Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние сидератов на плодородие черноземных почв и продуктивность севооборота в степном Заволжье

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние сидератов на плодородие черноземных почв и продуктивность севооборота в степном Заволжье"

На правах рукописи УДК 631.874: 631.452: 631.445.4: 631.559 (470.40/. 43)

ПРОНИНА ОЛЬГА ВИКТОРОВНА

ВЛИЯНИЕ СИДЕРАТОВ НА ПЛОДОРОДИЕ ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТА В СТЕПНОМ ЗАВОЛЖЬЕ

06.01.01. - общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Кинель - 2005

Диссертационная работа выполнена в Самарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства им. Н.М. Тулайкова

Научный руководитель: заслуженный работник

сельского хозяйства РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Чуданов Иван Андреевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Морозов Владимир Иванович;

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Подскочая Ольга Ивановна

Ведущая организация - Поволжский НИИСиС им. П.Н.Константинова

Защита состоится 20 сентября 2005 года в Ю00 час. на заседании диссертационного совета Д.-220.058.01. при Самарской государственной сельскохозяйственной академии.

Адрес: 446442, Самарская область, г. Кинель, п. Усть-Кинельский, Самарская ГСХА, диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии. Автореферат разослан « 18 » августа 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, профессор ^—/ 1 Марковская Г.К.

•гоом 13*47

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Ак1уальнос1ь исследований. Интенсификация сельскохозяйственного произю детва, выражающаяся в росте технической оснащенности, необоснованно широюм использовании минеральных удобрений и пестицидов, не тольмэ позволила увеличить урожайность сельскохозяйственных гультур,но и ускорила проявление отрицательных последствий. Все это привело к нежелательным изменениям в агроэкосистемах и, в конечном итоге,разрушило структуру природных биоценозов, ухудшило экологическую обстано вг^ из-за загрязнения почвы, огружающей федыи биосффы.

Экономические трудности пфеходного Пфиода обострили дру1ую проблему. Высокие цены на минфальные удобрения и болыыие топливно-энфгетические затраты, связанные с внесением органики, при незначительном росте цен на сельскохозяйственную продукцию привели к резкому снижению объема внесения удобрений.

В сложившихся условиях наибольшую актуальность приобретают биологазированные приемы и технологии возделывания ►ультур и воспроизводства почвенного плодородия как наиболее ресуроо- и энфго-экономичные. Одним из наиболее доступных и практически неиспользуемых резфвовбиологизации является сидфация.

Исследования по данной теме являются составной частью проблемы «Влияние биологических факторов и обработки почвы на плодородие чфноземных почв в полевых севооборотах» и выполнены в соответствии с тематическим планом ночных исследований лаборатории обработки почвы Самарского НИИСХ.Номф го суд ар ственной р егистр ации 01 96Й010527.

Цель исследований. Изучить влияние сид фагов, способов их измелвдения и заделки на элементы эффективного плодородия почвы и урожайность сельскохозяйственных гультур в коротноротационном зфнопароюм севообороте Степного Заволжья.

Задачи исследований:

- определить наиболее эффективные однолетние сидфальные культуры и их смеси, а также установить рациональный способ измелиения и заделки их в почву;

- изучить влияние биогенных факторов на агрофизические, агрохимические и биолошческиепоказатели плодородия почвы;

- усганошть влияние изучаемых агроприемов на продуктивность сельскохозяйственных культур в зфнопароюм севообороте;

- рассчитать экономическую и биоэнфгетичесьую эффективность возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте в зависимости от сид фата, споооба его измепьненияи заделки в почву.

Научная новизна. Впфвые в условиях степной части Среднего Поволжья проведены исследования по использованию сидфальных паров под яровые зфновые культуры в коротноротационном севообороте. Проведена фавнителшая оценка продуктивности однолетних культур и их смесей для применения в качестве сид фагов, ряу ^¡птяны г-ппррбн поптчпвин Их к

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА | СП«т«

* о» ж*

зацепке в почву, реюмендовалы способы основной обработки почвы в севообороте. Установлено влияние агротехнических приемов на элементы эффективного плодородия почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка сидерации в зернопаровом севообороте.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Наиболее эффективными сидерапьными культурами являотся смесь подсолнетни к+горох+о вес и фацелия, обеспечивающие наибольшее поступление в почву биофильных элементовпитания.

2. Глубокая заделка сидеральных культур на фоне предварительного измельчения или дисмэвания способствует улучшению основных показателей плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

3. С учетом изменения энергии гумуса энергетически целесообразнее применять в сею обороте глубо^ю заделу сид фатов в сочетании с пр ец варител ьн ым измел ьн ени ем или диско вани ем био массы.

Практическая значимость работы. Сидеральные пары в условиях Среднего Поволжья рекомендуются для по сева по нимозимых культу р. Однако применение сидералшых паров под озимые в степных районах Среднего Поволжья в большинстве случаев не оправданно и может носить только факультативный характер. В связи с этим, внедрение разработанных приемов подбора однолетних ьультур, способов подготовки и заделки в поч^г дает возможность товаропроизводителям использовать их для выращивания сильных сортов яроюй мягкой пшеницы с высоким качеством продукции, сохраняя при это м п лодороди е ч ер но земн ых почв.

Реализация результатов исследований. Экспериментальные данные прошли производственную проверку в ОПХ «Центральное) Самарсюго НИИСХи внедрены на площади 350 га.

Апробация работа и публикации. Основные вопросы диссертации докладывались на ученом совете Самарсюго НИИСХ (1996, 1997, 1998, 1999 гг.), на ночной конференции професоорсю-преподавател ьского состава, аспирантов и научных работник)в Самарской ГСХА в 1997 году, на Междунфодной научно-практической конференции, посвященной 80-лешю ТатНИИСХ в2000 году.

По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.

Материалы диссертации использовались в ночной разработке «Ночные основы современных систем земледелия и ресурсо-энер го сберегающих технологических комплексов возделывания сегтьсиэхозяйственных культур в Среднем Поволжье», которая была награждена дипломом РАСХН за лучшую завершенную научную разработку по отделению растениеводство по итогам 2001 года.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 141 странице машинописного текста, включает 39 таблиц, 5 рисунюв и 37 приложений. Библиографический список содержит 354 источника, в т.ч. 8 зарубежных авторов.

. я г ' ■ *

i л : ..

-чМ«-»." ! ; , rS ■•»- «v-

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Почвенные и погодные условия. Исследования проводились в 19951998 гг. на полях лаборатории обработки почвы Самарского НИИСХ.

Почва опытного участка представлена черноземом обыкновенным террасовым слабогумусированным среднемощным тяжелосуглинистым со следующей агрохимической характеристикой пахотного слоя: содержание гумуса 3,5-4,0%, легкогидролизуемого азота 2,52-3,36 мг/кг почвы, подвижного фосфора 11,6-15,4 мг/на 100 г почвы, обменного калия 10,8-21,5 мг/на 100 г почвы, сумма поглощенных оснований 24,0-31,0 мг/экв на 100 г почвы, гидролитическая кислотность 1,7-2,1 мг/экв на 100 г почвы. Поглощающий комплекс насыщен кальцием и магнием, соотношение между которыми составляет 4-3:1.

Годы проведения исследований характеризовались различными погодными условиями, что позволяет объективно оценить изучаемые агроприемы.

По тегатообеспеченности и количеству осадков 1995 и 1998 гг. характеризовались как острозасушливые (ГТК за период май-август составил 0,4 и 0,2 соответственно), 1996 г. - засушливый (ГТК - 0,5), 1997 г. отличался большим количеством осадков (143% среднемноголетнего значения) и температурным режимом близким к норме.

Методика исследований и схема опыта. Исследования проводились в четырехпольном зернопаровом севообороте с чередованием культур: пар сидеральный (занятый), яровая пшеница, ячмень, овес.

В качестве парозанимающих использовали следующие культуры: 1 - подсолнечник+овёс+горох, 2 - овёс+рапс, 3 - суданская трава+вика, 4 - фацелия и 5 - рапс.

Перед заделкой зеленой массы в почву (фаза полного цветения), согласно схеме опыта осуществлялись следующие операции:

- измельчение сидератов КИР-1,5 - фон1;

- дискование сидератов БДТ-7 - фон II;

- прикатывание сидератов ЗККШ-6,0 - фон III.

Затем производили заделку зеленой массы:

по I и II фону накладывались следующие варианты -

1 - заделка двухъярусным плугом ПНЯ-4-40 на 25-27 см;

2 - заделка обычным плугом ПЛН-5-35 на 25-27 см;

3 - заделка плугом ПРУН-8-40 на 10-12 см; по III фону -

1 - заделка двухъярусным плугом ПНЯ-4-40 на 25-27 см;

2 - заделка обычным плугом ПЛН-5-35 на 25-27 см.

Контролем служил занятый пар, в котором зеленая масса скашивалась и увозилась с поля, а пожнивно-корневые остатки заделывались плугом ПЛН-5-35 на 25-27 см.

Повторность опыта трехкратная. Размер делянок 600 м2, учетная площадь

60 м2.

Агротехника возделывания сельскохозяйственных культур была общепринятой для зоны Среднего Поволжья. Весной проводили покровное боронование БЗСС-1,0 и предпосевную культивацию на глубину заделки семян КПС-4 с одновременным боронованием. Посев осуществлялся на глубину 6-8см сеялкой С3-3,6 с последующим прикатыванием катками ЗККШ-6А. В фазу кущения на всех вариантах опыта применяли гербицид 2,4 Д-аминная соль в дозе 1 кг/га д.в. Уборку урожая проводили комбайном «Сампо 500». Основная обработка под зерновые культуры выполнялась комбинированным почвообрабатывающим агрегатом ОПО-4-25 на 10-12 см.

В опыте возделывались районированные сорта: яровая пшеница -Тулайковская 1, ячмень - Прерия, овес - Аллюр.

В опыте проводились следующие наблюдения и учеты:

1. Структурно-агрегаггный анализ - по методу Н.И. Саввинова, по слоям почвы 0-10,10-20 и 20-30 см.

2. Объемная масса почвы - методом режущих колец перед посевом и уборкой по слоям 0-10,10-20 и 20-30 см.

3. Общая пористость и пористость аэрации - расчетным методом.

4. Влажность почвы - термостапно-весовым методом в 3 срока: во время посева, перед уборкой и перед устойчивым замерзанием почвы на глубину 1 м послойно через 10 см.

5. Подвижные формы азота, фосфора и калия определяли во время посева и перед уборкой сельскохозяйственных культур по слоям 0-10, 10-20 и 20-30 см. Нитраты по методу Грандваль-Ляжу с дисульфофеноловой кислотой, подвижный фосфор по Ф.В. Чирикову колориметрированием, обменный калий-по Ф.В. Чирикову, на пламенном фотометре. Нитрификационная способность определялась по методу Кравкова.

6. Целлюлозоразлагающая способность определялась методом льняных полотен по Вострову и Петровой в слое почвы 0-30 см в период всходов (экспозиция 20,40 и 60 дней).

7. Учет засоренности посевов зерновых культур проводился перед уборкой количественно-весовым методом, предложенным Б.М. Смирновым.

8. Баланс гумуса рассчитывался по азоту по методике Н.И. Прелцера, И.Е. Голубевой, П.Ф. Янишевского.

8. Учет урожайности зеленой массы сидератов проводился учетными площадками по 6 м2 по всем сидеральным культурам в пятикратной повторности, в фазу полного цветения.

9. Определение массы пожнивно-корневых остатков сидератов проводилось методом почвенных монолитов по Н.В. Станкову в слое 0-30 см.

10. Химический анализ зеленой массы - по ГОСТу 26213-91, химический состав корней - по ГОСТу 30504.

11. Учет урожая зерновых культур осуществлялся прямым комбайнированием комбайном «Сампо-500».

12. Качество урожая. Определялись физические показатели качества (масса 1000 зерен и натура) сельскохозяйственных культур, а в зерне яровой пшеницы также содержание протеина по методу Къельдаля и сырой клейковины по ГОСТу 27839-88.

13. Расчет экономической эффективности производился по технологическим картам и нормативным справочникам в ИВЦ Самарского НИИСХ по ценам, сложившимся на 01.09.98.

14 Биоэнергетическая оценка рассчитывалась в соответствии с методикой В.М. Володина по оценке эффективности систем земледелия на биоэнергетической основе.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Особенности формирования агрофитоцеиозов сидеральных культур в условиях Степного Заволжья. В нашей зоне имеются большие потребности и возможности широкого возделывания сидератов. Их эффективность обусловлена, прежде всего, правильным выбором культуры и технологии использования.

В засушливых условиях Среднего Поволжья продуктивность сидеральных культур зависела не только от их биологических особенностей, но и от влагообеспеченности вегетационного периода. В острозасушливом 1995 году урожайность зеленой массы сидератов не превышала 8,0 т/га, тогда как во влажном 1997 году она достигала 24,33 т/га.

В среднем за годы исследований наиболее высокие и стабильные урожаи обеспечила трехкомпонентная смесь подсолнечника с горохом и овсом -16,06 т/га (табл. 1).

Таблица 1

Урожайность сидеральных культур и поступление биофильных элементов питания в почву, 1995-1997 гг.

Сидеральные культуры Урожайность зеленой массы, т/га Выход абсолютно-сухой массы, т/га Поступает в почву элементов питания, кг/га Эквивалентно полуперепревшему навозу, т/га

N Р205 К20 всего

Навоз, 20 т/га — 6,0 84,0 44,0 102,0 230,0 20,0

Подсолнечник+ 16,06 6,54 77,1 28,3 140,3 245,7 21,4

горох+овес

Овес+рапс 11,78 5,29 64,5 22,7 97,2 184,4 16,0

Вика+судан- 12,05 5,65 67,4 23,1 122,4 212,9 18,5

ская трава

Фацелия 12,63 6,06 73,3 31,4 150,4 255,1 22,2

Рапс 11,06 4,74 63,2 24,6 101,0 188,8 16,4

Наименьшая урожайность отмечалась у рапса вследствие сильного поражения всходов крестоцветными блошками, что значительно ослабляло дальнейший рост и развитие культуры

После возделывания сидеральных культур, в почву поступало 4,74— 6,54 т/га сухого органического вещества (наземная часть+пожнивно-корневые остатки). Наибольшее поступление органики, как по отдельным годам, так и в среднем за 3 года исследований обеспечила трёхкомпонентная смесь подсолнечника с горохом и овсом.

Для оценки действия зеленых удобрений определялись химический состав и содержание элементов минерального питания, оставляемых сидератами последующим культурам.

В целом, по накоплению трёх основных элементов питания, лучшими из сидеральных культур были смесь подсолнечника с горохом и овсом - 245,7 кг/га (в т.ч. азота - 77,1, фосфора - 28,3, калия -140,3) и фацелия - 255,1 кг/га, (в т. ч. азота - 73,3, фосфора - 31,4 и калия - 150,4 кг/га), что по сумме элементов питания было эквивалентно внесению 21,4 и 22,2 т/га навоза соответственно. Остальные сидеральные культуры накопили от 188,8 до 212,9 кг/га, что эквивалентно 16,4-18,5 т навоза.

Влияние сидеральных культур, способов их измельчения и заделки на элементы эффективного плодородия и урожайность сельскохозяйственных культур

Структурно-агрегатный состав почвы. В среднем за 19961998 гг. общее содержание макроагрегатов в 0-30 см слое почвы перед посевом яровой пшеницы было довольно высоким, 65,9-71,7%, по всем вариантам опыта, что указывает на хорошие структурные качества черноземных почв.

Содержание макроагрегатов по сидеральному пару было выше на 1,55,8% по сравнению с занятым. При этом наблюдалось уменьшение содержания пылевидной фракции, что объясняется агрегацией частиц органическими соединениями, образующимися при разложении биомассы.

Отмечалась тенденция повышения содержания агрономически ценной фракции на фоне предварительного дискования зеленой массы БДТ-7. Количество макроагрегатов было несколько выше при локальной заделке биомассы как в верхнюю часть на 10-12 см ПРУН-8-40, так и в нижнюю часть пахотного слоя на 25-27 см ПНЯ-4-40. Следует заметить, что независимо от вида пара, способов измельчения и заделки сидерата почва опытного участка оказалась устойчивой к дефляции, так как содержание агрегатов >1 мм в слое 0-5 см составляло 62,7-70,6%.

В конце ротации севооборота перед уборкой овса содержание макроагрегатов уменьшилось на 1,4-5,2% и различия между вариантами были незначительными.

Объемная масса пахотного слоя почвы. Весной, перед посевом яровой пшеницы, плотность почвы в слое 0-30 см изменялась по вариантам опыта от 1,01 до 1,09 г/см3. Верхний слой почвы был оптимально рыхлым (0,96-1,04 г/см3) по всем изучаемым вариантам, что обеспечило хороший контакт между почвой и семенами и дружное их прорастание.

Более рыхлое сложение в весенний период, как в отдельные годы, так и в среднем за 1996-1998 гг. отмечалось при глубокой заделке измельченной сидеральной массы и составило 1,01-1,05 г/см3.

При мелкой заделке органической массы плотность 0-30 см слоя почвы была на уровне с контролем - 1,07 и 1,09 г/см3. На этих вариантах прослеживалась тенденция разрыхления верхней части пахотного слоя и уплотнения нижней, но замена вспашки лемешным лущением не приводила к переуплотнению необрабатываемого слоя почвы.

В конце вегетации яровой пшеницы произошло увеличение объемной массы до 1,07-1,12 г/см3 и почва восстановила свою равновесную (естественную) плотность.

Перед посевом ячменя, второй культуры после пара, плотность сложения 0-30 см слоя почвы колебалась по вариантам опыта от 1,04 до 1,11 г/см3. Положительное влияние сидератов на изменение плотности сложения пахотного слоя в последействии, было выражено слабо.

При заделке сидератов на глубину 10-12 см отмечалось некоторое увеличение плотности, до 1,10 и 1,11 г/см3, что на 0,03 и 0,04 г/см3 превышало контроль, при этом наблюдалось увеличение объемной массы в слое 10-30 см.

Под действием природных факторов к моменту уборки ячменя произошло уплотнение пахотного слоя почвы на 0,02-0,09 г/см . Плотность почвы независимо от вариантов заделки составила 1,09-1,17 г/см3.

Влажность почвы. Наблюдения за изменением водного режима почвы во время посева яровой пшеницы при использовании различных сидеральных культур выявили преимущество по влагонакоплению на вариантах, где в качестве сидерата применяли трехкомпонентную смесь подсолнечника с горохом и овсом.

Анализ изменения содержания доступной влаги в почве в зависимости от способа заделки зеленого удобрения показал (табл. 2), что в осенний период вплоть до устойчивого замерзания почвы наибольшее количество доступной влаги в метровом слое накапливалось на вариантах с заделкой зеленой массы двухъярусным плугом - 69,6-76,7 мм. Разница с контролем составила 9,216,3 мм.

Более интенсивному впитыванию талых вод в весенний период способствовали варианты глубокой заделки биомассы, что обеспечило создание больших запасов влаги в нижних слоях почвы. Лучшие условия влагообеспеченности складывались на фоне предварительного измельчения или дискования зеленой массы. Запашка сидератов после их прикатывания была менее эффективной по влагонакоплению, количество влаги в метровом слое

почвы повысилось лишь на 6,6-9,5 мм и составило 86,9-89,8 мм против 80,3 мм на контроле.

Наименьшее количество влаги, 75,4 и 79,5 мм, было накоплено на вариантах мелкой заделки сидеральных культур.

Запасы влаги, сохранившиеся после уборки яровой пшеницы, в большей степени определялись погодными условиями вегетационного периода.

Таблица 2

Динамика содержания доступной влаги в почве (мм) в посевах яровой пшеницы, 1996-1998 гг.

Варианты Перед устойчивым замерзанием почвы Весной во время посева Осенью перед уборкой урожая

опыта слой почвы, см

0-30 0-100 0-30 0-100 0-30 0-100

Контроль 36,1 60,4 23,8 80,3 3,6 15,2

Ф-1 В-1 41,9 75,1 26,9 103,1 7,1 30,2

В-2 36,0 59,5 23,2 94,9 6,1 21,5

В-3 38,1 64,0 24,7 75,4 6,1 31,3

НСРм 6,8... 10,1 10,4... 14,1

Контроль 36,1 60,4 23,8 80,3 3,6 15,3

Ф-И В-1 40,8 76,7 28,5 101,9 6,4 21,9

В-2 36,9 65,2 27,6 100,3 8,1 26,4

В-3 36,0 62,4 27,0 79,5 6,0 27,4

HCPos 8,1...13,7 13,1...16,3

Контроль 36,1 60,4 23,8 80,3 3,6 15,2

Ф-Ш В-1 38,0 69,6 25,3 89,8 4,6 18,4

В-2 37,1 61,2 23,1 86,9 4,3 14,4

HCPos 9,0...17,7 4,5...14,3

Примечание: сидерат - подсолнечник+горох+овес

Зеленое удобрение снижало непроизводительные потери воды на испарение и улучшало использование влаги растениями. Удобренная пшеница расходовала меньше воды на образование единицы продукции (зерна), что имеет важное значение в рациональном использовании влаги в засушливых районах Степного Заволжья. Если на формирование 1 т яровой пшеницы по занятому пару в среднем за 3 года исследований затрачивалось 1,27 мм влаги, то по сидеральному пару (подсолнечник + горох + овес) - 1,01-1,18 мм, что снижало ее расход на 7,1-20,5% соответственно.

Наблюдение за влагонакоплением в звене севооборота (яровая пшеница-ячмень-овес) показало (табл. 3), что в засушливом 1995 году, после заделки органической массы в почву, интенсивность испарения была выше на вариантах глубокой заделки сидератов, и содержание доступной влаги находилось на уровне с контролем. Преимущество в накоплени осенних осадков, 13,1 мм, обеспечила мелкая заделка. Последействие глубокой заделки

зеленого удобрения было более заметным на второй культуре севооборотного звена. Сентябрьские осадки, превышающие среднемноголетнюю норму, лучше усваивались на этих вариантах. Уровень запасов влаги был на 16,1-20,4 мм выше контроля. При этом наблюдалась тенденция преимущества усвоения осенних осадков на варианте двухъярусной заделки биомассы, сохранившаяся и на овсе.

Таблица 3

Динамика содержания доступной влаги (мм) в метровом слое почвы в севооборотном звене, 1995 ... 1998 гг.

Культура Период наблюдений Варианты опыта НСР0,05

Контроль Фон I

В-1 В-2 В-3

Яровая Перед устойчивым замерзанием почвы 34,1 30,9 27,4 47,2 6,8

пшеница Весной во время посева 55,1 64,3 68,8 54,3 10,4

Ячмень Перед устойчивым замерзанием почвы 60,7 81,1 76,8 65,3 12,8

Весной во время посева 117,3 133,8 130,5 115,5 9,8

Овес Перед устойчивым замерзанием почвы 97,6 115,2 102,1 96,7 4,7

Весной во время посева 81,8 92,5 83,9 73,1 7,9

Примечание: сидерат - подсолнечник + горох + овес

Глубокая заделка измельченной зеленой массы обеспечила лучшее впитывание талых вод в весенний период. В результате на посевах яровой пшеницы дополнительно накопилось 9,2-13,7 мм влаги, а ячменя - 13,216,5 мм. На третьей культуре севооборотного звена достоверное увеличение влагозапасов в метровом слое почвы отмечалось только при двухъярусной вспашке. Мелкая заделка биомассы на 10-12 см обеспечила накопление влаги по яровой пшенице и ячменю на уровне с контролем, тогда как по овсу этот вариант уступал ему на 8,7 мм.

Баланс гумуса. Результаты расчета баланса гумуса в зависимости от сидерата, в среднем, за ротацию зернопарового севооборота показали, что вследствие большей продуктивности культур в севообороте при использовании трехкомпонентной смеси подсолнечник+горох+овес, вынос азота с урожаем по этому варианту был наибольшим - 114,7 кг/га. С увеличением выноса азота объем минерализации также возрастал и составил 1522,0 кг/га, с превышением над другими сидератам на 44,5-229,2 кг/га. Минимальные потери гумуса почвы (1292,8 кг/га) отмечались при использовании в качестве сидерата рапса.

Расчетная масса новообразованного гумуса в севообороте с учетом поступившего в почву энергетического материала сидератов и растительных

остатков возделываемых культур составила 1398,1-1652,4 кг/га, с максимальным количеством при использовании смеси подсолнечника с горохом и овсом й'фацелии.

Сопоставление расхода и прихода гумуса в севообороте выявило, что баланс органического вещества с более высоким префицитом, 195,0 кг/га, сложился при использовании в качестве сидерата фацелии.

Расчет баланса гумуса в зависимости от способов измельчения и заделки сидератов (в среднем) показал (табл. 4), что за ротацию севооборота наибольшее количество азота выносилось при глубокой заделке зеленой массы, с максимальными значениями на вариантах, где сочеталось предварительное измельчение или дискование биомассы с последующей глубокой двухъярусной ,

заделкой (110,5 и 116,3 кг/га против 99,5 кг/га на контроле). Вынос азота с урожаем сельскохозяйственных культур при мелкой заделке сидератов был на уровне контрольного варианта.

Таблица 4

Баланс гумуса за ротацию зернопарового севооборота в зависимости от способов измельчения и заделки сидерата, 1995... 1998 гг.

Вариант опыта Вынос N с урожаем, кг/га Минерализация гумуса почвы, кг/га Новообразование гумуса, кг/га Баланс гумуса ±, кг/га

всего в т.ч. из почвы из растительных остатков из сидератов всего

Кошроль 99,5 66,9 1337,2 1118,3 197,2 1315,5 -21,7

Ф-1 В-1 116,3 78,2 1563,2 1189,3 386,2 1575,5 +12,3

В-2 109,0 73,3 1466,4 1152,1 386,2 1538,3 +71,9

В-3 102,5 71,2 1423,4 1120,3 386,2 1506,5 +83,1

Ф-Н В-1 110,5 74,3 1485,8 1174,7 386,2 1560,9 +75,1

В-2 107,7 72,3 1446,4 1162,9 386,2 1549,1 +102,7

В-3 97,0 67,4 1348,2 1091,6 386,2 1477,8 +129,6

Ф-Ш В-1 104,1 70,0 1399,6 1140,4 386,2 1526,6 +127,0

В-2 104,4 70,2 1403,6 1145,8 386,2 1532,0 +128,4

Дегумификация по сидеральному пару была на 11,0-226,0 кг/га больше чем по занятому.

Минимальное образование гумуса из пожнивно-корневых остатков сельскохозяйственных культур отмечалось по занятому пару - 1315,5 кг/га, в результате баланс органического вещества сложился с дефицитом 21,7 кг/га. В севообороте с сидеральным паром отмечался положительный баланс. Воспроизводство гумуса превысило объемы минерализации на 12,3-129,6 кг/га, с наибольшими значениями - на вариантах глубокой заделки в сочетании с прикапыванием сидератов и при мелкой заделке с предварительным дискованием биомассы.

Биологическая активность почвы. В среднем за 1996-1998 гг. применение зеленого удобрения оказало положительное влияние на активизацию деятельности почвенной микрофлоры. Наибольшая убыль веса пластин в посевах яровой пшеницы через 60 дней экспозиции отмечалась при глубокой заделке измельченной растительной массы двухъярусным плугом (17,7-21,6%) с превышением контроля на 1,8-4,3%. Разложение льняного полотна по этому варианту было примерно одинаковым (за исключением рапса) по всем сидеральным культурам. Это свидетельствует о том, что сидераты действуют не только как дополнительный источник питательных веществ для растений, но и как регулятор почвенно-микробиологических процессов.

Наблюдение за биологической активностью почвы в посевах ячменя 1997-1998 гг. показало, что повышение интенсивности разложения целлюлозы на удобренных вариантах отмечалось и на второй год после внесения. Однако напряженность процесса по годам исследований (за 40 дней экспозиции) в сравнении с яровой пшеницей была несколько ниже, что связано с ослаблением влияния удобрения.

Нередко о потенциальном богатстве почвы судят по ее нитрификационной способности. Во время посева яровой пшеницы нитрификационная способность 0-30 см слоя почвы по различным сидеральным предшественникам составляла 118,6-143,5 мг/кг, с наибольшими значениями при использовании трехкомпонентной смеси подсолнечника с горохом и овсом против 114,8-118,9 мг/кг на контроле.

Наиболее интенсивно процесс нитрификации протекал на вариантах с глубокой заделкой зеленой массы сидератов. Потенциальная способность почвы к нитратонакоплению при мелкой заделке оставалась на уровне с контрольным вариантом, за исключением предшественника -подсолнечник+горох+овёс.

На второй культуре после пара, ячмене, нитрификационная способность в целом по различным сидератам и вариантам заделки несколько снизилась по сравнению с яровой пшеницей. Преимущество оставалось за глубокой двухъярусной заделкой биомассы.

Питательный режим почвы. Органическое вещество сидератов способствовало активизации деятельности почвенной микрофлоры и увеличивало содержание Ж)3, Р2О5 и К20 в посевах яровой пшеницы. Максимальное содержание нитратов и обменного калия наблюдалось при заделке биомассы подсолнечника в смеси с горохом и овсом (табл. 5).

Помимо внесения удобрения, посредством которых осуществляется мобилизация элементов минерального питания для растений, на ход микробиологических и биохимических процессов большое влияние оказали способы его заделки.

Лучшие условия увлажнения и аэрации пахотного слоя почвы при глубокой заделке зелёного удобрения активизировали деятельность нитрифицирующих бактерий, что привело к усилению процесса нитрификации.

Содержание нитратов на вариантах глубокой заделки в начале вегетации яровой пшеницы было более высоким по всем сидеральным предшественникам в сравнении с контролем.

Заделка сидератов на 10-12 см из-за быстрого пересыхания верхнего слоя почвы незначительно увеличивала содержание N03. По различным сидератам его количество повысилось на 1,3-7,4 мг/кг почвы.

В начале вегетации яровой пшеницы значительных закономерных изменений в накоплении обменного калия и подвижного фосфора в зависимости от способов заделки сидеральных культур установлено не было.

Последействие зелёного удобрения отмечалось и на второй культуре после пара.

Наибольшее содержание Ы03 в пахотном слое почвы отмечалось по таким сидератам как фацелия и трехкомпонентной смеси подсолнечника с горохом и овсом и составило соответственно 30,2 и 27,9 мг/кг почвы. Более высокое содержание азота по этим сидератам объясняется большим его поступлением с зелёной массой этих культур, запаханной в паровом поле.

Глубокая заделка зелёной массы двухъярусным плугом с размещением удобренной прослойки в нижней части пахотного слоя способствовала замедленному разложению органики. Содержание нитратов на этом варианте по различным сидератам увеличилось на 0,5-8,6 мг/кг почвы. Последействие глубокой заделки сидеральных культур обычным плугом обеспечило преимущество в нитратонакоплении только по подсолнечнику в смеси с горохом и овсом и вике с суданской травой. Количество нитратного Ж>3 увеличилось на 4,2 и 5,2 мг/кг почвы соответственно.

Содержание нитратов в начале вегетации ячменя на варианте с мелкой заделкой органики находилось на уровне с контролем.

При различных вариантах заделки зелёного удобрения каких-либо закономерных изменений в накоплении подвижных форм фосфора и калия в начале вегетации ячменя выявлено не было.

Варианты глубокой заделки зелёного удобрения сохраняли преимущество в накоплении элементов питания и в начале вегетации овса.

Дискование и измельчение зелёной массы создавало лучшие условия для накопления нитратов как на яровой пшенице так и на ячмене, по сравнению с фоном, где сидераты перед заделкой только прикатывались.

Способы заделки зелёного удобрения привели к значительным изменениям в распределении элементов минерального питания не только в среднем по пахотному слою, но и по отдельным слоям почвы. При заделке органической массы в нижнюю часть пахотного слоя ПНЯ-4-40 отмечалось увеличение содержания нитратов, обменного калия и подвижного фосфора в этом слое по сравнению со слоем 10-20 см.

Распределение биомассы сидеральных культур по всему пахотному слою почвы при работе плуга ПЛН-5-35 способствовало постепенному снижению питательных элементов по мере углубления, тогда как мелкая заделка зелёной массы сидератов привела к дифференциации содержания элементов питания в 0-30 см слое почвы.

Таблица 5

Содержание питательных веществ (мг/кг почвы) в слое 0-30 см в период посева яровых культур

Вариант опыта Сидеральные культуры

подсолнечник+ горох+овес овес+рапс вика+суданская трава фацелия рапс

ЫОз Р2Оз К20 N03 Р205 К20 ЫОз Р2О5 К2О ЫОз Р205 к20 ЫОз Р205 К20

Яровая пшеница, 1996-1998 гг.

Контроль 22.8 155,0 149,1 31.9 162,8 173,0 29,7 167,7 188,4 27,2 173,1 179,2 19,3 159,1 144,6 29,3 177,0 164,4 25,9 170,4 167,2 22,2 173,4 170,8 23,2 157,5 132,5 29,0 172,7 144,0 30.4 167,6 149,3 24.5 164,8 137,8 23.4 156,6 148,9 29.5 162,6 152,0 28,4 163,8 160,6 28,4 177,8 153,0 21,8 147,8 150,1 27,6 150,8 157,9 28,3 149,2 150,9 24,6 153,2 153,4

Ф-1 В-1

В-2

В-3

Ячмень, 1997-1998 гг.

Контроль 19,9 150,5 138,9 27,9 171,5 160,7 24,1 145,0 147,2 20,6 150,0 155,9 21,4 151,8 162,7 24.1 160,7 164,4 20,6 145,5 123,7 22.2 151,9 133,7 20.5 154,0 135,7 21,0 163,9 155,7 25,7 164,7 143,0 19.6 157,0 136,5 21,6 161,5 122,0 30.2 163,7 136,0 20,9 173,7 150,0 21.3 166,9 139,9 22.3 140,8 147,5 23.4 147,5 127,0 22,3 157,3 133,3 20.5 151,9 137,2

Ф-1 В-1

В-2

В-3

Засоренность посевов. Перед уборкой урожая отмечалась слабая степень засоренности посевов яровой пшеницы. Численность сорняков изменялась по вариантам опыта от 6,2 до 15,2 шт./м2. Количество многолетних не превышало 15,7-37,8% от общего их числа, что соответствовало 1,13,4 шт./м2. Воздушно-сухая масса сорных растений в посевах яровой пшеницы составляла 3,4-11,4 г/м2, на долю многолетних сорняков приходилось 40,461,7% от общей массы.

На фонах предварительного измельчения и дискования зеленой массы отмечалось преимущество двухъярусной заделки. Количество сорняков по этому варианту уменьшилось на 16,2-18,9%, а их масса на 6,1-42,4%, по сравнению с контролем.

При запашке зеленой массы сидеральных культур после ее прикатывания рабочие органы плуга часто забивались, и качество вспашки заметно снижалось. Этим объясняется некоторое увеличение засоренности по этому фону (на 5,4%) при работе двухъярусного плуга.

Перед уборкой яровой пшеницы засоренность посевов на вариантах мелкого лемешного лущения почвы возрастала как по количеству сорняков (на 48,6-105,4%), так и по воздушно-сухой массе (на 57,6-72,6%).

В посевах культур севооборотного звена прослеживалась положительная тенденция в подавлении сорной растительности на вариантах с глубокой запашкой зеленой массы, наибольшая засоренность посевов зерновых культур отмечалась на вариантах мелкой заделки сидератов.

В завершающем поле севооборота наблюдалось изменение количественного соотношения малолетних и многолетних сорняков, где на долю последних приходилось 39,7-100%.

Урожайность сельскохозяйственных культур. Максимальная урожайность яровой пшеницы была получена при использовании на зеленое удобрение трехкомпонентной смеси - подсолнечник+горох+овес (табл. 6). Использование в качестве сидерата смеси подсолнечника с горохом и овсом, а также фацелии обеспечило получение наибольших прибавок зерна по сравнению контролем.

Наиболее высокий выход зерна яровой пшеницы отмечался по вариантам глубокой заделки зеленой массы. Прибавки зерна по сравнению с контролем составили по фону с измельчением биомассы в среднем по сидератам 0,13-0,24 т/га или 7,8-14,5%, по фону дискования - 0,26 т/га или 15,5-15,8%. Заделка зелёного удобрения после предварительного прикатывания была менее эффективна, вследствие снижения качества обработки и ухудшения водного и пищевого режимов почвы. В результате разница с контролем была несколько ниже, чем по другим фонам и в среднем равнялась 0,11-0,19 т/га или 5,6-10,4%.

Мелкая заделка в среднем по сидеральным культурам обеспечила увеличение урожайности яровой пшеницы на 0,06-0,09 т/га или 3,6-4,8 % по сравнению с контролем.

Статистическая обработка данных позволила установить в 1997 и 1998 годах высокую линейную регрессионную зависимость урожайности яровой

пшеницы от влагозапасов метрового слоя почвы по разным сидератам (хО и содержания И03 (мг/кг почвы) в слое 0-30 см в период посева яровой пшеницы

(х2).

1997 у = 2,104+0,0030Х|+0,0832x2, 11=0,865

1998 у = -0,119+0,0032х,+0,0148х2, 11=0,825

Результаты исследований выявили тенденцию улучшения физико-химических показателей качества зерна яровой пшеницы при заделке сидератов в верхнюю и нижнюю часть пахотного слоя. Однако преимущество какого-либо сидерата не отмечалось.

Таблица 6

Урожайность (т/га) яровой пшеницы, 1996-1998 гг.

Вариант заделки (фактор В) Сидеральные культуры (фактор А)

подсол-нечник+ горох+ овес овес+ рапс вика+ суданская трава фацелия рапс Среднее по (В)

Контроль 1,78 1,68 1,79 1,64 1,50 1,68

Ф-1 В-1 2,14 1,97 1,96 1,85 1,69 1,92

В-2 2,00 1,88 1,75 1,81 1,59 1,81

В-3 1,83 1,78 1,75 1,83 1,52 1,74

Среднее по (А) 1,94 1,83 1,81 1,78 1,58

НСР 05 за годы исследований А - 0,06.. .0,11 В-0,03...0,11

АВ-0,06...0,23

Контроль 1,78 1,68 1,79 1,64 1,50 1,68

Ф-Н В-1 2,17 1,94 1,93 1,93 1,74 1,94

В-2 2,13 1,89 1,99 1,95 1,73 1,94

В-3 1,84 1,75 1,82 1,80 1,60 1,76

Среднее по (А) 1,98 1,82 1,88 1,83 1,64

НСР 05 за годы исследований А-0,03...0,13

В-0,03...0,08

АВ-0,08...0,18

Контроль 1,78 1,68 1,79 1,64 1,50 1,68

Ф-Ш В-1 1,94 1,90 1,83 1,90 1,68 1,85

В-2 2,01 1,72 1,67 1,89 1,56 1,77

Среднее по (А) 1,91 1,77 1,76 1,84 1,58

НСР 05 за годы исследований А - 0,04. ..0,11

В-0,03...0,09

АВ-0,06...0,19

Суммарный выход зерна трех культур (яровая пшеница-ячмень-овес) был наибольшим при использовании в качестве зеленого удобрения смеси подсолнечника с горохом и овсом (табл. 7).

Более высокая продуктивность севооборотного звена отмечалась на вариантах глубокой заделки зеленой массы в сочетании с предварительным измельчением или дискованием. При этом преимущество оставалось за глубокой двухъярусной заделкой зеленого удобрения.

Таблица 7

Продуктивность (т/га) севооборотного звена (яровая пшеница-ячмень-овес), 1996... 1998 гг.

Сидеральный пар

подсолнечник горох+овес овес + рапс вика+суданская трава фацелия рапс

Вариант заделки суммарный выход зерна прибавка к контролю суммарный выход зерна прибавка к контролю суммарный выход зерна прибавка к контролю суммарный выход зерна прибавка к контролю суммарный выход зерна прибавка к контролю

Контр 3,51 - 3,59 - 3,54 - 3,46 - 3,16 -

Ф-1 В-1 4,21 0,70 4,26 0,67 4,09 0,55 4,18 0,72 3,72 0,56

В-2 4,25 0,74 3,88 0,29 3,81 0,27 3,82 0,36 3,47 0,31

В-3 3,77 0,26 3,66 0,07 3,65 0,1 3,6 0,14 3,33 0,17

Ф-П В-1 4,19 0,68 3,83 0,24 4,08 0,54 3,89 0,43 3,31 0,15

В-2 4,04 0,53 3,93 0,34 3,9 0,36 3,46 0,0 3,34 0,18

В-3 3,65 0,14 3,53 -0,06 3,7 0,16 3,25 -0,21 3,01 -0,15

Ф-Ш В-1 3,69 0,18 3,79 0,14 3,75 0,21 3,55 0,09 3,49 0,33

В-2 3,96 0,45 3,7 0,11 3,81 0,27 3,65 0,19 3,14 -0,02

Прикатывание биомассы перед глубокой заделкой в почву несколько снижало суммарный выход зерна по сравнению с аналогичными вариантами других фонов

Максимальные прибавки зерна отмечались при сочетании измельчения органической массы с последующей глубокой заделкой двухъярусным плугом. В зависимости от сидеральных культур они колебались от 0,55 до 0,72 т/га.

Мелкая заделка зеленой массы сидератов была менее эффективна по сравнению с глубокой. Суммарное превышение над контролем по фону измельчения биомассы составило 0,07-0,26 т/га. Прибавки зерна по фону дискования отмечались только по трехкомпонентной смеси (0,14 т/га) и двухкомпонентной - вика+суданская трава (0,16 т/га).

Экономическая и биоэнергетическая оценка возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте в зависимости от сидерата, способа измельчения и заделки его в почву. Расчет экономической эффективности показал, что при прямом действии культур сидерального пара наибольшая рентабельность производства (56,9%) отмечалась при возделывании яровой пшеницы по смеси подсолнечник+горох+овес. Аналогичные результаты получены и в севообороте. Более высокая стоимость произведенной продукции (730,2 руб/га) при возделывании по трехкомпонентной смеси подсолнечник+горох+овес, несмотря на наибольшие производственные затраты (525,1 руб/га), способствовала увеличению значений условно-чистого дохода и рентабельности производства (39,0%).

Экономическая оценка возделывания яровой пшеницы выявила преимущество занятого пара (рентабельность 75,9%) по сравнению с сидеральным, вследствие высокого уровня условно-чистого дохода 891,2 руб., увеличившимся за счет использования зеленой массы в хозяйственных целях. В севообороте рентабельность производства по занятому пару (37,8%) была одинакова с сидеральным, где сочетались варианты глубокой заделки с предварительным измельчением или дискованием сидератов (35,3-41,6%).

Мелкая заделка сидератов в севообороте при невысокой стоимости произведенной продукции 625,4-660,6 руб/га и меньших производственных затратах 503,3-514,8 руб/га привела к снижению условно-чистого дохода и рентабельности производства до 28,3-28,7%.

Анализ биоэнергетической эффективности севооборота показал, что наибольший выход энергии, как в основной продукции (13674,1 МДж/га), так и в фитомассе (35994,5 МДж/га) отмечался по смеси подсолнечник+горох+овес. Учитывая изменение энергии гумуса, коэффициент энергетической эффективности по этому сидерату был также самым высоким - 1,66 в основной продукции и 4,49 в фитомассе.

Максимальный коэффициент энергетической эффективности как основной продукции, так и фитомассы был получен при сочетании предварительного измельчения или дискования сидератов с последующей глубокой заделкой, с преимуществом двухъярусной и составил соответственно 1,61 и 1,60.

Мелкая заделка сидератов в севообороте была менее энергетически эффективной по сравнению с глубокой.

Возделывание сельскохозяйственных культур по занятому пару было энергетически не оправдано, вследствие высоких затрат совокупной энергии 8315,4 МДж/га и энергетической себестоимости зерна 10312,2 МДж/га, при наименьшем коэффициенте энергетической эффективности основной продукции 1,34 и фитомассы 3,75.

ВЫВОДЫ

Сидеральные культуры в Степном Заволжье являются важным дополнительным источником органических удобрений, обеспечивающим поступление 4,74-6,54 т/га органики, и способствующим сохранению плодородия черноземных почв.

1. Наиболее продуктивными сидератами являются трехкомпонентная смесь подсолнечника с горохом и овсом и фацелия, накапливающие 6,06-6,54 т/га сухой биомассы с суммарным количеством биофильных элементов 245,7255,1 кг/га.

2. Введение в севооборот сидерального пара позволило увеличить содержание агрономически ценных агрегатов почвы перед посевом яровой пшеницы на 1,5-5,8%, с наибольшим количеством макроагрегатов при локальном внесении зеленой массы в нижнюю или верхнюю часть пахотного слоя почвы.

Отмечается тенденция снижения плотности 0-30 см слоя почвы на вариантах глубокой заделки биомассы, не выходящая за пределы оптимальных значений для роста и развития культур.

3. В засушливых условиях Степного Заволжья весенние влагозапасы играют решающую роль в формировании продуктивности культуры. Лучшие условия влагообеспеченности к посеву яровой пшеницы складываются при использовании трехкомпонентной смеси подсолнечник+горох+ овес.

Более эффективное накопление и сохранение осеннее-зимних осадков, как на яровой пшенице, так и на ячмене обеспечивают варианты глубокой заделки органической массы, с преимуществом двухъярусной, после предварительного измельчения или дискования сидератов. На третьей культуре севооборотного звена достоверное увеличение весенних запасов доступной влаги в метровом слое почвы отмечается только при двухъярусной вспашке.

Мелкая заделка в сидеральном пару способствует накоплению влаги на яровой пшенице и ячмене на уровне с контролем (занятый пар).

4. Введение сидерального пара обеспечивает более экономное расходование влаги на создание единицы продукции, коэффициент водопотребления яровой пшеницы уменьшился на 7,1-20,5% по сравнению с занятым паром.

5. Применение зеленого удобрения способствует стабилизации почвенного плодородия в севообороте, с наибольшим воспроизводством органического вещества (+195,0 кг/га) при использовании в качестве сидерата фацелии. Баланс гумуса в зависимости от способов измельчения и заделки сидератов выявил тенденцию увеличения содержания гумуса на вариантах глубокой заделки в сочетании с прикатыванием сидератов и при мелкой заделке с предварительным дискованием биомассы.

6. Сидеральные культуры способствуют мобилизации доступных питательных веществ в пахотном слое почвы. Обеспеченность доступными формами азота и калия в начальный период развития яровой пшеницы была выше по варианту подсолнечник+горох+овес. Дискование и измельчение сидератов, с

последующей глубокой заделкой создало лучшие условия для накопления нитратов под посевами яровых ^льтур севооборота. Закономерности изменения содержания доступных форм фосфора и калия в зависимости от споообо в измельчения и заделки сидератов выявлено небыло.

7. Зеленое удобрение является энергетическим субстратом, стимулирующим размножение почвенных миьроорганизмов, что повышает интенсивность мигфобиологических процессов. Глубокая заделка биомассы двухъ^усным плугом усиливает целлюлоэоразлагающую и тарификационную способность почвы в посевах яровой пшеницы. Эта же тенденция сохраняется и в посевах ячменя, но напряженность процессовослйэевает.

8. Основным фактором, регулирующим засоренность посевов сельскохозяйственных культур, является способ заделки биомассы сидфатов. На всех культурах севооборотного звена прослеживается положительная тенденция в подавлении сорного компонента агрофитоценоза на вариантах с глубокой задел ыэй зеленой массы. Уменьшение глубины заделки способствует росту засоренности посею в сельскохозяйственных гультур.

9. Использование в качестве сид фата трех компонентной смеси -подоолнечник+горох+овес обеспечило получение максимального урошя урожайности сельскохозяйственных ю/льтур.

Наибольшая урожайность яроюй пшеницы отмечалась на вариантах глубоюй заделки зеленой массы в сочетании с предварительным измел шением (131-1 £>2 т/га) или дискованием (1,94 т/га) сид фатов. Аналогичная зависимость наблюдалась и в звене севооборота, при этом более высокий суммарный выход зфна обеспечила глубокая д^хъ ярусная зад елка сид фатов. Продуктивность культур на вариантах с мелкой зад ел мой находилась науровне с контролем (занятый пар).

Заделка сид фатов в вфхнюю и нижнюю часть пахотного слоя выявила тенденцию улучшения физико-химических показателей качества зфна яроюй пшеницы, однако, преимущество какого-либо сид фата не наблюдалось.

10.Экономически эффективнее использовать в качестве парозанимающей и сидфальной гультуры смесь подсолнетника с горохом и овсом. Экономический эффект при прямом действии выше по занятому пару (75£%), тогда как в севообороте рентабельность производства по занятому пару одинакова с сидфальным, где сочетаются варианты глубоюй заделки с предварительным измел ьч ением или диско вани ем сид ф атов (3 5 3 -41 £ %).

11 .С учетом баланса гумуса в почве энфгетически целесообразнее возделывать сельскохозяйственные культуры по сидфальному пару подоолнегник+горох+овес. Наибольший коэффициент энфгетической эффективности 1 £0 и 1 £1, с превышением контроля на 19,4 и 20,1%, был достигнут при сочетании предварительного измелиения или дискования сид фатов, с последующей глубокой задел юйдвухъфусным плугом.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для сохрдаения плодородия черноземных почв степной зоны Среднего Поволжья и повышения продуктивности пашни рекомендуется применять коротиэротационные севообороты с сидеральным паром под яровые зфновые |ультуры, используя в качестве сидфата смесь подсолнетника с горохом и овсом или фацелию.

2. Зеленую массу сид фагов пфед задел той в поч^ необходимо предварительно измельчать или дисковать тяжелой дисковой бороной. Рекомендуется, преимущественно, глубокая заделка биомассы Д1ухъфусным плугом, создающая прослой!^ из органики в нижней часта < пахотного слоя, или заделка обьиными плугами на глубину 25-27см. В последующие годыпроводить минимальную по глубине обр гботту почвы.

Список работпо теме диссертации

1. Боряюва ЕА., Пронина О.В. Изучить влияние биологических факторов и обработки на плодородие чфноземных почв в полевых севооборотах //Тез докл. 44 научлонф. про ф.-препод.со става, сотр. и аспир. /Самарская ГСХА.- Самара, 1997.- С.87-88.

2. Боряюва ЕА., Чу дано в И А., Пронина О.В. Сидфальные пары в Степном Заволжье Ш^чные основы соВфшенстювания систем земледелия в современных условиях: Сбя^члр. /Ульяновский НИИСХ. - Ульяновск, 1998,- С.48-50.

3. Пронина О.В., ЧудановИА. Влияние сидфалшых тультур и атоообових измелшения и заделки на пищеюй режим и биологическую активность почвы //Актуальные проблемы развития прикладных исследований и пути повышения их эффективности в сельскохозяйственном производстве: Материалы между нар л ^ч .-практ.конф.посвящ. 80-летию ТалНИИСХ. -КазаньД001,- С308-309.

4. Чуданов ИА., Пронина О.В. Сидфальные пары под яро вые зфновые культуры /Земледелие.- 2001 .-№4.- С21.

5. Пронина О.В., Чуданов ИА. Влияние споообов заделки сид фагов на урожайность яровой пшеницы //Проблемы повышения эффективности сельскохозяйственного производства в XXI веке: Сбл^ч.тр. /Пензенская ГСХА.-Пенза^ИОПГСХА,2002.- С.44-45.

6. Использование соломы и сид фагов на удобрения в биолошзированных системах земледелия: Практ.руювод. /ВА. Корчагин, ИА. Жданов, АП. Чичкин,О.В.Пронина; Самарский НИИСХ,- Самфа,2002.-27 с.

7. Пронина О.В., Чуданов ИА. Влияние зеленого удобрения на » агрофизические свойства почвы Шути решения проблем повышения адаптивности, продуктивности и качества зфновых и кормовых ьультур: Материалымеждунардауч.-пракг.шнф.- Самара,2003.-С.242-243.

Отпечатано в ИВЦ Самарского НИИСХ согласно лицензии РАСХН ЛР № 040494 от 10.06.1992 Заказ №52. Тираж 100 экз. Усл.печл. 1

446080, Самарская обл., Безенчук, К.Маркса, 41

V14969

РНБ Русский фонд

2006-4 13847

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Пронина, Ольга Викторовна

Введение.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА СИДЕРАЦИИ, КАК АЛЬТЕРНАТИВНОГО ИСТОЧНИКА ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ В БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

1.1. Необходимость перехода на биологически ориентированную систему удобрения.

1.2. Влияние зеленого удобрения на урожайность сельскохозяйственных культур.

1.3. Регулирование процессов гумусообразования в зависимости от способов заделки сидератов.

2. ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ И РАЙОНА ИССЛЕДОВВАНИЙ

2.1. Природно-климатические условия Самарской области.

2.2. Почвы Самарской области и характеристика опытного участка.

2.3. Агрометеорологические условия в годы исследований.

3. МЕТОДИКА И АГРОТЕХНИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методика проведения опыта, наблюдений и анализов.

3.2. Агротехника опыта.

4. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ СИДЕРАЛЬНЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ СТЕПНОГО ЗАВОЛЖЬЯ.

5. ВЛИЯНИЕ СИДЕРАЛЬНЫХ КУЛЬТУР, СПОСОБОВ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И ЗАДЕЛКИ НА ЭЛЕМЕНТЫ ЭФФЕКТИВНОГО ПЛОДОРОДИЯ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

5.1. Структурно-агрегатный состав почвы.

5.2. Объемная масса пахотного слоя почвы.

5.3. Динамика влажности почвы.

-35.4. Баланс гумуса.

5.5. Биологическая активность почвы.

5.6. Питательный режим почвы.

5.7. Засоренность посевов.

5.8. Урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции.

5.9. Структура урожая яровой пшеницы.

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В СЕВООБОРОТЕ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СИДЕРАТА И СПОСОБА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И ЗАДЕЛКИ ЕГО В ПОЧВУ

6.1. Экономическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур.

6.2. Биоэнергетическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур.

Выводы.

Рекомендации производству.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Влияние сидератов на плодородие черноземных почв и продуктивность севооборота в степном Заволжье"

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ. Интенсификация сельскохозяйственного производства, выражающаяся в росте технической оснащенности, необоснованно широком использовании минеральных удобрений и пестицидов, не только позволила значительно увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, но и ускорила проявление отрицательных последствий. Все это привело к нежелательным изменениям в агроэкосистемах и, в конечном итоге, разрушило структуру природных биоценозов, ухудшило экологическую обстановку из-за загрязнения почвы, окружающей среды и биосферы.

Экономические трудности переходного периода обострили другую проблему. Высокие цены на минеральные удобрения и большие топливно-энергетические затраты, связанные с внесением органики, при незначительном росте цен на сельскохозяйственную продукцию привели к резкому снижению объема внесения удобрений. Так, в 1990 году в Самарской области на 1 га посева сельскохозяйственных культур было внесено 51,2 кг действующего вещества минеральных удобрений и 2,4 т навоза. В 1995 году эти показатели снизились до 6,0 кг/га и 0,3 т/га соответственно, а под урожай 2000 года органику практически не вносили - 0,08 т/га.

Несмотря на наметившуюся в настоящее время тенденцию увеличения объемов внесения (в 2004 году было внесено 16,4 кг/га д.в. минеральных удобрений и 0,4 т/га органических) и рационального использования удобрений этого количества явно недостаточно для ослабления темпов падения почвенного плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур.

В связи с дефицитом традиционных видов удобрений особенно актуальным становится использование в качестве ресурсов органики не только навоза, но и сидератов, растительных остатков возделываемых культур, расширение посевов многолетних трав и запашка соломы.

Введение в севообороты сидеральных культур является одним из важных приемов возмещения потерь органического вещества в почве. Д.Н. Прянишников писал: «И там, где для улучшения почв особенно необходимо обогащение их органическим веществом, а навоза по той или иной причине не хватает, зеленое удобрение приобретает исключительно большое значение» (242). Запашка зеленой массы сидератов позволяет обогатить почву органикой, эквивалентной внесению 20-30 т навоза на 1 га, при меньших, в 2-3 раза затратах (72,149, 326).

Согласно, разработанной для Самарской области, системы ведения агропромышленного производства для обеспечения бездефицитного баланса гумуса необходимо довести площадь сидеральных паров до 100-150 тыс. га или 25% паровых полей (277).

Однако следует заметить, что сидерацию нельзя рассматривать односторонне, то есть только как источник азотного удобрения или органического вещества, она оказывает комплексное воздействие. Зеленое удобрение способствует улучшению физико-химических свойств почвы -понижает кислотность, повышает содержание поглощенных оснований, поглотительную способность и буферность, влагоемкость, скважность и водопроницаемость, обогащает почву микрофлорой, усиливает ее биологическую активность и выделение углекислоты, уменьшает сопротивление почвы при механической обработке, создает оптимальные условия для минерального питания растений.

В целях повышения эффективности использования сидерации в земледелии прежде всего необходим подбор наиболее продуктивных сидеральных культур и рациональное размещение их посевов в полевых севооборотах. Не менее важное значение имеет также выбор наиболее оптимальных способов измельчения и заделки зеленой массы сидератов, так как научнообоснованное их сочетание приведет к усилению положительного влияния сидерации на водный, воздушный, пищевой режимы почв, ее фитосанитарное состояние, что в конечном итоге будет способствовать сохранению плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИИ. Изучить влияние сидератов, способов их измельчения и заделки на элементы эффективного плодородия почвы и урожайность сельскохозяйственных культур в короткоротационном зернопаровом севообороте Степного Заволжья.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ:

- определить наиболее эффективные однолетние сидеральные культуры и их смеси, а также установить рациональный способ измельчения и заделки их в почву;

- изучить влияние биогенных факторов на агрофизические, агрохимические и биологические показатели плодородия почвы;

- установить влияние изучаемых агроприемов на продуктивность сельскохозяйственных культур в зернопаровом севообороте;

- рассчитать экономическую и биоэнергетическую эффективность возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте в зависимости от сидерата, способа его измельчения и заделки в почву.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые в условиях степной части Среднего Поволжья проведены исследования по использованию сидеральных паров под яровые зерновые культуры в короткоротационном севообороте. Проведена сравнительная оценка продуктивности однолетних культур и их смесей для применения в качестве сидератов, разработаны способы подготовки их к заделке в почву, рекомендованы приемы основной обработки почвы в севообороте. Установлено влияние агротехнических приемов на элементы эффективного плодородия почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка сидерации в зернопаровом севообороте.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Наиболее эффективными сидеральными культурами являются смесь подсолнечник+горох+овес и фацелия, обеспечивающие наибольшее поступление в почву биофильных элементов питания.

2. Глубокая заделка сидеральных культур на фоне предварительного измельчения или дискования способствует улучшению основных показателей плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

3. С учетом изменения энергии гумуса энергетически целесообразнее применять в севообороте глубокую заделку сидератов в сочетании с предварительным измельчением или дискованием биомассы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Сидеральные пары в условиях Среднего Поволжья рекомендуются для посева по ним озимых культур. Однако применение сидеральных паров под озимые в степных районах Среднего Поволжья в большинстве случаев не оправданно и может носить только факультативный характер. В связи с этим, внедрение разработанных приемов подбора однолетних культур, способов подготовки и % заделки в почву дает возможность товаропроизводителям использовать их для выращивания сильных сортов яровой мягкой пшеницы с высоким качеством продукции, сохраняя при этом плодородие черноземных почв.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Экспериментальные данные прошли производственную проверку в опытно-производственном хозяйстве «Центральное» Самарского НИИСХ и внедрены на площади 350 га.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИИ. Основные вопросы диссертации докладывались на ученом совете Самарского НИИСХ (1996, 1997, V 1998, 1999 гг.), на научной конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных работников Самарской ГСХА в 1997 году, на

Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ТатНИИСХ в 2000 году.

По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.

Исследования являются составной частью проблемы «Влияние биологических факторов и обработки почвы на плодородие черноземных почв в полевых севооборотах» и выполнены в соответствии с тематическим планом научных исследований лаборатории обработки почвы Самарского НИИСХ. Номер государственной регистрации 01.96.0010527.

Материалы диссертации использовались в научной разработке «Научные основы современных систем земледелия и ресурсо-энергосберегающих технологических комплексов возделывания сельскохозяйственных культур в Среднем Поволжье», которая была награждена дипломом РАСХН за лучшую завершенную научную разработку по отделению растениеводство по итогам 2001 года.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 141 странице машинописного текста, включает 39 таблиц, иллюстрирована 5 рисунками, содержит 37 приложений. Библиографический список включает 354 источника, в т.ч. 8 зарубежных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Общее земледелие", Пронина, Ольга Викторовна

ВЫВОДЫ

Сидеральные культуры в Степном Заволжье являются важным дополнительным источником органических удобрений, обеспечивающим поступление 4,74-6,54 т/га органики, и способствующим сохранению плодородия черноземных почв.

1. Наиболее продуктивными сидератами являются трехкомпонентная смесь подсолнечника с горохом и овсом и фацелия, накапливающие 6,06-6,54 т/га сухой биомассы с суммарным количеством биофильных элементов 245,7255,1 кг/га.

2. Введение в севооборот сидерального пара позволило увеличить содержание агрономически ценных агрегатов почвы перед посевом яровой пшеницы на 1,5-5,8%, с наибольшим количеством макроагрегатов при локальном внесении зеленой массы в нижнюю или верхнюю часть пахотного слоя почвы.

Отмечается тенденция снижения плотности 0-30 см слоя почвы на вариантах глубокой заделки биомассы, не выходящая за пределы оптимальных значений для роста и развития культур.

3. В засушливых условиях Степного Заволжья весенние влагозапасы играют решающую роль в формировании продуктивности культуры. Лучшие условия влагообеспеченности к посеву яровой пшеницы складываются при использовании трехкомпонентной смеси подсолнечник+горох+ овес.

Более эффективное накопление и сохранение осеннее-зимних осадков, как на яровой пшенице, так и на ячмене обеспечивают варианты глубокой заделки органической массы, с преимуществом двухъярусной, после предварительного измельчения или дискования сидератов. На третьей культуре севооборотного звена достоверное увеличение весенних запасов доступной влаги в 0-100 см слое почвы отмечается только при двухъярусной вспашке.

Мелкая заделка в сидеральном пару способствует накоплению влаги на яровой пшенице и ячмене на уровне с контролем (занятый пар).

Введение сидерального пара обеспечивает более экономное расходование влаги на создание единицы продукции, коэффициент водопотребления яровой пшеницы уменьшился на 7,1-20,5% по сравнению с занятым паром.

4. Применение зеленого удобрения способствует стабилизации почвенного плодородия в севообороте, с наибольшим воспроизводством органического вещества (+195,0 кг/га) при использовании в качестве сидерата фацелии. Баланс гумуса в зависимости от способов измельчения и заделки сидератов выявил тенденцию увеличения содержания гумуса на вариантах глубокой заделки в сочетании с прикатыванием сидератов и при мелкой заделке с предварительным дискованием биомассы.

5. Сидеральные культуры способствуют мобилизации доступных питательных веществ в пахотном слое почвы. Обеспеченность доступными формами азота и калия в начальный период развития яровой пшеницы была выше по варианту подсолнечник+горох+овес. Дискование и измельчение сидератов, с последующей глубокой заделкой создало лучшие условия для накопления нитратов под посевами яровых культур севооборота. Закономерности изменения содержания доступных форм фосфора и калия в зависимости от способов измельчения и заделки сидератов выявлено не было.

6. Зеленое удобрение является энергетическим субстратом, стимулирующим размножение почвенных микроорганизмов, что повышает интенсивность микробиологических процессов. Глубокая заделка биомассы двухъярусным плугом усиливает целлюлозоразлагаюшую и нитрификационную способность почвы в посевах яровой пшеницы. Эта же тенденция сохраняется и в посевах ячменя, но напряженность процессов ослабевает.

7. Основным фактором, регулирующим засоренность посевов сельскохозяйственных культур, является способ заделки биомассы сидератов. На всех культурах севооборотного звена прослеживается положительная тенденция в подавлении сорного компонента агрофитоценоза на вариантах с глубокой заделкой зеленой массы. Уменьшение глубины заделки способствует росту засоренности посевов сельскохозяйственных культур.

8. Использование в качестве сидерата трехкомпонентной смеси — подсолнечник+горох+овес обеспечило получение максимального уровня урожайности сельскохозяйственных культур.

Наибольшая урожайность яровой пшеницы отмечалась на вариантах глубокой заделки зеленой массы в сочетании с предварительным измельчением (1,81-1,92 т/га) или дискованием (1,94 т/га) сидератов. Аналогичная зависимость наблюдалась и в звене севооборота, при этом более высокий суммарный выход зерна обеспечила глубокая двухъярусная заделка сидератов. Продуктивность культур на вариантах с мелкой заделкой находилась на уровне с контролем (занятый пар).

Заделка сидератов в верхнюю и нижнюю часть пахотного слоя выявила тенденцию улучшения физико-химических показателей качества зерна яровой пшеницы, однако, преимущество какого-либо сидерата не наблюдалось.

9. Экономически эффективнее использовать в качестве парозанимающей и сидеральной культуры смесь подсолнечника с горохом и овсом. Экономический эффект при прямом действии выше по занятому пару (75,9%), тогда как в севообороте рентабельность производства по занятому пару одинакова с сидеральным, где сочетаются варианты глубокой заделки с предварительным измельчением или дискованием сидератов (35,3-41,6%).

10. С учетом баланса гумуса в почве энергетически целесообразнее возделывать сельскохозяйственные культуры по сидеральному пару подсолнечник+горох+овес. Наибольший коэффициент энергетической эффективности 1,60 и 1,61, с превышением контроля на 19,4 и 20,1%, был достигнут при сочетании предварительного измельчения или дискования сидератов, с последующей глубокой заделкой двухъярусным плугом.

-141

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для сохранения плодородия черноземных почв степной зоны Среднего Поволжья и повышения продуктивности пашни рекомендуется применять короткоротационные севообороты с сидеральным паром под яровые зерновые культуры, используя в качестве сидерата смесь подсолнечника с горохом и овсом или фацелию.

2. Зеленую массу сидератов перед заделкой в почву необходимо предварительно измельчать или дисковать тяжелой дисковой бороной. Рекомендуется, преимущественно, глубокая заделка биомассы двухъярусным плугом, создающая прослойку из органики в нижней части пахотного слоя, или заделка обычными плугами на глубину 25-27см. В последующие годы проводить минимальную по глубине обработку почвы.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Пронина, Ольга Викторовна, Кинель

1. Абрамов Н.В., Еслюкова Г.П. Оптимизация структуры посевных площадей на биоэнергетической основе. — Екатеринбург: Изд-во Ур.ГСХА, 2001.-143 с.

2. Авраменко Р.В. Динамика влажности почвы в севооборотах с разными видами паров и системами основной обработки под культуры // Тез.докл. 44 науч.конф. проф.-препод.состава, сотр. и аспир. / Самарская ГСХА. -Самара, 1997.-С. 155.

3. Агарков Л.Н. Изменение водно-физических свойств дерново-подзолистых песчаных почв при различных способах заделки органических удобрений // Приемы повышения плодородия почв в центральном районе Нечерноземной зоны. М., 1989. - С. 149-159.

4. Агроклиматические ресурсы Куйбышевской области. — Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 207 с.

5. Александрова Л.Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. - 287 с.

6. Алексеев Г.К. Влияние сидератов на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур // Интенсивное земледелие в условиях рыночной экономики: Материалы науч.-произв.конф. Чебоксары, 1997. - С.42-45.

7. Алексеев Е.К. Зеленое удобрение в СССР. М.: Сельхозгиз, 1948. - 120 с.

8. Алексеев Е.К. Сидеральные удобрения в БАССР. Минск: Госиздат, 1951.-205 с.

9. Алексеев Е.К. Теория и практика зеленого удобрения. М.: Сельхозгиз, 1936.-336 с.

10. Аристовская Т.В. Микробиология процессов почвообразования. Л.: Наука, 1980.- 187 с.

11. Бабаков В.П. Приемы использования бесподстилочного навоза на удобрение // Интенсивные технологии возделывания зерновых культур в Нечерноземной зоне: Сб.науч.тр./ НИИСХ ЦРНЗ. М., 1987. - С. 165-172.12.