньковых

бактерий на корнях сои (2007-2009 гг.)

Система основной обработки почвы Система удобрения Количество клубеньков, шт./растение Масса клубеньков, г

Отвальная (контроль) Без удобрений (контроль) 22,8 0,25

Минеральная 16,4 0,20

Органоминеральная 17,2 0,23

Органическая 17,5 0,22

Безотвальная Без удобрений 21,5 0,21

Минеральная 16,5 0,21

Органоминеральная 17,6 0,22

Органическая 18,1 0,24

Поверхностная Без удобрений 14,0 0,14

Минеральная 10,1 0,14

Органоминеральная 11,2 0,15

Органическая 1 . ... 13,2 0,15

Накопление влаги в почве и суммарный ее расход - показатели, определяющие рост, развитие и продуктивность сои - в значительной степени зависели от агроприемов ее возделывания.

Минимальная обработка почвы не способствовала накоплению запасов влаги под соей. В начале вегетации сильное уплотнение почвы вело к увеличению поверхностного стока и уменьшению фильтрации в низлежащие горизонты.

На вариантах с отвальной вспашкой и безотвальным рыхлением запасы продуктивной влаги наиболее заметно увеличивались на фоне органоминераль-ной и органической системы удобрения. Эта тенденция сохранилась до конца вегетации сои. Наибольшие запасы влаги в течение вегетации на варианте сои были с безотвальной системой обработки почвы.

Суммарное водопотребление сои зависело от агроприемов возделывания и варьировало в пределах 3503,0-3733 м"/га.

Агроприемы возделывания сои, основанные на улучшении питательного режима чернозема выщелоченного., способствовали наиболее экономному рас-

13

ходованию влаги на создание единицы продукции. Минимальные значения коэффициента водопотребления были отмечены при выращивании сои с органической системой удобрения на фоне системы безотвальной обработки почвы и при использовании минеральных удобрений на фоне вспашки -1740,2-1731,7 м3/т, что на 23,6-21,0 % больше в сравнении с неудобренным фоном. Максимальная величина коэффициента водопотребления на всех изучаемых вариантах опыта наблюдалась при возделывании сои на фоне естественного почвенного плодородия (таблица 5).

Таблица 5 - Зависимость запасов общей (XVобщ) и продуктивной (\Упрод) влаги

в слое 0-160 см, суммарного водопотребления и коэффициента водопотребления чернозема выщелоченного под соей от изучаемых агроприемов (2007-2009 гг.)

Система основной обработки почвы Система удобрения Запасы влаги, мм Суммарное водопотреб-ление, м3/га Коэффициент водопотребления, м3/т

в начале вегетации в конце вегетации

\У„6И. ^прод. \Vo6u, ^прод.

Отвальная (контроль) Без удобрений (контроль) 473,1 143,6 337,9 8,5 3647,0 2265,2

Минеральная 473,5 144,2 348,1 18,7 3550,0 1731,7

Органо-минеральная 483,1 155,7 339,4 12,1 3733,0 1964,7

Органическая 481,9 155,2 346,0 19,3 3655,0 1855,3

Безотвальная Без удобрений 479,6 151,2 344,8 16,5 3633,0 2201,8

Минеральная 481,0 152,0 346,5 17,5 3641,0 1848,2

Органо-минеральная 471,9 144,8 351,4 24,4 3500,0 1842,1

Органическая 483,0 157,1 348,9 23,0 3637,0 1740,2

Поверхностная Без удобрений 468,7 137,1 335,6 3,9 3627,0 2536,3 і

Минеральная 472,7 141,7 352,0 21,0 3503,0 1968,0

Органо-минеральная 464,3 133,4 355,6 24,7 3383,0 2025,7

Органическая 468,9 138,8 351,0 21,0 3475,0 2068,5

Самая высокая засоренность на протяжении всей вегетации сои отмечалась на вариантах, предусматривающих поверхностную систему обработки почвы. Особенно увеличилась численность многолетних сорняков, таких как вьюнок полевой и осот розовый. Варианты со вспашкой обеспечивали снижение потенциальной засоренности на посевах сои в сравнении с безотвальной и поверхностной обработками в 2,1-3,7 раза соответственно.

Исследованиями установлено, что сроки наступления и продолжительность фаз вегетации сои по годам в большей мере изменялись под воздействием погодных условий - температурного режима, осадков, относительной влажности воздуха и в меньшей - от изучаемых в опыте агроприемов возделывания этой культуры. В среднем за годы исследований вегетационный период сои (всходы - полная спелость) составил 114-118 дней. Продолжительность межфазных периодов на всех вариантах соответствовала сортовым особенностям и условиям произрастания.

Густота стояния растений - один из главных элементов, определяющих уровень урожайности сои. С улучшением водно-воздушного и питательного режимов сохранность растений увеличивалась и большей была на варианте с органической системой удобрения на фоне безотвальной системы обработки почвы - 275 тыс. шт./га, что на 33 тыс. шт./га больше, чем на контроле.

Высота растений сои в конце вегетации колебалась от 86,7 до 105,3 см. Самыми низкорослыми были растения, возделываемые на всех вариантах системы поверхностной обработки почвы. Здесь высота растений достигла 86,7-91,6 см, что на 8,5-13,4 см меньше, чем на контроле.

Продуктивность культуры обусловливается ассимиляционной поверхностью растений, которая является одним из основных показателей интенсивности роста сои. Во все фазы вегетации между площадью листовой поверхности и изучаемыми агроприемами существовала тесная положительная корреляционная связь (г = 0,77-0,83), что еще раз указывает на ведущую роль листовой поверхности в формировании высокого урожая. Процесс ее нарастания у изучаемого сорта продолжался вплоть до фазы налива семян по всем изучаемым в опыте вариантам.

В среднем за годы исследований в этот период площадь листьев составила по вариантам опыта 1066,5-2054,6 см2/растение. Максимальная площадь листовой поверхности (2054,6 см2/растение) была сформирована на варианте, предусматривающем применение органической системы удобрения на фоне системы безотвальной обработки почвы. Близкий показатель - 1972,3 см2/растение -обеспечивала минеральная система удобрения на фоне систематической отвальной обработки почвы.

Такая же закономерность отмечалась и по показателю фотосинтетического потенциала. Наименьший его показатель имели посевы сои, возделываемые на всех изучаемых вариантах обработки почвы на фоне естественного плодородия почвы. На этих вариантах его величина в целом за период ветвление - напив бобов составила 741,3-1085,3 тыс. м2/га в сутки (рисунок 2).

Ветвление-цветение Цветение-налив бобов

Система основной обработки почвы •и Без\добрвний (к) ^¿Минеральная ййСргано-минерзльнзя ИОрганическая

Рисунок 2 - Влияние приемов возделывания на фотосинтетический потенциал растений сои в условиях низменно-западинного агроландшафта (2007-2009 гг.)

Улучшение питательного режима способствовало увеличению фотосинтетического потенциала сои по сравнению с неудобренными вариантами на фоне системы отвальной обработки почвы на 288-508,9, безотвальной - на 83,7-562,4 и поверхностной - на 192,6-295,5 тыс. м2/га в сутки. При этом отмечалось преимущество посевов сои, возделываемых с применением органической системы удобрения и системы безотвальной обработки почвы. Здесь фотосинтетический потенциал составил 1647,7 тыс. м2/га в сутки, что на 638,1 тыс. м2/га в сутки больше, чем на контроле. Несколько меньшим фотосинтетический потенциал был на вариантах с минеральной системой удобрения, на фоне как отвальной, так и безотвальной системы удобрения.

Расчет коэффициента корреляции между фотосинтетическим потенциалом в межфазные периоды и урожайностью сои показали высокую положительную зависимость (г = 0,982-0,995).

Наибольшая величина площади листовой поверхности и фотосинтетического потенциала на вариантах с минеральной и органической системой удобрения на фоне глубоких обработок почвы обеспечивали к фазе налива семян и большее на 14,5-26.6 % и 26,4-32,6 % по сравнению с контролем накопление сырого и воздушно-сухого вещества.

Согласно данным регрессионного анализа, во все сроки наблюдений между воздушно-сухой массой растений сои и изучаемыми агроприемами была установлена высокая положительная корреляция (г = 0,70-0,86).

Доля влияния системы основной обработки почвы была наибольшей и составила 27,53-63,15 %. Система удобрения оказывала меньшее влияние на воздушно-сухое вещество растений сои (12,91-26,31 %). К концу вегетации доля влияния системы обработки почвы снижалась, а системы удобрения - напротив, увеличивалась.

Структура урожая сои также зависела от приемов возделывания.

Система минимальной обработки почвы не обеспечивала высокой сохранности растений сои к концу вегетации. Здесь количество растений на единице площади составило 226-233 тыс. шт./га, что на 6-18 % меньше в сравнении с другими изучаемыми вариантами (таблица 6).

Таблица 6 - Влияние приемов возделывания на элементы структуры урожая сои

на черноземе выщелоченном в условиях низменно-западинного агроландшафта (2007-2009 гг.)

Система основной обработки почвы Система удобрения Густота стояния растении перед уборкой, тыс. шт./га Количество, шт. Масса, г

бобов на растении семян с растения семян с растения 1000 семян

Отвальная (контроль) Без удобрений (контроль) 242,2 25,1 54,8 7,3 134,4

Минеральная 263,7 29,1 64,2 9,0 142,8

Органоминеральная 260,0 27,5 57,7 7,9 139,3

Органическая 265,2 28,2 61,4 8,5 143,9

Безотвальная Без удобрений 241,5 26,3 57,7 7,4 133,8

Минеральная 265,2 28,2 63,1 8,5 140,2

Органоминеральная 248,1 27,5 58,6 8,1 138,0

Органическая 275,6 30,3 65,8 8,8 139,7

Поверхностная Без удобрений 226,6 23,0 52,6 6,9 133,4

Минеральная 231,9 26,3 58,5 8,2 140,7

Органоминеральная 233,3 25,3 57,7 7,8 136,9

Органическая 226,7 24,9 56,3 7,9 140,4

Минимальное количество семян с растения - 52,6 шт. - с массой 6,9 г сформировалось на варианте с систематической минимальной обработкой почвы. Системы отвальной и безотвальной обработки почвы способствовали уве-

личению данных показателей на 2,2-5,1 шт. и 0,4-0,5 г с растения соответственно.

Наибольшему увеличению количества семян и их массы способствовала минеральная и органическая система удобрения, на фоне как вспашки, так и плоскорезной обработки почвы. Минеральная система удобрения увеличивала количество семян и массу семян с растения по сравнению с неудобренным фоном на 5,4-9,4 шт. и 1,1-1,7 г, а органическая на 6,6-8,1 шт. и 1,2-1,4 г.

Наибольшее влияние на элементы структуры урожая оказывала система удобрения - 17,25-35,75 %. Доля влияния системы обработки почвы составила 14,15-22,53 %.

В среднем за три года исследований системы отвальной и безотвальной обработки почвы способствовали статистически достоверному увеличению урожайности (на 2,5-2,64 ц/га) семян сои в сравнении с поверхностной обработкой почвы. Прибавка урожайности при внесении удобрений по вариантам опыта составила 2,6-3,6 ц/га (таблица 7).

Талица 7 - Урожайность семян сои в зависимости от приемов возделывания

в условиях низменно-западинного агроландшафта, ц с 1 га

Система основной обработки почвы Система удобрения Год Среднее за три года Среднее по фактору Эффект

2007 2008 2009 А В вия АВ

Отвальная (контроль) Без удобрений (к) 9,2 8,4 30,9 16,1 18,9 15,6 -0,29

Минеральная 12,1 13,4 36,0 20,5 19,3 0,36

Органоминеральная 11,6 11,0 34,5 19,0 18,2 -0,02

Органическая 12,6 11,9 35,5 19,7 19,2 -0,04

Безотвальная Без удобрений 9,4 8,3 31,7 16,5 19,0 -0,09

Минеральная 12,0 12,1 35,0 19,7 -0,54

Органоминеральная 11,7 10,5 34,8 19,0 -0,16

Органическая 12,9 12,6 37,3 20,9 0,78

Поверхностная Без удобрений 8,3 6,2 28,4 14,3 16,4 0,38

Минеральная 11,5 10,0 31,9 17,8 0,19

Органоминеральная 9,2 8,5 32,4 16,7 0,18

Органическая 10,8 8,9 30,6 16,8 -0,74

НСР„, Вариантов 0,71 0,82 1,11 1,4

А 0,36 0,41 0,55 0,7

В 0,41 0,47 0,64 0,8

Взаимодействие АВ 0,71 0,82 1,1! 1,4

Применение минеральной, органоминеральной и органической системы удобрения вело к достоверному увеличению урожайности по сравнению с неудобренным фоном. Наибольшая урожайность в опыте - 20,9 ц/га - была получена при возделывании сои на фоне органической системы удобрения с применением безотвальной системы обработки почвы. Сходный урожай обеспечил вариант с минеральной системой удобрения на фоне отвальной вспашки.

Математический анализ данных методом пошаговой множественной регрессии показал, что изучаемые в опыте агроприемы тесно связаны с изменением величины урожайности сои за три года исследований (г = 0,71). Влияние системы удобрения было большим и составило 28,58 %. Доля влияния системы обработки почвы была несколько меньше - 26,92 %.

Расчет экономических и биоэнергетических показателей возделывания сои позволил определить наиболее эффективные и энергетически целесообразные агроприемы ее возделывания (таблица 8).

Расчет экономической эффективности изучаемых агроприемов показал, что минимапизация обработки почвы на всех вариантах опыта вела к росту себестоимости продукции на 278,3-1688 руб. и снижению уровня рентабельности на 13,9-67,4 % в сравнении с контрольным вариантом.

Наибольшую величину чистого дохода обеспечивали варианты с органической системой удобрения на фоне отвальной и безотвальной обработки - 19868,4 и 21739,8 руб. соответственно. Норма рентабельности при этом составила 205,2 и 226,2 %.

Затраты совокупной энергии возделывания сои окупались полностью выходом валовой энергии на всех вариантах, но эффективность их была различна. На вариантах с органической системой удобрения, где соя использовала последействие внесенного навоза годом ранее, получены самые высокие коэффициенты соотношения полученной и затраченной энергии, а также чистой эффективности 3,83-4,31 и 2,83-3,31.

Наибольшее превращение энергии отмечено на вариантах в сочетании органической системы удобрения и видами глубокой обработки почвы. Максимальный выход зерна в расчете на 1 ГДж затраченной энергии обеспечивало применение органической системы удобрения на фоне системы безотвальной системы обработки почвы - 0,133 г. Минеральная и органоминеральная системы удобрения этот показатель снижали.

ВЫВОДЫ

Результаты проведенных исследований позволили сделать следующие выводы:

1. Содержание гумуса в 0-20 см слое почвы на начало вегетации сои за две ротации севооборота при использовании безотвальной системы обработки

19

Показатель Система основной обработки почвы

отвальная(контроль) безотвальная поверхностная

Без удобрений (контроль) Минеральная Органо-мине-ральная Органическая Без удобрений Минеральная Органо-мине-ральная Органическая Без удобрений Минеральная Органо-мине-ральная Органическая

Урожайность семян сои, ц/га 16,1 20,5 19,0 19,7 16,5 19,7 19,0 20,9 14,3 17,8 16,7 16.8

Производственные затраты, руб./га 8602,0 12071,8 12071,8 9681,6 8530,6 12042,1 12042,1 9610,2 8327,8 11743,0 11743,0 9443,6

Себестоимость 1 т, руб. 5342,9 5888,7 6353,6 4914,5 5170,1 6112,7 6337,9 4598,2 5823,6 6597,2 7031,7 5621,2

Чистый доход, руб./га 15548,0 18678,2 16428,2 19868,4 16219,4 17507,9 16457,9 21739,8 13122,2 14957,0 13307,0 15756,4

Уровень рентабельности, % 180,7 154,7 136,1 205,2 190,1 145,4 136,7 226,2 157,6 127,4 113,3 166.8

Затраты совокупной энергии на 1 га, ГДж 15,03 21,44 21,44 16,03 14,61 20,97 20,97 15,77 13,56 19,52 19,52 14,27

Приращение энергии, ГДж 37,33 45,23 40,35 48,04 39,05 43,1 40,82 52,2 32,95 38,37 34,79 40,37

Коэффициент чистой эффективности 2,48 2,11 1,88 3,00 2,67 2,06 1,95 3,31 2,43 1,97 1,78 2,83

Выход зерна в расчете на 1 ГДж затраченной энергии 0,107 0,096 0,089 0,123 0,113 0,094 0,091 0,133 0,105 0,091 0,086 0,118

увеличилось на 0,05 %, в слое 20^0 см - снизилось на 0,26 %. Наибольшая минерализация гумуса в слое 0-20 см отмечена на вспашке (0,15 %). Поверхностная система не способствовала накоплению гумуса. Более интенсивно восстановление гумуса шло на варианте с органической системой удобрения, прирост в сравнении с контролем составил в слое 0-20 см 0,20 %, в слое 20-40 - 0,03 %.

2. Изучение динамики минерального питания в зависимости от изучаемых агроприемов возделывания сои показало, что наименее обеспеченными минеральным азотом, подвижным фосфором и обменным калием были варианты, не предусматривающие внесения удобрений. Высокая обеспеченность азотом отмечена при минеральной системе удобрения, а фосфором и калием - на фоне органической системы удобрения в севообороте.

3. Наибольшее уплотнение пахотного и подпахотного слоев наблюдалось при поверхностной системе обработки почвы, что отрицательно сказалось на общей пористости и степени аэрации. Системы отвальной и безотвальной обработки обусловили достоверное снижение плотности сложения в сравнении с поверхностной обработкой пахотного слоя 0-30 см на 0,05-0,06 г/см3, общей пористости - на 2,1-2,3 % и степени аэрации на 3,5-4,5 % соответственно. Внесение органических удобрений обеспечило дальнейшее снижение плотности в слое 0-30 см по сравнению с неудобренным фоном на 0,05-0,08 г/см3. Глубокое рыхление под предшествующую культуру обусловило тенденцию разуплотнения подпахотных горизонтов. Доля влияния системы обработки почвы и системы удобрения была практически одинаковой и составила соответственно 40,7440,22 %. В подпахотном слое 30-70 см доля влияния обработки была большей и составила - 30,29 %.

4. Применение системы безотвальной обработки почвы вело к снижению твердости почвы в сравнении с контролем и минимальной обработкой почвы на 2,1-7,0 кг/см2 соответственно. Наименьшую твердость почвы обеспечивали варианты с применением органической системы удобрения, на фоне как отвальной, так и безотвальной системы обработки почвы.

5. Поверхностная обработка почвы снижала коэффициент структурности почвы как в пахотном, так и подпахотном слое на 0,2-0,35 по сравнению с отвальной и безотвальной соответственно. В наибольшей степени способствовала ост-руктуриванию почвы органическая система удобрения, на фоне как отвальной, так и безотвальной системы обработки почвы. Наибольшее влияние на структуру почвы оказывала система основной обработки почвы. Безотвальная система обработки почвы оказывала более благоприятное воздействие на водопрочность почвенной структуры. Сумма водопрочных агрегатов в пахотном слое превышала контроль и вариант с поверхностной системой обработки на 3,7 и 5,0 % соответственно. Органическая система удобрения обеспечивала наибольшее увеличение

21

количества водопрочных агрегатов на всех вариантах обработки почвы на 7,0— 8,4 %. Наибольшей - 76,8 % - она была на фоне безотвальной обработки почвы.

6. Система поверхностной обработки почвы снижала количество азотфик-сирующих клубеньков на 7,5-8,8 шт. на растение и их массу на 0,07-0,11 г с растения в сравнении с отвальной и безотвальной соответственно. На удобренных вариантах численность клубеньков и их масса уменьшалась.

7. Минимальная обработка почвы не способствовала накоплению запасов продуктивной влаги под соей. Безотвальная система обработки почвы способствовала увеличению запаса продуктивной влаги в слое 0-160 см в начале вегетации на 7,6 и 14,1 мм по сравнению с отвальной и поверхностной. Максимальные запасы продуктивной влаги (154,8-157,1 мм) отмечены на вариантах с органоминеральной и органической системой удобрения на фоне глубоких обработок почвы. Более рационально влага расходовалась на вариантах с органической системой удобрения на фоне безотвальной системы обработки почвы и с минеральной системой на фоне системы отвальной обработки.

8. Максимальное количество сорных растений на протяжении всей вегетации сои отмечалось на вариантах с использованием минимальной обработки почвы. Варианты, предусматривающие систему отвальной обработки почвы, обеспечивали снижение потенциальной засоренности на посевах сои в 2,1-3,7 раза в сравнении с безотвальной и поверхностной обработкой соответственно.

9. Изучаемые агроприемы не оказывали существенного влияния на сроки наступления фенологических фаз и продолжительность как межфазных периодов, так и вегетационного периода в целом. В среднем за годы исследований вегетационный период сои составил 114-118 дней.

10. Поверхностная обработка почвы снижала высоту растений в сравнении со вспашкой и безотвальным рыхлением на 13,4 и 8,5 см.

11. Максимальный ассимиляционный аппарат был сформирован на вариантах, предусматривающих систему безотвальной обработки почвы с применением органической системы удобрения, а также на варианте с отвальной системой обработки почвы и минеральной системой удобрения - 2054,6 и 1972,3 см: на растение соответственно, фотосинтетический потенциал при этом составил 1647,7 и 1518,5 тыс. м"/га х дней. Эти агроприемы обеспечивали наибольшее накопление количества сырого и воздушно-сухого вещества растений.

12. Минимальная обработка почвы не обеспечивала высокой сохранности растений сои к концу вегетации. Количество растений по вариантам составило 226-233 тыс. шт./га, что на 6-18 % меньше по сравнению с другими изучаемыми вариантами. С улучшением водно-воздушного и питательного режимов сохранность растений увеличивалась и большей была на варианте с органической системой удобрения на фоне безотвальной обработки почвы 275 тыс. шт./га,

22

что на 33 тыс. шт./га больше, чем на контроле. На этом же варианте наблюдалось и увеличение количества семян с растения - 65,8 шт. и массы семян с растения - 8,8 г.

13. Поверхностная система обработки почвы в низменно-западинном агро-ландшафте обусловила достоверное снижении урожайности по сравнению с контролем на 1,8 и/га. Внесение удобрений на всех вариантах опыта обеспечивало существенную прибавку урожайности сои, максимальной она была при внесении органических удобрений на фоне безотвальной обработки почвы и минеральной системы удобрения на фоне отвальной - 20,9 и 20,5 ц/га, что на 4,8 и 4,4 ц/га больше по отношению к контрольному варианту.

14. Экономически и биоэнергетически наиболее целесообразным является выращивание сои на фоне системы отвальной и безотвальной обработки почвы с органической системой удобрения. На этих вариантах получен максимальный чистый доход с уровнем рентабельности 205,2 и 226,2 % и коэффициентом чистой эффективности 3,00-3,31 соответственно.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В низменно-западинных агроландшафтах на переуплотненных почвах в условиях центральной зоны Краснодарского края для сохранения и повышения плодородия, улучшения агрофизических свойств почвы, повышения продуктивности сои и снижения затрат на ее производство целесообразно:

1. Вместо традиционной системы отвальной обработки рекомендовать безотвальную на глубину 25-27 см с периодическим глубоким рыхлением в севообороте до 70 см, обеспечивающую устранение уплотнения в пахотном слое и разуплотнение подпахотного на 0,03 г/см3, улучшение водного, воздушного, пищевого режимов, урожайность семян на уровне 16,5 ц с 1 га.

2. На фоне безотвальной системы основной обработки в севообороте вносить не менее 80 т/га навоза. Это обеспечивает в сравнении с минеральной системой удобрения дополнительное разуплотнение активного корнеобитаемого слоя на 0,09 г/см3, увеличение содержания гумуса. Урожайность при этом составляет 20,9 ц с 1 га, чистый доход с 1 га увеличивается на 4200 руб., а уровень рентабельности на-80,8%.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

Статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ.

1. Василько В. П. Влияние агроприемов возделывания сои на воздушный режим деградированного чернозема выщелоченного в условиях низменно-

западинного агроландшафта / В. П. Василько, В. Н. Гладков, А. В. Сисо // Тр. Ку-бан. гос. аграр. ун-та.-2012.-№ 1 (34). -С.124-126.

2. Гладков В.Н. Влияние системы основной обработки чернозема выщелоченного на плотность сложения, развитие клубеньковых бактерий и урожайность сои в низменно-западинном агроландшафте / Гладков В.Н. // Тр. Кубан. гос. аграр. ун-та. - 2012. - № 1 (34). - С. 164-166. Статьи по теме диссертации в других изданиях:

Статьи по теме диссертации в других изданиях:

3. Гладков В. Н. Влияние минимализации основной обработки почвы на рост и развитие растений сои в условиях орошения / В. Н. Гладков, В. Н. Герасименко // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы 3-й регион, науч.-практ. конф. молодых ученых. - Краснодар, 2002. - С. 29.

4. Василько В. П. Водно-физические свойства почвы / В. П. Василько, В. В. Терещенко, Г. А. Кривонос, В. Н. Гладков // Агроэкологический мониторинг в земледелии Краснодарского края: тр. /КубГАУ/. Вып. 2 (к 80-летию основания Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар, 2002 г. - С. 35-45.

5. Василько В. П. Альтернативные технологии возделывания сои на выщелоченном черноземе центральной зоны Краснодарского края в условиях орошения / В. П. Василько, В. Н. Гладков // Альтернативные технологии в земледелии Краснодарского края: тр. /КубГАУ/. Вып. 408 (436). - Краснодар, 2004. - С 142147.

6. Василько В. П. Севооборот, агротехника и продуктивность орошаемого агроценоза / В. П. Василько, А. И. Радионов, А. В. Сисо, В. Н. Герасименко, В. Н. Гладков // Агроэкологический мониторинг в земледелии Краснодарского края: тр. /КубГАУ/. Вып. 431 (459) (к 90-летию агрономического факультета). -Краснодар, 2008. - С. 189-201.

7. Герасименко В. Н. Динамика плотности сложения выщелоченного чернозема в орошаемом севообороте / В. Н. Герасименко, В. П. Василько, А. В. Сисо, В. Н. Гладков, Т. В. Бедловская // Агроэкологический мониторинг в земледелии Краснодарского края: тр. /КубГАУ/. Вып. 431 (459) (к 90-летию агрономического факультета). - Краснодар, 2008. - С. 204-210.

8. Сисо А. В. Динамика влаги в почве и водопотребление культур орошаемого травяно-зернопропашного севооборота / А. В. Сисо, В. Н. Герасименко, А. В. Югов, В. Н. Гладков // Агроэкологический мониторинг в земледелии Краснодарского края: тр. /КубГАУ/. Вып. 431 (459) (к 90-летию агрономического факультета). - Краснодар, 2008. - С. 215-219.

Подписано в печать 20,03.2012 г. Бумага офсеггная Печ. л. 1 Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Заказ № 226

Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Гладков, Валерий Николаевич, Краснодар

61 12-6/562

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВЛИЯНИЕ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ НА УРОЖАЙНОСТЬ СОИ И ПЛОДОРОДИЕ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО В НИЗМЕННО-ЗАПАДИННОМ АГРОЛАНДШАФТЕ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

Специальность 06.01.01 - общее земледелие

ДИССЕРТАЦИЯ

ГЛАДКОВ ВАЛЕРИИ НИКОЛАЕВИЧ

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель -кандидат с.-х. наук, профессор Василько В.П.

Краснодар -2012

, СОДЕРЖАНИЕ

С.

ВВЕДЕНИЕ 4

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10

1.1 Влияние способа основной обработки на агрофизические

свойства почвы 10

1.2 Влияние системы удобрения на агрофизические свойства почвы 34

1.3 Урожайность сои в зависимости от системы основной обработки почвы и системы удобрения 46

2 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 56 2 Л Почвенно-климатическая характеристика места проведения

исследований 56

2.2 Погодные условия в годы проведения исследований 61

2.3 Схема опыта и методика проведения исследований 64

2.4 Агротехника в опыте 69

2.5 Характеристика используемого сорта 70

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 72 3.1 Влияние изучаемых агроприемов на динамику почвенных

процессов под соей 72

3.1.1 Содержание гумуса под соей в черноземе выщелоченном староорошаемом в зависимости от изучаемых агроприемов 72

3.1.2 Пищевой режим чернозема выщелоченного под посевами сои

в зависимости от изучаемых агроприемов 77

3.1.3 Плотность, общая пористость, степень аэрации

чернозема выщелоченного староорошаемого в зависимости от изучаемых агроприемов 81

3.1.4 Агрегатный состав чернозема выщелоченного староорошаемого

и его водопрочность в зависимости от изучаемых агроприемов 93

3.1.5 Влияние агроприемов возделывания на развитие азотфиксирующих клубеньков сои 101

3.1.6 Влагообеспеченность растений сои в зависимости от изучаемых агроприемов 103

3.1.7 Засоренность посевов сои в зависимости от изучаемых Агроприемов 107

3.2 Влияние изучаемых агроприемов на рост, развитие и

продуктивность сои ПО

3.2.1 Даты наступления фаз вегетации и продолжительность межфазных периодов сои в зависимости от изучаемых агроприемов ПО

3.2.2 Густота и высота растений сои в зависимости

от изучаемых агроприемов 113

3.2.3 Ассимиляционная поверхность листьев и фотосинтетический потенциал растений сои в зависимости от изучаемых агроприемов 120

3.2.4 Влияние изучаемых агроприемов на динамику накопления

сырого и воздушно-сухого вещества 126

3.2.5 Элементы структуры урожая сои в зависимости

от изучаемых агроприемов 129

3.2.6 Влияние изучаемых агроприемов на урожайность сои 134 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

АГРОПРИЕМОВ ВЫРАЩИВАНИЯ СОИ 13 8

4.1 Биоэнергетическая оценка изучаемых агроприемов возделывания сои

4.2 Экономическая оценка изучаемых агроприемов возделывания сои

ВЫВОДЫ 146

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 150

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 151

ПРИЛОЖЕНИЯ 171

138

141

ВВЕДЕНИЕ

Соя - ценная высокобелковая и масличная культура, широко используется в продовольственных, кормовых, технических целях и в медицине. Зерно сои отличается высокой переваримостью и усвояемостью: переваримость белков - 77-92 %, масла 94-100 %, углеводов - 79-100 %, общая усвояемость - 84-100 %. В зерне сои содержится до 50-60 % белка, до 25-27 % жира и до 25-27 % углеводов. По содержанию белка она превосходит все растения, а по масличности уступает лишь сугубо масличным культурам. Белок сои состоит в основном из водорастворимых протеинов (72-94 %) и обладает высоким качеством. Он по качеству наиболее близок к животным белкам, поэтому соевый белок в настоящее время рассматривается в качестве наиболее высококачественного и дешевого в решении проблемы белкового дефицита в мире. Получаемый при производстве масла соевый шрот является источником кормового белка для всех видов животных и основным компонентом комбикормов.

Соя по объему производства занимает первое место среди всех важнейших масличных культур, доля соевого масла в общем мировом производстве пищевых растительных масел составляет - 33 %

Являясь культурой многопланового использования, соя не имеет себе равных по универсальности применения. Уже сейчас ее используют для изготовления более 400 видов промышленной продукции.

Необходимо заметить, что соя - это важная культура с агрономической точки зрения, являясь азотфиксатором, она обогащает почву азотом, улучшает ее структуру. При благоприятных условиях соя может оставлять в почве до 50-80 кг/га азота. Азот сои, в отличие от азота минерального, не загрязняет окружающую среду, легко усваивается другими растениями. Кроме того, возделывание сои позволяет резко снизить затраты на азотные удобрения, производство которых также наносит немалый вред природе. Поэтому соя

является ценным предшественником для многих сельскохозяйственных культур.

В течение многих десятилетий площади под соей были небольшими и только с 70-х годов наметился резкий рост посевов сои и доведение их до уровня 30-44 тыс. га и урожайности ее до 13,0-14,3 ц/га. К началу 90-х годов площадь занимаемая посевами сои составляла 43,9 тыс. га в Краснодарском крае, а средняя урожайность 12,7 ц/га. В 1995-1997 гг. в Северо-Кавказском регионе отмечалось сокращение площади посевов сои до 36-48 тыс. га по сравнению с 58-66 тыс. га в начале 90-х годов. Но в 1998 г. площади сои были резко увеличены и составили почти 100 тыс. га или 22 % от площади сои в стране. В основном это увеличение было связано с расширением возделывания сои в Краснодарском крае до 78 тыс. га.

В последние годы интерес к сое в Краснодарском крае, как к кормовой и продовольственной культуре заметно возрос - больший удельный вес занимает соя в пищевых рационах животных и птиц, расширяется ассортимент соевых продуктов питания, вводятся дополнительные мощности по переработке сои. С декабря 2001 г. действует краевая программа по крупномасштабному расширению посевных площадей под этой культурой, и в 2007 г. площади посевов сои составили 190 тыс. га. С 2008 по 2009 гг. наблюдалось резкое сокращение площади посевов с 173 до 107 тыс. га. К 2012 г. планируется увеличить площади посевов сои в ЮФО и в частности в Краснодарском крае на 20% (10).

Одним из факторов препятствующим увеличению производства сои является урожайность, которая во многом зависит от погодных колебаний, отвечает на засушливое лето глубоким спадом. В этом случае основным фактором стабилизации урожаев сои является орошение и оптимизация технологий возделывания. В разработке технологий возделывания сои наиболее известны работы В. Б. Енкена, А. К. Лещенко, П. Е. Губанова, Ю. П. Мякушко, В. А. Коробко, В. Ф. Баранова, В. И. Заверюхина, А. А. Бабича и ряда других исследователей.

Кроме погодных условий на урожайность сои и сельскохозяйственных культур в целом сказывается возросшая в последние годы деградация почвенного покрова Краснодарского края в целом, связанная с экстенсивным ведением сельского хозяйства и неправильным применением систем обработки почвы и удобрений.

Краснодарский край обладает уникальными по плодородию черноземными почвами и является одним из крупнейших регионов России по производству сельскохозяйственной продукции.

В настоящее время почвенный покров края находиться в бедственном состоянии. Деградируют уникальные предкавказские черноземы. Эрозией поражены практически все пахотные земли. В крае площадь сельскохозяйственных земель, подвергшихся деградационным процессам, составляет около 1,5 млн га или 36,4 % от общей площади сельхозугодий в том числе водной эрозией в средней и сильной степени - 549,9 тыс. га.

В ходе использования черноземных почв края, площадь которых составляет 4 млн 805 тыс. га, зачастую не ведутся работы по восстановлению питательного баланса почвы, ее плодородия. Интенсивная эксплуатация черноземов Кубани привела к дисбалансу между потенциальным и эффективным плодородием. При систематическом внесении в почву удобрений она обогащается биофильными элементами и в то же время, вследствие постоянного отчуждения с урожаем органического вещества, происходит потеря гумуса, которая за последние годы превысила 30 % от исходного его содержания, причем не только в пахотном слое, но и по всему профилю. В связи с этим содержание гумуса в почве в среднем по краю снизилось на 40 %. Ученые ставят гумусное состояние почв на первое место как показатель их качественной оценки. С уменьшением содержания и запасов гумуса падает энергетический потенциал почвы и снижается ее плодородие. Количественный и качественные изменения гумуса наступают от неправильной эксплуатации почв. Это явление называется общим термином «выпаханность», суть которого состоит в преобладании процесса разложения гумуса над его накопле-

6

нием. Этот процесс сопровождался ухудшением агрофизического состояния, водного и воздушного режимов, уменьшением буферной способности, увеличением сопротивляемости почвообрабатывающим орудиям. Применение в таких случаях повышенных доз минеральных удобрений дает слабый эффект, значительно ухудшается при этом качество сельскохозяйственной продукции.

Из результатов обследования почвенного покрова следует, что за последние 40 лет на 10 % территории уменьшились площади малогумусных черноземов и увеличились соответственно слабогумусных. Этот процесс наиболее заметен на обыкновенных и выщелоченных подтипах черноземов. За такое же время уменьшились площади сверхмощных почв и увеличились площади мощных и среднемощных. В степной части Краснодарского края отчетливо прослеживается тенденция к увеличению площадей переувлажненных и заболоченных почв, что приводит к потере генетической принадлежности всех подтипов черноземов.

По итогам 2007 г. из общей посевной площади сельскохозяйственных организаций края, составляющей 2 млн 705 тыс. га, минеральные удобрения внесены на 1,554 млн га (57 %), что, по заключению специалистов департамента сельского хозяйства и перерабатывающего производства, не соответствует агротехническим требованиям по восстановлению плодородия почв. По сравнению с началом 90-х годов объемы внесения минеральных удобрений сократились в 3, органических - в 4 раза.

Мировой опыт показывает, что планировать и получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур, базируясь на возрастающей эксплуатации естественного плодородия, дальше нельзя. Это непременно приведет к прогрессирующему падению урожаев, значительному их колебанию по годам и другим негативным явлениям.

Соя как культура фитомелиорант играет немаловажную роль в восстановлении плодородия пахотных земель. В связи с этим возникла необходимость в разработке почвоохранных агроприемов восстановления и дальней-

7

шего повышения плодородия черноземов, обеспечивающие высокие и стабильные урожаи семян сои.

Основная цель исследований заключалась в разработке, изучении и научном обосновании агроприемов возделывания сои в травяно-зернопропашном севообороте, обеспечивающих сохранение плодородия почвы, улучшение ее агрофизических свойств, оптимизацию водного, воздушного и пищевого режимов, а также повышение продуктивности сои и увеличение экономической эффективности ее возделывания.

Для достижения цели на период 2007-2009 гг. были поставлены следующие задачи:

- изучить влияние системы основной обработки почвы и системы удобрения на содержание гумуса, агрофизические свойства почвы, водный, воздушный, пищевой режим чернозема выщелоченного староорошаемого деградированного в низменно-западинном arpo ландшафте;

- изучить зависимость роста, развития, формирования площади листьев, сухой и сырой массы, фотосинтетического потенциала сои от системы основной обработки почвы и удобрений;

- определить влияние изучаемых агроприемов на формирование структуры урожая и урожайность сои;

- рассчитать экономическую эффективность и дать биоэнергетическую оценку изучаемых агроприемов при выращивании сои.

Научная новизна и практическая значимость результатов исследований заключаются в том, что впервые в условиях низменно-западинного агро-ландшафта Краснодарского края в длительном стационарном многофакторном опыте на черноземе выщелоченном староорошаемом деградированном проведен мониторинг влияния системы основной обработки почвы и системы удобрения при возделывании сои в травяно-зернопропашном севообороте на плодородие почвы, рост, развитие и урожайность сои сорта Вилана. Установлены оптимальные системы основной обработки почвы и удобрения и научно обосновано применение данных систем, обеспечивающие сохранение

8

плодородия почвы, высокую продуктивность сои и увеличение экономической эффективности.

По результатам исследований хозяйствам центральной зоны Краснодарского края рекомендованы агроприемы возделывания сои, оказывающие положительное влияние на плодородие черноземов низменно-западинного аг-роландшафта, а также позволяющие повысить продуктивность этой культуры, снизив при этом материальные затраты на ее возделывание.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Влияние способа основной обработки на агрофизические свойства почвы

В наше время при непрерывном количественном росте факторов интенсификации усиливается взаимосвязь между ними, особенно таких систем, как севообороты, обработка почвы и применение удобрений. При этом обработка почвы выступает фактором, определяющим эффективность удобрений (а также гербицидов и пестицидов) и продуктивность севооборотов (34).

Посредством обработки почвы оказывается равное влияние на все стороны ее плодородия и на многие факторы, определяющие урожайность сельскохозяйственных растений. Основными задачами обработки почвы являются: создание оптимального структурного состава и сложения пахотного слоя; воздействие на протекающие в почве микробиологические процессы в необходимом направлении; уничтожение сорных растений, некоторых возбудителей болезней и вредителей сельскохозяйственных культур; заделка в почву растительных остатков и удобрении и их рациональное использование; сохранение почвы от водной и ветровой эрозии (63, 86).

Система обработки почвы в севообороте в значительной мере зависит от свойств почвы (ее механического состава, мощности пахотного слоя, состояния окультуренности); характера и степени засоренности поля сорными растениями; от того, какие сельскохозяйственные культуры и пары имеются в севообороте, каково их чередование, соотношение. Система обработки почвы зависит также и от системы удобрения в севообороте, погодных условий и некоторых других факторов. Вся система обработки почвы, все ее приемы должны строиться так, чтобы сберечь землю приумножить ее плодородие (86, 155).

Так использование обычного культурного плуга значительно изменяет показатели, характеризующие пахотный слой. Резко возрастает общая пороз-ность. После вспашки она может превышать 60-65 и более процентов. Объемный вес уменьшается до 0,8-0,9 г/см3. Уменьшается также до 50-55 % от всего объема пор величина капиллярной скважности (25, 155).

Своевременная зяблевая вспашка обеспечивает условия для повышения плодородия почвы и накопления в ней доступных для растений элементов питания, при этом к весне создается оптимальная плотность пахотного слоя в пределах 1,2-1,3 г/см3. В исследованиях проведенных на серых лесных почвах, после ранневесенней вспашки почва отличалась более благоприятным сложением в пахотном слое по сравнению с почвой, вспаханной осенью и весной. Объемная масса ее перед посевом яровых колебалась от 1,2 до 1,22 г/см3. При этом почва имела лучшее соотношение пор, занятых водой и воздухом (45).

С другой стороны отвальная обработка усиливает аэрацию почвы и минерализацию органического вещества, ведущих к постепенному уменьшению содержания гумуса. В первую очередь снижается содержание наиболее подвижных форм органического вещества, со временем гумус становится консервативным, трудно мобилизуемым. Поэтому разработка эффективных способов повышения плодородия черноземов становится все более актуальной проблемой (34, 56, 96, 142).

Наблюдения Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии показали, что в результате сельскохозяйственного использования пашни относительное снижение содержание гумуса по сравнению с целинным участком в слое почвы 0-40 см составило 38,3-42,8 %. Уменьшение запасов гумуса на пашне обусловлено, с одной стороны, низким поступлением свежего органического вещества в почву, с другой - усилением минерализации не только органического вещества, но и собственно гумусовых соединений вследствие обработки. При закладке опыта содержание гумуса в слое почвы 0-40 см в варианте с отвальной обработкой в среднем достигало 5,0 %,

il

по окончании первой ротации севооборота - 4,81 %, а к моменту прохож