Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние системы обработки и удобрений на биологическую активность почвы, урожайность и качество продукции различных сортов ячменя

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние системы обработки и удобрений на биологическую активность почвы, урожайность и качество продукции различных сортов ячменя"

о7 БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ^ АКАДЕМИЯ

СУ оо

^ на правах рукописи

Титовская Алла Ивановна

ВЛИЯНИЕ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ, УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЯЧМЕНЯ

06.01.01 - общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Белгород - 199?

Работа выполнена в Белгородской государственной сельскохозяйственной академии в 1994-1995 гг.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент Россельхозакадемии О.Г. Котлярова

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук

В.К. Подгорный

кандидат сельскохозяйственных наук Н.Ф. Гончаров

Ведущее предприятие - Белгородский НИИСХ

Защита состоится"& 1997 г. в _часов

на заседании диссертационного совета

Белгородской государственной сельскохозяйственной академии

Просим Ваши отзывы, в двух экземплярах, присылать по адресу: 309103, Белгородская обл., Белгородский район, п. Майский, ул. Вавилова

Белгородская государственная сельскохозяйственная академия. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии. Автореферат разослан " " ¿^У.-^/г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат с.-х. наук, доцент

Н.С. Добудько

- 3 -

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Почвы Белгородской области в сильной степени подвержены водной эрозии. Эродированные сельскохозяйственные угодья составляют 73 % (Котлярова, 1990). Большая площадь эродированных и эрозионноопасных земель вовлечена в интенсивную обработку. Это приводит к дальнейшему развитию эрозионных процессов и невосполнимым потерям почвы, вследствие чего получаемые урожаи не соответствуют материальным и энергетическим затратам. Именно поэтому особую актуальность приобретает проблема рационального использования почв на склонах. Для ее решения необходима глубокая комплексная оценка элементов системы земледелия по их влиянию на повышение продуктивновности смытых почв.

Цель и задачи исследований. Целью наших исследований являлось изучение различных способов основной обработки почвы, доз удобрений, сортов ячменя и их влияние на биологические факторы плодородия, количество и качество получаемой продукции на смытых склонах.

Исходя из цели работы, в задачи исследований входило:

1. Изучить влияние способов обработки почвы на склоне и доз минерального питания на продуктивность и качество продукции различных сортов ячменя.

2. Изучить количественный и качественный состав органических остатков, поступающих в почву после уборки различных сортов ячменя, выращиваемых при разных способах основной обработки и дозах удобрений.

3. Определить зависимость активности биоты на склоне от способов основной обработки почвы и удобрений.

4. Оценить биоэнергетическую эффективность выращивания ячменя на смытых почвах.

Научная новизна работы. В работе впервые комплексно оценены приемы вспашки, мелкой и безотвальной обработок по их влиянию на биологические факторы плодородия применительно к смытым почвам склонов Юго-Запада ЦЧЗ. Доказана неэффективность применения мелкой обработки на склонах под ячмень. Обоснована необходимость подбора экологически устойчивых сортов ячменя на склонах. Установлена зависимость качества получаемых семян от способа обработки почвы.

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались автором и получили одобрение на научно-практической конференции посвященной 150-летию со дня рождения В.В. Докучаева (г. Воронеж, 1996), на международной научно-производственной конференции (г. Белгород, 1997), на

заседаниях кафедры земледелия (1994, 1995, 1996 гг.), на заседаниях ученого совета агрономического факультета БГСХА (1995, 1996, 1997гг.).

Представленная работа является частью тематического плана научно-исследовательской работы кафедры земледелия БГСХА по заданию "Разработать ландшафтные системы земледелия, обеспечивающие в условиях ЦЧЗ защиту почв от эрозии, повышение плодородия склоновых земель и экологическую устойчивость" на основании договора с Россель-хозакадемией N 163.

Публикация результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 4 печатных работы.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 127 страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, приложения. Список литературы включает 252 наименования, в том числе 24 на иностранных языках.

Основные положения, выносимые на защиту.

В результате исследований на защиту выносятся следующие положения:

- мелкая обработка почвы под ячмень на склонах Белгородской области отрицательно влияет на биологические факторы плодородия и урожайность ячменя;

- безотвальная обработка почвы по показателям биологической активности и урожайности незначительно уступает вспашке;

- использование экологически утойчивых сортов ячменя позволяет повышать продуктивность смытых почв и почвенное плодородие.

2. СХЕМА ОПЫТА, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ЕГО ПРОВЕДЕНИЯ

2.1 Агроклиматическая характеристика зоны и метеорологические условия в годы проведения исследований

Белгородская область расположена на юго-западе Центрально-Черноземной зоны. Территория ее объединяет две природные зоны - лесостепную (западные, северо-западные и центральные районы) и степную (юго-восточные районы).

Высота местности над уровнем моря 100-200 м. Территория области пронизана густой сетью рек, принадлежащих к бассейнам Дона и Днепра. По данным гоеземучета на 1985 год на склонах более 2° в области расположено 60,1 % сельскохозяйственных угодий.

Климат области умеренно-континентальный с жарким летом и сравнительно холодной зимой. Средняя температура воздуха составляет

около +6°С, сумма эффективных температур выше +5°С - 1960°, выше 10°С - 1086°.

Среднегодовое количество осадков варьирует по районам от 455 до 540 мм. В отдельные годы сумма осадков может снижаться до 300 мм и возрастать до 700-750 мм. В теплый период выпадает 240-290 мм осадков. Климат Белгородской области характеризуется значительной неустойчивостью. Часто повторяются засухи и суховеи.

Погодные условия в годы исследований характеризовались высокой контрастностью, что позволило всесторонне оценить изучаемые факторы. Наиболее благоприятным для развития растений ячменя был 1994 год, 1995 год характеризовался крайне засушливой погодой. Число дней с относительной влажностью воздуха ниже 30 % составило: в апреле - 6 дней (из них 4 дня в третьей декаде), в мае - 7 дней (из них 4 дня в 3 декаде), в июне 10 дней (из них 7 дней в 1 декаде). Таким образом, в критические периоды своего развития ячмень сильно страдал от засухи. В создавшихся условиях растения не смогли сформировать высокий урожай. В 1996 году сухач и жаркая погода конца апреля-начала мая также неблагоприятно отразилась на появлении всходов ячменя. В конце мая и июне выпало значительное количество осадков, но они выпадали в виде ливневых дождей, частью со шквальным ветром, а в ночь на 28 июня прошел сильный град, который значительно повредил посевы ячменя. Сложившиеся погодные условия отрицательно повлияли на урожайность изучаемых сортов.

2.1 Схема и методика проведения опытов

Программа исследований включала полевые и лабораторные опыты. Полевые опыты проводились в 1994-1996 гг. в учхозе "Центральное" Белгородской государственной сельскохозяйственной академии. Опытный участок располагался на склонах 4-5° южной эспозиции и 6-8° северной экспозиции. Преобладающая почва - чернозем типичный среднемощ-ный среднегумусный слабо- и среднеэродированный тяжелосуглинистого механического состава.

Опыт трехфакторный по схеме 3*2*2.

В опыте изучались три системы обработки почвы:

- вспашка на глубину 20-22 см плугом ПЛН-5-35, которой предшествовало дисковое лущение стерни на 6-8 см;

- мелкая обработка заключалась в дисковом лущении на 6-8 см и лемешном - на 8-10 см;

- безотвальная обработка на глубину 20-22 см проводилась чизель-ным плугом ПЧ-2.5, ей так же предшествовало дисковое лущение стерни

на 6-8 см.

Изучались две дозы питания:

- рекомендованная, в которой использовали рекомендованные дозы удобрений: основное внесение - N70, Р70, К70 (кг д. в. на 1 га), при посеве - N10, PIO, К10 (кг д. в. на 1 га);

- расчетная (на 2.5 % использования ФАР) доза удобрений определялась по нормативам баланса с учетом поступления питательных веществ с пожнивно-корневыми послеуборочными остатками. За нормативы баланса приняли по азоту -100%, фосфору - 150%, калию 80%. Осенью вносили N100, Р90, К80 (кг д. в. на 1 га), при посеве - по 10 кг д. в. NPK на 1 га. В опыте изучались два сорта ячменя: Одесский 115 и Визит.

Делянки размещали систематически в один ярус. Повторность трехкратная. Общая площадь делянки первого порядка - 1080 м2 (18*60), второго порядка - 540 м2 (9*60), третьего порядка - 270 м2 (9*30). Учетная площадь делянки - 100 м2.

Весной на всех вариантах опыта проводили ранне-весеннее боронование агрегатом, состоящим из гусеничного трактора и сцепки из средних и посевных борон и предпосевную культивацию на глубину заделки семян культиватором КПС-4. Ячмень высевали сеялкой СЗТ -3.6 с нормой высева 4.5 млн. всхожих семян на 1 га. Для борьбы с сорняками в фазу кущения ячменя использовали гербицид Лонтрел.

Урожай с учетной площади убирали после выкашивания защиток. В опыте применяли сплошной метод учета урожая. Учетная площадь каждой делянки убиралась комбайном "Сампо".

Исследования проводили по общепринятым методикам.

Были выполнены следующие наблюдения, учеты и анализы:

- количество и состав корневых остатков определяли в слоях 0-10, 10-20 и 20-40 см на всех вариантах опыта перед посевом и после уборки;

- учет дождевых червей проводили методом раскопок в трехкратной повторности;

- микробиологическую активность почвы (процесс нитрификации, "дыхание" почвы, общую биологическую активность по накоплению аминокислот на хромотографических пластинках, численность групп микроорганизмов) определяли по методике ВНИИС микробиологии в лаборатории биологических анализов БГСХА;

- растительные образцы, анализировали на содержание общего азота, фосфора, калия, сырой белок определяли расчетным методом;

- в зерне и соломе, а так же в почве определяли содержание следующих тяжелых металлов: кадмия, свинца, цинка, меди, а так же

цезий - 137;

- посевные качества семян, полученных со всех вариантов опыта определяли согласно ГОСТа .

- математическая обработка данных по урожайности за 1994-1996 гг. выполнена методом дисперсионного анализа трехфакторного опыта (Доспехов, 1979).

3. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, УДОБРЕНИЙ И СОРТА НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПЛОДОРОДИЯ

К настоящему времени накоплена масса противоречивых материалов по влиянию способов обработки почвы и удобрений на биогенность почвы. По данным ряда авторов, обработка почвы без оборота пласта снижает численность микроорганизмов и уменьшает биологическую активность ( Витер, Петрова, 1973; Калашников, 1975; Мухортов, 1986; Котлярова, Гаврилов, 1987; Гармашов, 1996) и др.

В тоже время имеется ряд результатов, где бесплужная обработка черноземов обуславливает увеличение в почве численности грибов, целлюдозоразрушающих бактерий и активизацию биологических процессов относительно вспашки (Кивер и др., 1977; Шикула, Назаренко, 1990; Гусева, Стародубцева, 1996).

3.1 Изменение количества и качества корневых остатков ячменя в

зависимости от способа обработки почвы, удобрений и сорта

Анализ полученных нами в 1994-1996 годах данных по влиянию способов обработки и доз удобрений на накопление пожнивно-коневых остатков различными сортами ячменя показал, что сорт Одесский 115 накапливал наибольшее количество свежего органического вещества на вспаханных делянках. Наименьшее количество пожнивно-корневых остатков этот сорт накапливал на делянках с мелкой обработкой. Разница по этому показателю между делянками со вспашкой и мелкой обработкой составила при рекомендуемой дозе удобрений 0.19 т/га, при расчетной 0.32 т/га.

На делянках с безотвальной обработкой сорт Одесский 115 оставил в почве несколько меньше пожнивно-корневых остатков, чем на делянках со вспашкой.

В целом по опыту, у сорта Одесский 115 корреляционная зависимость между изучаемыми дозами удобрений и количеством пожнивно корневых остатков слабая (г= 0.228 ± 0.136), по интенсивному сорту Визит между этими показателями отмечена корреляция среденей силы (г=

0.494 ± 0.117).

Наибольшее количество пожнивно-корневых остатков в слое 0-40 см накопил сорт Одесский 115. В среднем за три года после уборки этого сорта в почве оставалось 3.70 т/га свежего органического вещества. Сорт Визит накопил в почве на 0.39 т/га свежего органического вещества меньше, и достоверно уступил по этому показателю сорту Одесский 115.

Основная масса свежего органического вещества при всех способах основной обработки находилась в слое 0-20 см. Причем, если при вспашке и обработке почвы чизелем растительные остатки относительно равномерно распределялись по слоям почвы 0-10 и 10-20 см, то мелкая обработка приводила к их концентрации в слое 0-10 см (рис. 3.1).

Рис. 3.1 Распределение пожнивно—корневых остатков ячменя сорта Одесский 115 по слоим почвы, т/га

Содержание, т/га

Вспашка Мелкая Безотвальная □ 10-20 см В 0-10 см И 0-20 см

з

2

Анализ накопления питательных веществ с пожнивно-корневыми остатками показал, что максимальное их количество оставлял в почве сорт ячменя Одесский 115 на вспаханных делянках при расчетной дозе удобрений. С его пожнивно-корневыми остатками в почву поступало: азота 41.3 кг/га, фосфора - 4.4 кг/га, калия - 15.2 кг/га, кальция

- 12.9 кг/га. На делянках с мелкой обработкой, при той же дозе удобрений этот сорт оставил в почве значительно меньше питательных элементов: азота - 32.3 кг/га, фосфора - 3.10 кг/га, калия 13.4 -кг/га, кальция 10.7 кг/га. Сорт Визит больше всего оставил в почве азота (38.6 кг/га) на делянках с безотвальной обработкой при расчетной дозе удобрений, калия (14.9 кг/га) на тех же делянках при рекомендованной дозе удобрений, фосфора и кальция на вспаханных делянках при расчетной дозе (4.2 и 13.2 кг/га соответственно).

3.2 Влияние способов основной обработки и удобрений на биологическую активность почвы

Результаты исследований в нашем опыте показали, что выделение почвой углекислоты изменяется в зависимости от способа основной обработки (рис. 3.2).

Рис. 3.2 Влияние способов основной обработки на продуцирование углекислоты под ячменем а слое почвы 0—40 с и, иг/кг

600 еоо 400 Ш 200 кю о

мг/кг

И!

0-20

0-40

0-20

0-40

Рекомендованная доза Расчетная доза

□ Вспашка □ Мелкая □ Безотвальная

Максимальное количество С0г из почвы выделялось на делянках, обработанных чизелем, минимальное - на делянках с мелкой обработ-

кой. Причем, если при рекомендованной дозе удобрений разница между делянками с безотвальной и с мелкой обработками по этому показателю в слое 0-40 см составила 15 мг/кг почвы, то при расчетной дозе удобрений эта разница увеличилась до 100 мг/кг почвы. Удобрения неоднозначно повлияли на выделение углекислоты почвой. Так если увеличение дозы минеральных удобрений с N70 Р70 К70 до N110 Р90 Кво на делянках со вспашкой и с мелкой обработкой приводило к уменьшению продуцирования почвой С0г соответственно на 16 и 34 мг/кг почвы, то на делянках, обработанных чизелем, увеличение дозы удобрения приводило к увеличению этого показателя на 51 мг/кг почвы.

Анализ данных по выделению углекислоты в слое почвы 0-20 см, где преимущественно находилась корневая система ячменя показывает, что мелкая обработка приводила к уменьшению этого показателя при обеих дозах удобрений относительно чизельной обработки и вспашки.

Наиболее активно процесс нитрификации также протекает на вспаханных и обработанных чизелем делянках делянках (рис. 3.3).

Рис. 3.3 Влияние способов основной обработки на процесс нитрификации в слоях почвы 0-30 и 0-40 см

Рекомендованная доза Расчетная доза

□ Вспашка В Мелкая П Безотвальная

Меньшей тарификационной способностью обладала почва на делянках с мелкой обработкой. Разница по этому показателю между вспашкой

и мелкой обработкой в слое 0-40 см составила при рекомендованной дозе удобрений 26.7 мг N03 на 100 г почвы, при расчетной - 10.5 мг/100 г. Увеличение нормы минерального питания способствовало улучшению нитрификадионной активности почвы только на делянках, обработанных чизелем. На вспаханных делянках и делянках с мелкой обработкой увеличение нормы минерального питания вело к снижению нитрификадионной активности.

Анализ нитрификадионной способности почвы по слоям 0-10 и 10-20 см показывает, что при вспашке и безотвальной обработке этот процесс активнее идет в слое 10-20 см, при мелкой обработке такая закономерность отмечается лишь при расчетной дозе удобрений. При рекомендованной - на делянках с мелкой обработкой наблюдается отчетливая дифференциация слоев 0-10 и 10-20 см. Так, если среднее содержание ЫОз в слое 0-10 см принять за 100 %, то в слое 10-20 см этот показатель составит лишь 58 % .

Значительное снижение нитрификационной активности в слое 10-20 см на делянках с мелкой обработкой отностительно делянок со вспашкой и чизельной обработкой связано на наш взгляд с тем, что все известные нитрифицирующие бактерии являются облигатными аэробами. Кислород необходим им как для окисления аммония в азотистую гагсло-ту, так и для окисления азотистой кислоты в азотную. При мелкой обработке в наших опытах наблюдалось уплотнение слоя 10-20 см, а значит и содержание кислорода в этом слое было меньше, чем при вспашке и безотвальной обработке.

Дачные по накоплению аминокислот на хромотографических пластинах, заложенных в почву, показали, что в среднем за вегетацию как в слое 0-20, так и в целом в слое 0-40 см распад клетчатки и биосинтез аминокилот был более интенсивным на вспаханных делянках (рис. 3.4)

На делянках с мелкой и безотвальной обработками наблюдалось замедление этого процесса, особенно в слое 20-40 см.

Наблюдения за накоплением аминокислот на хроматографических пластинах в течении вегетационного периода ячменя показали, что в фазу колошения культуры процесс их образования резко активизируется по отношению к фазе кущения по всем вариантам опыта. Причем, если в фазу кущения процесс распада клетчатки и биосинтеза аминокислот активнее всего шел в слое 0-20 см при мелкой обработке (рекомендованная доза удобрений), то в фазу колошения наибольшая активность этого процесса наблюдалась на вспаханных делянках. Это объясняется тем, что весной, при достаточном увлажнении пахотного слоя, активнее идут микробиологические процессы в слое 0-10 см, так как этот

слой быстрее прогревается. При мелкой и безотвальной обработках в этом слое концентрируется основная масса растительных остатков, следовательно распад клетчатки и биосинтез белков идет быстрее, чем при вспашке, где растительные остатки заделаны глубже. Летом, при уменьшении влажности почвы, слой 0-10 см часто подвержен пересыханию, биологическая активность этого слоя падает, что в свою очередь и приводит к замедлению синтеза аминокислот на делянках с мелкой и безотвальной обработками относительно делянок со вспашкой.

2В0

Рис. 3.4 Количество аминокислот в почве под ячменем в зависимости от способов обработки почвы

мкг лейцина на 1 г бумаги

0-20 0-40 Рекомендованная доза □ Вспашка □ Мелкая

0-20 0-40

Расчетная доза □ Безотвальная

Увеличение дозы минеральных удобрений с N70 Р70 К70 до N110 Рдо Кво приводило к закономерному улучшению биосинтеза аминокислот лишь на вспаханных делянках. На делянках с мелкой и безотвальной обработками увеличение дозы минеральных удобрений незначительно влияло на этот показатель, причем, если на делянках обработанных чизелем наблюдалось незначительное увеличение, то на делянках с мелкой обработкой - уменьшение биосинтеза аминокислот.

Биогенность почвы обусловлена количеством различных групп микроорганизмов, обитающих в ней.

Большое значение грибов в почвенной микробиологии обусловлено тем, что они развиваются на первых этапах микробной сукцессии и обладают на 1-2 порядка большей линейной скоростью роста, чем бактерии, более эффективно колонизируют субстрат. Вместе стем, среди грибов находится большое количество видов возбудителей болезней сельскохозяйственных культур.

Абсолютные количества грибных зачатков в почве под ячменем в нашем опыте несколько различались в зависимости от способа основной обработки (табл. 3.1).

3.1 Влияние способов обработки на численность грибов и бактерий в слое почвы 0-40 см под ячменем

Обработка почвы Доза удобрений тыс. Грибы шт. на 1 г почвы Бактерии на МПА и КАА млн. шт. на 1 г почвы

Слой почвы, см

0-10 10-20 20-40 0-40 0-10 10-20 20-40 0-40

Вспашка 1" 7 3 12 7 20.8 20.0 19.8 20.2

2** 2 4 10 5 18.9 15.6 14.1 16.2

Мелкая 1 б 4 27 12 15.0 13.9 14.3 14.4

2 9 5 36 17 10.9 17.7 19.2 15.9

Безотваль- 1 13 8 16 12 19.8 18.5 17.2 18.5

ная 2 14 8 14 12 17.6 15.7 17.7 17.0

* - рекомендованная доза удобрений

** - расчетная доза удобрений

В слое 0-40 см больше грибных зачатков было на делянках с мелкой и безотвальной обработками относительно вспашки. При рекомендованной дозе удобрений эта разница составляла 5 тыс на 1 г почвы, а при расчетной 7-12 тыс на 1 г почвы соответственно, что может свидетельствовать о потенциальной возможности возникновения вспышек грибных заболеваний культур, высеваемых по безотвальой обработке.

Из таблицы 3.1 видно, что количество бактерий в почве под ячменем изменялось в зависимости от способа обработки. Максимальное количество бактерий в слое 0-40 см было на вспаханных делянках, минимальное - на делянках с мелкой обработкой. Делянки, обработанные чизелем по этому показателю приближались к вспаханным делянкам.

Большое значение в понимании направления процессов, протекающих в почве, имеет соотношение бактерий на МПА и КАА.

Активно протекали минеразизационные процессы на делянках со вспашкой и безотвальной обработкой при рекомендованной дозе удобрений. При применение расчетной дозы удобрений минерализационные процессы на делянках со вспашкой и безотвальной обработкой затормаживались. В почве начинали преобладать процессы гумификации. При мелкой обработке в почве преобладали микроорганизмы, усваивающие органические формы азота. Процесс минерализации шел медленно, особенно при рекомендованной дозе удобрений. Растения ячменя на делянках с мелкой обработкой испытывали недостаток в элементах питания, что неблагоприятно сказалось на урожайности.

3.3 Влияние обработки почвы, удобрений и возделываемого сорта на численность дождевых червей

Благоприятное воздействие дождевых червей на почву многогранно. Дождевые черви - неотъемлемое экологическое звено почвы, стабилизирующее главнейшие ее свойства. Высокая их численность усиливает противоэрозионную устойчивость почвы, что особенно актуально при использовании склоновых земель.

Анализ полученных данных по влиянию способов обработки, минеральных удобрений и сортов ячменя на численность дождевых червей свидетельствует о том, что из трех изучаемых факторов только способ обработки оказал влияние на этот показатель.

Максимальное количество дождевых червей было на делянках, обработанных чизелем. Если принять среднее по сортам количество червей на этих делянках за 100%, то на вспаханных делянках этот показатель составил лишь 53 %, на делянках с мелкой обработкой - 76 %. Значительное, в 1.9 раза, снижение количества дождевых червей на вспаханных делянках, по сравнению с делянками обработанными чизелем, объясняется на наш взгляд более глубокими изменениями среды обитания червей, происходящими при вспашке (табл. 3.2).

Удобрения математически достоверно не повлияли на численность дождевых червей.

Результаты дисперсионного анализа трехфакторного опыта проведенного методом расщепленных делянок показали, что наибольшую долю участия в общей изменчивости имел фактов В (обработка). Доля учас-

3.2 Содержание дождевых червей в почве слое 0-40 см в зависимости от способа обработки почвы и дозы удобрений под различными

сортами ячменя

Обработка почвы

Доза удобрении

Количество дождевых червей, шт/м

2

Годы наблюдений

1994

1995

1996

Среднее за 3 года

Одесский 115

Вспашка 19 4 16 ю

2 11 4 9 8

Мелкая 1 13 7 21 14

2 13 7 17 12

Еезотзаль- 1 23 7 21 17

ная 2 15 8 23 15

Вспашка 1 12

2 10

Мелкая 1 12

2 15

Безотваль- 1 19

ная 2 27

Визит

3 11 9

3 8 7

5 19 12

7 19 14

7 21 16

9 22 19

НСР05

А (сорт) 17 6 13

В (обработка) 5 2 6

С (удобрения) 4 1 2

тия этого фактора составила в среднем за 3 года 71,15 %. Доля участия фактора А(сорт) была равна нулю, а фактора С (удобрения) 0.17%. Корреляционное отношение для А=0.01; В=0.84; С=0.04.

Погодные условия оказали влияние на численность дождевых червей. Минимальное их количество наблюдалось в очень засушливом 1995 году.

- 16 -

4. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЯЧМЕНЯ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ИХ НА СКЛОНАХ

Урожай обоих сортов ячменя зависел от способов основной обработки почвы. Максимальная урожайность ячменя отмечалась на вспаханных делянках. На делянках с мелкой обработкой был получен минимальный урожай, причем, разница в урожае между вспашкой и мелкой обработкой была достоверной во все годы исследований на обоих изучаемых сортах и при различных уровнях удобренности (табл. 4.1).

4.1 Урожайность ячменя в зависимости от способов основной обработки почвы, т/га

Обработка Доза Годы исследований Среднее за 3 года + к вспашке

почвы удобрений 1994 1995 1996

Одесский 115

Вспашка Мелкая Рекомендованная 4.95 4.63 2.56 2.25 2. 2. ,44 .29 3.32 3.06 -0. 26

Безотвальная 4.85 2.37 2. ,39 3.20 -0. 12

Вспашка 5.11 2.59 2. ,56 3.42 — -

Мелкая Расчетная 4.90 2.32 2. .30 3.17 -0. 25

Безотвальная 5.07 2.53 2. .58 3.39 -0. 03

2.93

2.74 -0.19 2^88____-0^05_

Вспашка 4.72 2.21 2.25 3.06 "

Мелкая Расчетная 4.54 1.99 2.19 2.91 -0.15

Безотвальная _ 4^68 __2.01___2.24 2.98 _ -0;.08___

"HCPÖ5

для фактора А (сорт) 0.23 0.17 0.22

фактора В (обработка) 0.10 0.14 0.11

фактора С (удобрения) 0.07 0.04 0.03

Сорт Одесский 115 на делянках с мелкой обработкой в среднем за 3 года сформировал урожай на 0.25-0.26 т/га меньше, чем на делянках со вспашкой. Разница между мелкой обработкой и вспашкой по сорту Визит была несколько меньшей и составляла 0.15-0.19 т/га. В среднем

Вспашка

Рекомен-

Мелкая

дованная

Безотвальная

Визит 4.43 2.17 2.19 4.37 1.84 2.05 4.46 1.97 2.20

за три года разница между безотвальной обработкой и вспашкой оказалась математически недостоверной.

При выращивании на склоне интенсивный сорт ячменя Визит значительно уступил в урожайности Одесскому 115 при всех способах обработки почвы и дозах удобрений.

Дисперсионный анализ трехфакторного опыта показал, что доля участия в общей изменчивости фактора А (сорт) = 62.26%, фактора В (обработка) = 15.0В %, фактора С (удобрения) = 9.36 %. Корреляционное отношение для А= 0.79, для В=0.39, для С=0.31.

Мелкая обработка почвы на склоне привела к ухудшению показателей структуры урожая ячменя изучаемых сортов. Растения ячменя сорта Одесский 115 с делянок, обработанных чизелем, незначительно уступали по показателям структуры урожая растениям со вспаханных делянок. А выращивание сорта Визит на обработанных чизелем делянках привело к улучшению некоторых показателей структуры урожая (табл 4.2).

4.2 Структура урожая изучаемых сортов ячменя в зависимости от способа обработки почвы и удобрений в среднем за 1994-1996 гг

Доза Продук- Высота Длина Число Масса

Обработка удобрений тивная расте- колоса, зерен в зерна с

почвы кустис- нии, см см колосе, колоса,

тость шт г

Одесский 115

Вспашка 2. .0 63.2 6.8 17.9 0.8

Рекомен-

Мелкая 1. .5 60.6 6.5 16.7 0.9

дованная Безотвальная 1. .9 62.5 6.6 17.7 0.7

Вспашка 2. .0 63.2 7.1 18.3 0.8

Мелкая Расчетная 1. ,7 61,7 6.7 16.8 0.8

Безотвальная 2. .0 64.3 6.9 17.8 0.7

Визит

Вспашка 1. 6 58.4 6.4 19.4 0.8

Рекомен-

Мелкая 1. 4 56.2 6.3 19.2 0.8

дованная Безотвальная 1. 6 60.8 6.6 19.3 0.8

Вспашка 1. 6 60.6 6.4 19.5 0.8

Мелкая Расчетная 1. 5 61.0 6.5 19.6 0.7

Безотвальная 1. 6 62.4 6.9 20.0 0.8

НСР05

для фактора А (сорт) 0. ,3 3.3 0.2 0.6 0.2

фактора В (обработка) 0. 2 2.0 0.2 0.3 0.3

фактора С (удобрения) 0. ,1 0.8 0.1 0.2 0.2

Лучшие показатели таких элементов структуры урожая, как продуктивная кустистость, высота растения, длина колоса были у сорта Одесский 115 по сравнению с сортом Визит, а число зерен в колосе было выше у Визита.

Увеличение нормы минерального питания приводило к некоторому увеличению продуктивной кустистости на делянках с мелкой обработкой, к значительному увеличению высоты растений и длины колоса на всех вариантах опыта (лишь на делянках со вспашкой длина колоса сорта Визит не изменялась). Значительное увеличение числа зерен в колосе от применения удобрений наблюдалось только на вспашке у сорта Одесский 115, и на мелкой и безотвальной обработках у Визита.

На содержание в зерне и соломе ячменя общего азота, калия и протеина в большей степени повлияли погодные условия вегетационного периода. Применение расчетной дозы минеральных удобрений привело к увеличению содержания общего азота в зерне 0.13-0.15 %, в соломе на 0.06-0.13 %. Обработка почвы чизелем приводила к увеличению содержания общего азота, протеина и калия в зерне и соломе сорта Визит. У сорта Одесский 115 при данной обработке увеличиваюсь содержание общего азота в зерне.

В благоприятные по условиям вегетации годы изучаемые способы основной обработки почвы не оказали значительного влияния на качество семян, в неблагоприятные годы на фоне общего снижения посевных качеств семян большее снижение энергии прорастания происходит у семян, полученных с делянок с безотвальной и мелкой обработками.

5. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЫРАЩИВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЯЧМЕНЯ НА СМЫТЫХ ПОЧВАХ СКЛОНОВ

Для выяснения эффективности выращивания ячменя на смытых почвах мы применили биоэнергетическую оценку технологий, как более объективную и надежную в оценке сельскохозяйственного производства.

Результаты расчетов показали, что на затраты совокупной энергии большее влияние оказали минеральные удобрения, способы основной обработки почвы повлияли меньше.

При выращивании сорта Одесский 115 разница между затратами совокупной энергии между вспашкой и безотвальной обработкой составила 837 МДж/га (рекомендованная доза удобрений). Увеличение же дозы минеральных удобрений с N70P70K70 до N110P90K80 привело к увеличению затрат совокупной энергии на 3852-3804 МДж/га.

Наибольшие затраты совокупной энергии отмечены при выращивании сорта Одесский 115 на вспашке, при расчетной норме удобрений 31308

ВДж/га.

По сбору валовой и обменной энергии вспашка значительно превосходила мелкую обработку. Гак, разница в сборе обменной энергии между этими обработками составила у сорта Одесский 115 3152-3927 МДж/га, у сорта Визит 1906-2306 МДж/га.

Наиболее высокий энергетический коэффициент был при возделывании сорта Одесский 115 с применением рекомендуемой дозы удобрений на вспашке и безотвальной обработке (4.05-4.03 соответственно). Выращивание изучаемых сортов ячменя при мелкой обработке почвы по сравнению со вспашкой приводило к уменьшению энергетического коэффициента у сорта Одесский 115 на 0.20 и у сорта Визит на 0.11. Энергетический коэффициент при возделывании сорта Одесский 115 был выше, чем сорта Визит на 0.30-0.41.

Самый низкий коэффициент энергетической эффективности (1.40) был при выращивании сорта Визит на мелкой обработке почвы с расчетной нормой удобрений.

ВЫВОДЫ

1. Основная масса органических остатков ячменя при всех способах основной обработки находилась в слое 0-20 см. При вспашке и обработке почвы чизелем органические остатки относительно равномерно распределялись по слоям почвы 0-10 и 10-20 см, мелкая обработка приводила к их концентрации в слое 0-10 см.

Накопление пожнивно-корневых остатков в почве сортом Одесский 115 зависело от способов основной обработки. Наибольшее количество свежего органического вещества осталось после уборки этого сорта на вспаханных делянках (3.73-3.90 т/га), наименьшее - на делянках с мелкой обработкой (3.54-3.58 т/га).

Сорт Визит оставлял в почве на 0.39 т/га свежего органического вещества меньше чем Одесский 115. По сорту Одесский 115 отмечена слабая корреляционная зависимость между изучаемыми дозами удобрений и количеством пожнивно-корневых остатков (г= 228 ± 0.136), по сорту Визит между этими показателями отмечена корреляция средней силы (г= 0.494 ± 0.117).

2. Мелкая обработка почвы приводила к уменьшению процентного содержания основных элементов питания в пожнивно-корневых остатках сорта Одесский 115, по сорту Визит аналогичной закономерности не выявлено. Максимальное количество питательных веществ с пожнив-но-корневыми остатками оставлял в почве сорт Одесский 115 на вспаханных делянках при расчетной дозе удобрений (азота - 41.3 кг/га,

фосфора - 4.4 кг/га, калия 15.2 кг/га, кальция - 12.9 кг/га). На делянках с мелкой обработкой при той же норме удобрений этот сорт оставил в почве азота - 32.3 кг/га, фосфора - 3.1 кг/га, калия -13.4 кг/га, кальция 10.7 кг/га.

3. Наибольшая биологическая активность почвы отмечалась на вспаханных делянках. Безотвальная обработка по показателям биологической активности незначительно уступала вспашке. Использование мелкой обработки приводило к снижению биологической активности почвы, выражавшееся в уменьшении продуцирования углекислого газа почвой, ее нитрификационной способности, активности процесса распада клетчатки и синтеза аминокислот в ней, в снижении общей численности бактерий, находящихся в почве.

4. Численность дождевых червей зависела только от способа основной обработки почвы. Максимальное количество дождевых червей было на делянках, обработанных чизелем, на вспаханных делянках этот показатель уменьшался в 1.9 раза.

5. Урожайность ячменя на склоне в различной степени зависела от всех изучаемых факторов. Наибольшее влияние на этот показатель оказал сорт (доля участия в общей изменчивости 62.3 %). Доля участия обработки почвы и удобрений составила соответствию 15.1 и 9.4%.

При выращивании на склоне более экологически устойчивым оказался сорт Одесский 115. В среднем за три года он сформировал урожай на 0.32 т/га выше по сравнению с сортом Визит.

Способ обработки почвы повлиял на урожайность изучаемых сортов. Наибольший урожай получен на вспаханных делянках (Одесский 115 -3.32-3.42 т/га, Визит - 2.93-3.06 т/га), а минимальный на делянках с мелкой обработкой (Одесский 115 - 3.06-3.17 т/га, Визит -2.74-2.91 т/га). Кроме того, отмечена тенденция снижения урожайности ячменя при безотвальной обработке по сравнению со вспашкой при изученных нормах удобрений.

Применение расчетной дозы минеральных удобрений приводило к увеличению урожайности ячменя по сравнению с рекомендуемой дозой.

6. Мелкая обработка почвы на склоне приводила к ухудшению показателей структуры урожая изучаемых сортов: значительно уменьшалась продуктивная кустистость, высота растений и длина колоса по сравнению со вспашкой и безотвальной обработкой.

7. Содержание общего азота, протеина и калия в зерне и соломе сорта Визит было выше при безотвальной обработке почвы, чем при вспашке и мелкой обработке. У сорта Одесский 115 при безотвальной обработке увеличивалось содержание общего азота и протеина в зерне

- 21 -

на делянках с рекомендуемой дозой удобрения.

8. В благоприятные по условиям вегетации годы изучаемые способы основной обработки почвы не оказали значительного влияния на качество семян, в неблагоприятные годы на фоне общего снижения посевных качеств большее снижение энергии прорастания происходит у семян, полученных с делянок с безотвальной и мелкой обработками.

9. Анализ биоэнергетической эффективности выращивания ячменя на склонах показал, что энергетическая эффективность вспашки и безотвальной обработки незначительно отличалась друг от друга. Наименьшая биоэнергетическая эффективность возделывания ячменя на склонах отмечена при использовании мелкой основной обработки почвы.

Пластичный сорт ячменя Одесский 115 при возделывании на склонах по показателям биоэнергетической эффективности превосходил интенсивный сорт Визит.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Котлярова О.Г., Колесников JI.M., Титовский А.Г., Титовкая А.И. Влияние способов обработки почвы и удобрений на урожайность ячменя на смытых склонах//Земельн1 ресурси Укра1ни: рекультиващя, ращо-нальне використання та збереження (Матерхали м1кдународно1 науково1 конференцИ) Днепропетровск: 1996.- С. 173-174.

2. Котлярова О.Г., Колесников Л.М., Титовский А.Г., Титовкая А.И. Биологические особенности черноземов на смытых склонах в зависимости от способов обработки почвы и удобрений//Грунт1 Укра1ни: еколо-г!я, еволющя, систиматика, окультурення, ощка, мон1торинг, геог-раф1я, використання (Тези допов1дей на конференцП) XapKiB: 1996.-С.75.

3. Котлярова О.Г., Колесников Л.М., Титовский А.Г., Титовкая А.И. Влияние способов обработки и удобрений на биологические особенности черноземов на смытых склонах//Стабилизация развития АПК Центрального черноземья на основе рационального использования природно-ре-сурсного потенциала (Тезисы докладов научно-практической конференции) Воронеж: 1996.- С.40-41.

4. Котлярова О.Г., Колесников Л.М., Титовский А.Г., Титовкая А.И. Зависимость урожайности ячменя на смытых склонах от способов обработки почвы и удобрений//Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения (Тезисы докладов международной конференции) Белгород: 1997.- С.17-19.