Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние систем основной обработки на плодородие темно-серой лесной почвы в условиях северной лесостепи Тюменской области

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние систем основной обработки на плодородие темно-серой лесной почвы в условиях северной лесостепи Тюменской области"

од

На правах рукописи

ПЕРФИЛЬЕВ Николай Васильевич

ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ НА ПЛОДОРОДИЕ ТЕМНО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

06.01.01 - "Общее земледелие"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Тюмень 1998

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Северного Зауралья

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ:

Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита состоится 18 июня 1998 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета в Тюменской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7, Тюменская государственная сельскохозяйственная академия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской ГСХА.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

Н. В. Абрамов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

В. А. Федоткин, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А. А- Калошин, кандидат сельскохозяйственных наук

Ученый секретарь диссертационного совета

И. В. Грехова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В Тюменской области за последние 45-50 лет использование темно-серых лесных почв в пашне привело к снижению содержания гумуса с 5-6 до 3-4% (Л. Н. Каретин, 1990). Одной из причин деградации почвы является нерациональная система обработки почвы. Общепринятая для северной лесостепной зоны Западной Сибири отвальная обработка не является оптимальной с точки зрения энергосбережения и сохранения плодородия почв. Ученые Западно-Сибирского региона В. А. Юферов (1965), В. А. Федоткин (1968), С. С. Сдобников (1971), Н. И. Фольмер (1978), Н. 3. Милащенко (1979), В. Г. Холмов (1989), Н. Т. Воронова (1990), Ю. Б. Мощенко (1990), А. М. Ситников (1990), Н. В. Абрамов (1992), А. Н. Власенко (1995) пришли к мнению, что необходим дифференцированный подход при выборе системы основной обработки почвы. В условиях северной лесостепи Тюменской области данных по изучению энергосберегающих систем основной обработки темно-серых лесных почв недостаточно.

Северная лесостепь Тюменской области является зоной, где получают 80-85% производимого в области зерна для мукомольной промышленности, в то же время темно-серые лесные почвы здесь занимают 231 тыс. га или 27% от площади зерновых. По гранулометрическому составу 26% серых лесных почв тяжелосуглинистые. Поэтому разработка системы основной обработки на этих почвах, обеспечивающая рациональное использование пашни, является актуальной проблемой, решению которой и посвящается данная работа.

Работа являлась частью исследований по государственному заданию, выполняемому отделом земледелия НИИСХ Северного Зауралья: "Разработать зональные системы устойчивого ведения земледелия и управления плодородием почв в условиях усиливающейся засушливости климата Зауралья". Номер государственной регистрации 01. 9. 10048309.

Цель исследований. Разработать и обосновать энергосберегающие системы основной обработки темно-серых лесных почв в зернопаровом севообороте в северной лесостепи Тюменской области.

Задачи исследований. Изучить влияние различных систем основной обработки почвы на водный и пищевой режим, агро-

физические и агрохимические свойства почвы; на засоренность посевов, биологическую активность почвы; на урожайность культур, качество зерна яровой пшеницы, продуктивность севооборота; дать биоэнергетическую и экономическую оценку систем основной обработки почвы в зернопаровом севообороте.

Научная новизна. Для темно-серых лесных почв в условиях северной лесостепи Тюменской области на основе комплексной оценки разработана ресурсосберегающая система основной обработки почвы, позволяющая при экономии средств на обработку почвы, повышении ее производительности получать количество продукции, не уступающее традиционной технологии. Получены новые экспериментальные данные по влиянию систем основной обработки на показатели плодородия почвы и продуктивность пашни.

Практическая значимость и реализация результатов. На основе исследований обоснована возможность минимализации основной обработки почвы в зернопаровом севообороте. Применение энергосберегающих систем основной обработки при комплексной химизации повышает устойчивость земледелия в засушливые годы, обеспечивает продуктивность зернопарового севооборота на уровне с отвальной системой обработки в годы по условиям увлажнения близкие к среднемноголетним, снижает энергозатраты на основную обработку до 29,1%.

Результаты исследований прошли производственную проверку в хозяйствах Тюменского, Ишимского районов Тюменской области и обеспечили годовой экономический эффект 234 тыс. рублей в ценах 1998 г.

Полученные научные данные использованы при подготовке рекомендаций: "Возделывание озимой ржи и яровой пшеницы по интенсивной технологии" (1986), "Зональная система земледелия Тюменской области" (1989). Рекомендованные системы обработки могут быть применены на темно-серых лесных почвах Тюменской области на площади 231 тыс. га, а также на подобных почвах в зоне северной лесостепи Свердловской, Курганской, Омской областей.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на научно-практических конференциях ученых и специалистов в Тюмени, Барнаульском СХИ, на районных конференциях специалистов Тюменской области, на научной конференции во ВНИИЗХИМ (г. Москва).

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству и списка литературы, включающего 398 наименований, из них 11 на иностранных языках.

Работа изложена на 227 страницах машинописного текста, содержит 26 таблиц, 3 рисунка, 36 приложений.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в период с 1988 по 1993 гг. на опытном поле НМИСХ Северного Зауралья в северной лесостепи Тюменской области. Климат — континентальный, характеризуется суровой длительной снежной зимой, теплым и непродолжительным летом. В среднем за год выпадает 457 мм осадков, за вегетационный период 224 мм. Распределение осадков неравномерное, часто наблюдается майско-июньская засуха. Сумма положительных температур выше 10°С в среднем около 1900°, а ГТК равен 1,0-1,3. Почва опытного поля темно-серая лесная тяжелосуглинистая с содержанием гумуса в пахотном слое 4,2-5,0%, содержание подвижных форм азота низкое, фосфора и калия — среднее и высокое, рН водной вытяжки 5,8-6,2. По данным Л. Н. Каретина (1990) в северной лесостепи серые лесные почвы занимают 31% пашни, в т. ч. темно-серые — 14%.

Годы проведения исследований по количеству осадков и их распределению можно объединить в три группы: засушливые — 1988, 1989, 1991; близкие к среднемноголетним — 1990, 1993; влажный с недостаточным количеством тепла — 1992 г.

Системы основной обработки изучали в полевом зернопаро-вом севообороте, развернутом во времени и пространстве с чередованием: чистый пар — озимая рожь — пшеница — горох — ячмень. Сравнивались отвальная, безотвальная, комбинированная и дифференцированная системы основной обработки на фоне внесения минеральных удобрений ^уРвоК^ на 1 га севооборотной площади, внесение 60 т/га навоза в пару. При уборке зерновых измельченную солому оставляли на поле, по необходимости согласно экономических порогов вредоносности применялись гербициды группы 2,4Д (на пшенице и ячмене), инсектициды — БИ-58 на горохе от тли.

Отвальная система основной обработки почвы проводилась ПН-4-35 на глубину 24-26 см под горох, в остальных полях на 20-22 см (контроль).

При безотвальной системе обработку вели ЛП-0,35 на глубину, аналогичную контролю.

При комбинированной системе основная обработка выполнялась с ежегодным чередованием ПН-4-35 и ЛП-0,35 на глубину, аналогичную контролю.

При дифференцированной системе в пару и после озимой ржи проводились мелкие обработки КПЭ-3,8 на 12-14 см, глубокая вспашка под горох на 24-26 см, под ячмень и после него — обработка БДТ-2,5 на 10-12 см.

Агротехника предпосевной обработки и возделывания сельскохозяйственных культур соответствовала зональным рекомендациям. Повторность опыта трехкратная, размещение делянок. рендомизированное. Учетная площадь делянки 200 м2.

В опыте определялись: запасы продуктивной влаги в слое 0-100 см термостатно-весовым методом; объемная масса в слое 0-30 см по Н. А. Качинскому; общая пористость, аэрация — методом расчета по Н. А. Качинскому; водопроницаемость — методом рам, наименьшая полевая влагоемкость по методике А. Ф. Вадюниной, 3. А. Корчагиной; структурный состав почвы

— методом Н. И. Савинова, водопрочность почвенных агрегатов

— методом И. М. Бакшеева, плотность твердой фазы почвы — пикнометрическим методом; содержание гумуса (по И. В. Тюрину) в слое 0-40 см, учет засоренности перед уборкой — количественно-весовым методом по методике ВИЗР и НИМСХ Юго-Востока; биологическая активность пахотного слоя почвы: по выделению СОг — методом В. И. ■ Штатного; по разложению льняного полотна — методом И. И. Вострого и др.; по ферментативной активности — по методике Л. А. Корягиной; по микробиологической активности — по методике Ю. М. Возняковской; нитратный азот — по Грандваль-Ляжу; подвижный фосфор и калий — по Ф. В. Чирикову; учет урожая, его структура и качество зерна определялись по методике Госсортсети; дисперсионный анализ — по Б. А. Доспехову; биоэнергетическая и экономическая эффективность систем основной обработки почвы — по А. Ф. Неклюдову (1993).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Влагообеспеченностъ сельскохозяйственных культур.

В среднем за 1988-1993 гг. изучаемые обработки не оказывали существенного влияния на влагообеспеченностъ в период вегетации сельскохозяйственных культур. Однако установлено, что эффективность влагонакопления обуславливалась условиями увлажнения перед основной обработкой и выпадением осенне-зимних осадков. При низких запасах продуктивной влаги (50-60 мм) в метровом слое темно-серой лесной почвы перед ее обработкой и хорошем осенне-зимнем увлажнении лучшие условия для аккумуляции и сохранения атмосферных осадков обеспечиваются обработкой почвы без оборота пласта с использованием ЛП-0,35, где запасы влаги в метровом слое по сравнению с вариантом вспашки увеличивались на 9,8-15,4 мм.

В этих условиях обработки КПЭ-3,8 на 12-14 см и БДТ-2,5 на 10-12 см обеспечивали накопление запасов влаги, равное контрольному варианту.

При высоких запасах продуктивной влаги в метровом слое перед основной обработкой — 140-150 мм и хорошем осенне-зимнем увлажнении лучшие условия для накопления влаги обеспечивает отвальная система основной обработки, где запасы продуктивной влаги перед посевом зерновых были выше на 12,023,4 мм по сравнению с обработкой почвы без оборота пласта.

В условиях с удовлетворительными запасами продуктивной влаги в метровом слое 80-120 мм в период после уборки зерновых и удовлетворительного осенне-зимнего увлажнения глубокая и мелкая безотвальная обработки обеспечивали культурные растения влагой на уровне с вариантом вспашки (табл. 1).

1. Запасы продуктивной влаги (мм) метрового слоя почвы перед посевом пшеницы в зависимости от системы основной обработки почвы

Система Годы Среднее

основной 1988 1989 1990 1991 1992 1993 за 1988-

обработки 1993 гг.

Отвальная 153,7 116,7 131,6 137,5 129,9 144,3 135,6

Безотвальная 130,3 121,8 151,8 143,8 132,8 136,0 136,1

Комбинированная 134,0 111,4 142,3 132,8 125,7 143,0 131,5

Дифференцированная 113,4 123,7 133Д 132,3 128,4. 150,2. 130,2

Это дает основание использовать ЛП.-0,35 и КПЭ-3,8 для основной обработки при запасах продуктивной влаги в метровом слое 50-120 мм.

Более рациональный расход влаги — 11,9 мм на 1 ц зерна с соответствующим количеством побочной продукции обеспечивала дифференцированная система основной обработки почвы.

Водопроницаемость почвы. Положительное влияние на водопроницаемость почвы оказывала зяблевая обработка плугом со стойками СибИМЭ на 20-22 см и культиватором КПЭ-3,8 на 12-14 см. В среднем за 1988-1992 гг. водопроницаемость с поверхности почвы на данных вариантах была выше на 96,3-138 мм за 3 часа наблюдений, что в 3-4 раза выше, чем по варианту вспашки (рис. 1).

100 т

80 ••

60 ---___

40 -■

20

Часы наблюдений

_ПН-4-35 на 20-22 см

---------ЛП-0,35 на 20-22 см

-------КПЭ-3,8 на 12-14 см

Рис. 1. Водопроницаемость почвы мм/час в среднем за 1988-1992 гг.

Объемная масса. Применение безотвальных глубоких и мелких обработок в системе комбинированной и дифференцированной обработки почвы в севообороте обеспечивает режим плотности почвы общей порозности и аэрации на уровне с вариантом систематической вспашки и поэтому не является лимитирующим фактором для минимализации системы обработки почвы.

Установлено, что в условиях недостаточного увлажнения пахотного слоя — при влажности 14-20%, высокой объемной массе

перед основной обработкой плотность сложения к посеву приобретает одинаковое значение по всем приемам обработки и была в пределах 1,22-1,36 г/см3.

В острозасушливых условиях перед основной обработкой почвы при влажности 10-11% обработка ЛП-0,35 к посеву увеличивала объемную массу относительно контроля на 0,06-0,12 г/см3.

В среднем за все годы исследований мелкая обработка КПЭ-3,8 на глубину 12-14 см обеспечивала более рыхлое сложение пахотного слоя — на 0,04 г/см3.

Структура почвы. Содержание агрономически ценной фракции 0,25-10,0 мм составляло в среднем за 1988-1992 гг. по изучаемым системам обработки 62,6-69,0% и не достигало оптимального значения — 80% установленного С. И. Долговым и П. У. Бахтиным (1966). При низком содержании пыли 7,0-8,0%, значительное количество в структуре почвы занимали агрегаты размером более 10 мм — 27,3-33,4%, что объясняется связностью тяжелосуглинистой почвы, большим содержанием в ней физической глины. Эффективность влияния обработки почвы без оборота пласта на структуру и ее водопрочность увеличивается по мере удаления полей от пара. При сухом просеивании энергосберегающие системы основной обработки увеличивали содержание агрономически ценной фракции на ячмене — 4-й культуре после пара в слое почвы 0-30 см на 4,9-10,9%, главным образом, за счет уменьшения на 3,2-10,9% содержания комочков более 10 мм. Лучшие показатели содержания агрегатов размером 10-0,25 мм были по дифференцированной и комбинированной обработке.

Содержание водопрочных агрегатов в слое 0-30 см почвы опытного участка в среднем за 1988-1992 гг. составляло 66,071,0%, т. е. было близко к оптимальному (70%), согласно градации по В. Р. Вильямсу (1949), С. И. Долгову, П. У. Бахтину (1966).

Влияние обработки почвы на содержание водопрочных агрегатов было более значительным, чем на структуру почвы. С увеличением длительности применения дифференцированной и комбинированной систем основной обработки разница по содержанию водопрочных агрегатов в их пользу по сравнению со вспашкой увеличивалась. В результате 5-летнего применения комбинированной и дифференцированной систем происходило увеличение водопрочной макроструктуры (агрегаты более 0,25 мм) в поле пшеницы на 2,9-6,1% и на 5,1-10,6% в поле ячменя по сравнению с контролем (табл. 2).

2. Структура 0-30 см слоя почвы и ее водопрочность в зависимости от системы основной обработки, 1992 г.

Система основной: обработки Сухое просеивание Мокрое просеивание

Содержание агрегатов 10-0,25 мм Содержание агрегатов более 0,25 мм

пшеница | ячмень пшеница | ячмень

Отвальная 67,9 59,4 60,3 66,5

Безотвальная 70,3 63,4 63,2 71,6

Комбинированная 67,2 67,7 64,7 72,0

Дифференцированная 66,7 , 70,3 66,4 77,0

По агрономически ценной фракции (более 1 мм в диаметре) эта разница была более значительна, соответственно по культурам 2,6-7,0 и 5,6-14,4%. Лучшие показатели структуры почвы и ее водопрочности обеспечивали дифференцированная и комбинированная системы основной обработки.

Температура почвы. Обработка почвы без оборота пласта обеспечивала более благоприятный температурный режим пахотного слоя в период вегетации яровой пшеницы. В сухие и близкие к среднемноголетним по метеоусловиям годы они способствовал и. сцижению температуры пахотного слоя в июне и июле месяце на 2,4-3,5°С.) гВ августе, наоборот, в сухие годы наблюдалось повышение. темцературы почвы в горизонте 0-10 см на 1,2-1,5°С. Это следует считать положительным явлением, т. к. в условиях Западной (Зибири первая половина лета недостаточно увлажнена, с высокими температурами, а вторая — с недостатком тепла и повышенным увлажнением.

АГРОХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Содержание гумусд.. За ротацию зернопарового севооборота на фоне применения минеральных удобрений Ы80Р8оК6о, внесения навоза в пару и оставления соломы после уборки зерновых и зернобобовых культур комбинированная система основной обработки с чередованием вспашки и рыхления ЛП-0,35 стабилизировала содержание гумуса в пахотном слое й повышала его содержание на 0,41% к исходному в слое 20-40 см. Отвальная вспашка на существующем фоне внесения удобрений не оказывала значительного влияния на содержание гумуса. Систематическая безотвальная обработка снижает содержание гумуса в 0-20 см слое на 0,44%. Наиболее значительное обеднение гумусом происходило в слое почвы 10-20 см — на 0,65 и 0,51% к исходному содержанию.

Содержание элементов питания. Более благоприятные условия для накопления и сохранения нитратного азота были при дифференцированной системе обработки почвы с использованием для обработки в паровом поле КПЭ-3,8 на 12-14 см. К периоду возобновления вегетации озимой ржи в среднем за 1989-1993 гг. увеличение содержания N-N0,3 здесь по сравнению с вариантом черного пара с летней перепашкой ПН-4-35 в слое 0-20 см было 6,13 мг/кг почвы или на 52,5%.

Однако использование обработки почвы без оборота пласта после зерновых предшественников приводило к снижению содержания N-N03 в пахотном слое, дифференциации его по слоям. Перед посевом пшеницы по безотвальному рыхлению ЛП-0,35 в комбинированной, КПЭ-3,8 в дифференцированной системе обработки содержание нитратного азота снижалось по сравнению с вариантом вспашки на 1,90-2,29 мг/кг почвы или на 16,6-20,1%.

При этом более интенсивное накопление N-N03 при отвальной системе обработки отмечено в слое 10-20 см, где его содержалось 12,34 мг/кг почвы. При безотвальных обработках ЛП-0,35 и КПЭ-3,8, наоборот, содержание N-N03 было в этом слое ниже соответственно на 3,75 и 3,42 мг/кг почвы или на 30,4 и 27,7% (рис. 2).

Озимая рожь

Пшанкца (тред посевом)

10-20 Глубина, см

ина, см

20-40

ПН-4-35 на 20-22 см ЛП-0,35

-------КПЭ-3,8 на 12-14 см

Рис. 2. Содержание нитратного азота в зависимости от применения почвообрабатывающего орудия (1988-1993 гг.)

Снижение мобилизационных процессов Ы-Ы03 из органической части почвы при энергосберегающих системах следует рассматривать как стабилизацию и воспроизводство потенциального плодородия. Дефицит в обеспечении азотного питания при безотвальной обработке устраняется увеличением норм минеральных удобрений.

При высоком содержании в почве Р2О5 и К20 изучаемые системы обработки почвы не оказали значительного влияния и четкой закономерности на условия фосфорного и калийного питания.

Биологическая активность. Установлено, что длительное интенсивное использование пашни в полевом севообороте привело к снижению биологической активности темно-серой лесной почвы. Численность основных групп микроорганизмов в пахотном слое по шкале обеспеченности по Д. Г. Звягинцеву (1991) независимо от систем основной обработки была очень низкой. Применение обработки почвы без оборота пласта, проведение в севообороте преимущественно мелких обработок к посеву в слое почвы 0-20 см снижало численность микроорганизмов, усваивающих органический азот на 26%, нитрификаторов на 57-64%, что объясняется анаэробиозом почвенной среды, обеднением нижней части пахотного слоя органическим веществом (табл. 3).

3. Микробиологический состав пахотного слоя темно-серой лесной почвы перед посевом пшеницы в зависимости от системы основной обработки (среднее за 1993-1995 гг.)

Система Количество мик роорганизмов, тыс. шт/г абс. сухой почвы

основной Использ. Использ. Грибы Целлюло- Нитрифи- Кэффициснт

обработки органич. минерал. на зоразлага- каторы на минерали-

почвы формы формы среде ющие на выщел. зации КАА:

азота на азота на Чапека среде агаре МПА

МПА КАА Гетченсона . •" ' ' -

Отвальная 182,0 459 7,2 7,8 2,8 2,52

Безотвальная 187,0 400 8,2 4,8 1Д 2,14

Комбиниро- 200,0 514 7,0 6,7 1,0 2,57

ванная

Дифференци- 134,0 442 5,8 4,5 1,2 3,30

рованная

Следствием снижения биологической активности при мини-мализации системы основной обработки явилось снижение коэффициента минерализации при безотвальной системе основной обработки.

В то же время безотвальные и мелкие обработки за счет распределения растительных остатков в верхнем слое почвы к кущению пшеницы увеличивали активность грибной микрофлоры на 28%, что способствует лучшему преобразованию органического вещества растительных остатков в доступную для растений форму.

В засушливые и средние по увлажнению годы энергосберегающие системы основной обработки обеспечивали условия разложения полотна, близкие к варианту вспашки. В условиях избыточного увлажнения и недостатка тепла увеличивали разложение полотна на 11,1-18,2% (табл. 4).

4. Активность разложения лъняного полотна в слое почвы 0-30 см в зависимости от основной обработки (в среднем по полям севооборота, 1988-1993 гг.)

Основная Разложение полотна в % от исходной массы 'за 3 месяца в годы

обработка сухие средние влажные среднее за 1988-1993 гг.

Отвальная 33,8 34,9 46,8 36,4

Безотвальная 32,4 25,7 64,3 35,5

Комбинированная 31,4 31,2 65,5 37,0

Дифференцированная 34,6 33,0 57,9 38,0

Засоренность посевов. В зернопаровом севообороте при использовании химических средств защиты посевы сельскохозяйственных культур имели слабую степень засоренности по всем изучаемым системам основной обработки, при этом с удалением культуры " от пара степень засоренности увеличивается с 7,6-9,5 шт/м2 на озимой ржи, до 47,8-76,3 шт/м2 в поле ячменя. В среднем по зернопаровому севообороту системы обработки с включением безотвальной и мелкой обработки увеличивали общую засоренность посевов зерновых и зернобобовых на 8,5-20,8 шт/м2 и на 2,9-4,7% к биомассе по сравнению со вспашкой (табл. 5). Наиболее засоренными были посевы при безотвальной системе обработки. Нарастание засоренности происходило в основном за счет малолетних, преимущественно, устойчивых к гербицидам группы 2,4 Д сорняков — Avena fatua, Panicum crus galli.

5. Засоренность посевов перед уборкой в зависимости от системы основной обработки почвы (среднее по севообороту, 1988-1993 гг.)

Система основной обработки Засоренность, на 1 м2

Количество, шт. Масса, в % к биомассе снопа

всего в т. ч. многолетние всего в т. ч. многолетние

Отвальная 30,2 1,85 7,3 1,42

Безотвальная 51,0 1,70 12,0 1,40

Комбинированная 38,7 2,85 10,2 1,36

Дифференцированная 39,4 1,20 10,5 1,1

Урожайность сельскохозяйственных культур, продуктивность севооборота. В среднем за 1988-1993 гг. изучаемые системы обработки почвы обеспечивали получение урожайности зерновых и зернобобовых культур, качества зерна пшеницы, выхода зерна с 1 га севооборотной площади, равных варианту вспашки (табл. 6).

6. Урожайность сельскохозяйственных культур и выход зерна с 1 га севооборотной площади в зависимости от системы основной обработки почвы (в среднем за 1988-1993 гг.)

Система основной обработки Урожайность, ц/га Выход зерна, ц/га

Озимая рожь | Пшеница | Горох Ячмень

Отвальная 36,9 22,2 17,7 24,9 20,3

Безотвальная 35,2 24,1 16,5 26,5 20,5

Комбинированная 36,6 22,8 16,2 24,6 20,0

Дифференцированная 36,2 23,0 18,0 25,0 20,4

НСР06 1,8 3,3 1,6 1,8

В годы с недостаточным обеспечением влагой, близкие к среднемноголетним условиям, обработки без оборота пласта, дифференцированная и комбинированная системы обработки увеличивали или обеспечивали равный варианту вспашки выход зерна в севообороте 15,6-17,0 и 23,6-24,2 ц/га. В год с избыточным увлажнением и недостатком тепла энергосберегающие системы обработки снижали выход зерна на 0,5-1,5 ц/га. Полученный результат влияния энергосберегающих систем основной обработки на урожайность, выход зерна следует рассматривать как явление положительное. В отличие от результатов исследований предыдущих лет (1976-1988 гг.) на темно-серой лесной

почве опытного участка доказана возможность применения энергосберегающих технологий основной обработки почвы без снижения продуктивности пашни.

Биоэнергетическая и экономическая эффективность. Установлено, что применение безотвальной, дифференцированной и комбинированной систем основной обработки в зернопаро-вом севообороте снижало затраты времени на основную обработку на 9,2-53,6%, расход топлива на 2,5-4,4 кг/га, суммарные затраты энергии на основную обработку на 7,0-29,1% по сравнению с ежегодной вспашкой (табл. 7).

7. Биоэнергетическая и экономическая эффективность зериопарового севооборота в зависимости от системы основной обработки почвы (в среднем за 1988-1993 гг.)

Показатели эффективности Системы основной обработки

Отвальная Безотвальная Комбинированная Дифференцированная

Энергетический коэффициент Приращение валовой энергии, МДж/га Чистый доход, руб/га Себестоимость 1 ц, руб... Рентабельность, %

1,46 1,58 1,54 1,58

11774,19 12157,7 11375,1 12235,4

445,98 460,52 430,88' 463,46

39,8 . 39,03 40,22 39,04

55,2 ... .. ' 57,6 . ,.,.•; 53,6 , . . 58,2

.. " ■ ¡ч

Наиболее эффективными в среднем за годы исследований были дифференцированная и безотвальная системы основной обработки, энергетический коэффициент по которым повышался на 0,12 ед. по сравнению с контролем й составлял 1,58 ед., приращение валовой энергии увеличивалось на 383-461 МДж/га. чистый доход "на 14,54-17,48 руб/га' (в ценах 1998 г.).

ВЫВОДЫ

1. При низких запасах продуктивной влаги (50-60 мм) в метровом слое темно-серой лесной почвы перед ее обработкой и хорошем осенне-зимнем увлажнении лучшие условия для аккумуляции и сохранения атмосферных осадков обеспечиваются обработкой почвы без оборота пласта с использованием ЛП-0,35.

При высоких запасах продуктивной влаги в метровом слое почвы (140-150 мм) в период уборки зерновых и хорошем осенне-зимнем увлажнении лучшие условия для накопления и со-

хранения влаги обеспечивает отвальная система основной обработки.

В условиях с удовлетворительными запасами продуктивной влаги в метровом слое — 80-120 мм в период уборки зерновых и удовлетворительного осенне-зимнего увлажнения глубокая и мелкая безотвальная обработки обеспечивали культурные растения влагой на уровне с вариантом вспашки.

2. Дифференцированная система основной обработки создает условия для наиболее рационального расхода влаги на 1 ц зерна с соответствующим количеством побочной продукции. В среднем по севообороту расход влаги на 1 ц зерна был ниже на 0,38 мм по сравнению со вспашкой.

3. Применение безотвальных глубоких (ЛП-0,35) и мелких (КПЭ-3,8 и БДТ-2,5) обработок в системе комбинированной и дифференцированной обработки почвы в севообороте обеспечивает режим плотности на уровне с вариантом систематической вспашки и поэтому не является лимитирующим фактором для минимализации системы обработки почвы. В условиях недостаточного увлажнения пахотного слоя при влажности 14-20%, высокой объемной массе перед основной обработкой плотность сложения к посеву приобретает одинаковое значение по всем приемам обработки — 1,22-1,36 г/см3.

Целесообразность мелких обработок почвы увеличивается при влажности пахотного слоя менее 14%.

4. Обработка почвы плугом со стойками СибИМЭ на 20-22 см, КПЭ-3,8 на 12-14 см в среднем за годы с различными условиями по плотности и влажности почвы повышала ее фильтрационную способность в 4,2 и 3,2 раза соответственно по сравнению со вспашкой.

5. Энергосберегающие системы основной обработки почвы способствовали увеличению содержания водопрочной агрономически ценной структуры в поле пшеницы на 2,6-7,0 и на 5,6-14,4% в поле ячменя.

6. Обработки почвы без оборота пласта обеспечивали более благоприятный температурный режим пахотного слоя в период вегетации. В сухие и близкие к среднемноголетним годы способствовали снижению температуры пахотного слоя в июне и июле на 2,4-3,5°С. В августе, наоборот, в сухие годы наблюдалось повышение температуры на 1,2-1,5°С.

7. На фоне применения минеральных удобрений ЫдоРвО^бО и внесения навоза 60 т/га в пару комбинированная система ос-

новной обработки стабилизирует содержание гумуса в пахотном слое и повышает его содержание в слое 20-40 см на 0,41% к исходному его содержанию.

8. Энергосберегающие системы основной обработки почвы способствуют накоплению нитратного азота в чистом пару. К посеву озимой ржи в слое 0-20 см нитратного азота по ним было больше на 4,41-9,68 мг/кг почвы, к возобновлению вегетации при дифференцированной системе обработки на 6,13 мг/кг (на 52,5%) по сравнению с традиционной отвальной системой основной обработки.

Обработка почвы без оборота пласта после зерновых предшественников приводит к снижению содержания нитратного азота в пахотном слое относительно отвальной системы обработки.

Не выявлено четкой закономерности влияния основной обработки на содержание подвижных форм фосфора и калия.

9. Обработка почвы без оборота пласта и сокращение глубины обработки ведут к снижению численности микроорганизмов в пахотном слое. Перед посевом зерновых в слое 0-20 см количество микроорганизмов, использующих органический азот при дифференцированной системе обработки, снижалось на 26%, нитрификаторов — на 57% относительно вспашки. Безотвальная система обработки почвы снижала интенсивность минерализации органического вещества, где коэффициент минерализации составлял перед посевом 2,14, а в фазу кущения пшеницы — 1,84.

10. Системы обработки почвы с включением безотвальной и мелкой обработки в среднем по зернопаровому севообороту увеличивали общую засоренность посевов зерновых и зернобобовых на 8,5-20,8 шт/м2 и на 2,9-4,7% к биомассе по сравнению со вспашкой; увеличение засоренности по энергосберегающим системам обработки почвы происходит за счет малолетних, преимущественно устойчивых к гербицидам группы 2,4 Д сорняков (овсюг, куриное просо).

11. В засушливые годы, а также в годы по обеспеченности влагой, близкие к среднемноголетним, безотвальная, дифференцированная и комбинированная системы обработки увеличивали или обеспечивали равный варианту вспашки выход зерна в севообороте — 15,6-17,0 и 23,6-24,2 ц/га соответственно к условиям увлажнения;

в год с избыточным увлажнением с недостатком тепла энергосберегающие системы обработки снижали выход зерна на 0,5-1,5 ц/га;

системы обработки почвы не оказали влияния на технологические показатели качества зерна пшеницы.

12. Дифференцированная и безотвальная системы основной обработки обеспечивали снижение совокупных затрат энергии на основную обработку на 29,1 и 20,3%, затрат времени на обработку на 52,6 и 22,5%, экономию 4,4 и 2,5 кг/га горючего по отношению к вспашке. Данные системы обработки повышали энергетический коэффициент на 0,12 ед., приращение валовой энергии на 383-461 МДж/ га, чистый доход на 14,54-17,48 руб./га по сравнению с традиционной ежегодной вспашкой.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для восстановления и сохранения плодородия темно-серой лесной тяжелосуглинистой почвы и обеспечения стабильной высокой продуктивности пашни при минимуме затрат на обработку почвы для условий северной лесостепи Тюменской области рекомендуется освоение энергоресурсосберегающих систем основной обработки почвы на основе ее минимализации при использовании соломы в качестве органического удобрения. При комплексной химизации возделывания зерновых система основной обработки в пятипольном зернопаровом севообороте: чистый пар — озимая рожь — пшеница — горох — ячмень в годы, близкие по увлажнению к среднемноголетним и с недостаточным увлажнением, предлагается использовать дифференцированную и комбинированную системы обработки почвы. Дифференцированная обработка почвы включает: обработку БДТ-2,5 на 10-12 см после уборки предшествующей пару культуры; поверхностные обработки КПС-4,0 и обработка КПЭ-3,8 на 12-14 см в пару; обработку КПЭ-3,8 на 12-14 см после уборки озимой ржи; вспашку ПНЯ-4-40 в отвально-плоскорезной модификации на 24-26 см после уборки пшеницы; обработку БДТ-2,5 после гороха под ячмень. Комбинированная обработка почвы предусматривает чередование отвальных и безотвальных обработок: отвальная на 20-22 см в пару; безотвальная на 20-22 см ЛП-0,35 под пшеницу; отвально-плоскорезная ПНЯ-4-40 на 24-26 см под горох; безотвальная ЛП-0,35 на 20-22 см под ячмень.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Зональная система земледелия Тюменской области: Рекомендации/ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. НИИСХ Северного Зауралья. Новосибирск, 1989. 444 с. (в соавторстве).

2. Перфильев Н. В., Авдеенко М. Д. Совершенствование основной обработки почвы в Тюменской области// Земледелие. 1995. № 2. С. 10-12.

3. Хохлов Л. Н., Перфильев Н. В., Авдеенко М. Д., Кокшаров А. И. Совершенствование системы земледелия Северного Зауралья // Научно-исследовательскому институту сельского хозяйства Северного Зауралья 30 лет. Новосибирск, 1995. 82-103 с.

4. Перфильев Н. В. Содержание доступных форм питательных веществ в зависимости от основной обработки темно-серой лесной почвы// Научно-практ. конф., посвящ. 30-летию НИИСХ Северного Зауралья: Тез. докл. Тюмень, 1995. С. 9-10.

5. Авдеенко М. Д., Перфильев Н. В. Системы основной обработки почвы и засоренность посевов// Научно-практ. конф., посвящ. 30-летию НИИСХ Северного Зауралья: Тез. докл. Тюмень, 1995. С. 3-4.

6. Перфильев Н. В. Влияние основной обработки темно-серой лесной тяжелосуглинистой почвы на основные агрохимические показатели// Научно-практ. конф., посвящ. 30-летию НИИСХ Северного Зауралья: Тез. докл. Тюмень, 1995. С. 7-8.

7. Перфильев Н. В. Влияние системы основной обработки темно-серой лесной тяжелосуглинистой почвы на ее некоторые агрофизические показатели// Научно-практ. конф., посвящ. 30-летию НИИСХ Северного Зауралья: Тез. докл. Тюмень, 1995. С. 5-6.

8. Перфильев Н. В. Основная обработка и гумусовое состояние темно-серых лесных почв Северного Зауралья// Земледелие. 1995. № 5. С. 8-9.

9. Моторин А. С., Перфильев Н. В., Телицын В. Л. Состояние земельных ресурсов, трансформация плодородия почв и способы его воспроизводства в условиях сельхоззоны Тюменской области// Плодородие почвы и качество продукции при биологизации земледелия. М.: МГУ, 1996. С. 107-116.

Ю.Перфильев Н. В. Возможности минимализации основной обработки серых лесных почв// Аграрная наука и образование в условиях аграрных реформ Тюменской области: проблемы, поиски, решения. Тюмень, 1997. С. 112.