Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние способов обработки почвы на урожайность зерновых культур в условиях северной лесостепи Кузнецкой котловины

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние способов обработки почвы на урожайность зерновых культур в условиях северной лесостепи Кузнецкой котловины"

На правах рукописи

Кукшенева Татьяна Прохоровна

ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИ КУЗНЕЦКОЙ КОТЛОВИНЫ

06.01.01 - Общее земледелие, растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Красноярск 2014

005545727

Работа выполнена в государственном научном учреждении «Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Россельхозакадемии

Научный руководитель: Пакуль Вера Никоноровна,

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник.

Официальные оппоненты: Усенко Владимир Иванович,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, директор ГНУ «Научно-исследовательский институт садоводства Сибири имени М. А. Лисавен-ко» Россельхозакадемии;

Юшкевич Леонид Витальевич,

доктор сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией черноземной лесостепи ГНУ «Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Россельхозакадемии.

Ведущая организация: ГНУ «Сибирский научно-исследовательский институт земледелия и химизации сельского хозяйства» Россельхозакадемии.

Защита состоится «23» апреля 2014 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.037.06 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 90, тел/факс: 8 (391) 227-36-09; e-mail: dissovet@kgau.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан «/.£ »Ф-^КЛ^-Р 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д-р с.-х. наук, доцент

Халипский Анатолий Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В условиях Сибири на протяжении длительного времени рассматриваются пути совершенствования систем обработки почвы. При этом остаются до конца нерешенными вопросы адаптивности минимальных и нулевых обработок почвы к конкретным почвенно-климатическим условиям.

Необходимость перехода в Кемеровской области на минимальные и нулевые обработки при возделывании сельскохозяйственных культур определяется значительными (663 тыс. га) площадями, подверженными водной и ветровой эрозии, снижением плодородия почвы. Обоснованием применения ресурсосберегающих технологий является установленная закономерность -почвы с высоким содержанием гумуса не нуждаются в интенсивных обработках для регулирования агрофизических процессов. К таким почвам относятся выщелоченные черноземы.

Для современного сельскохозяйственного производства необходима научно обоснованная система ресурсосберегающих способов обработок почвы (нулевые, безотвальные, минимальные) с использованием современных почвообрабатывающих машин и посевных комплексов.

Цель исследований. Установить влияние способов основной обработки и технологических приемов подготовки выщелоченного чернозема на потенциальное и эффективное плодородие в условиях северной лесостепи Кузнецкой котловины.

Задачи исследований:

Провести сравнительную оценку влияния различных технологий обработки почвы в зернопаровом севообороте с чистым и сидеральным паром на следующие показатели:

— агрофизические свойства почвы (плотность, пористость, агрегатный состав);

— питательный режим (нитратный азот, подвижный фосфор, калий);

— микробиологическую активность;

— развитие корневых гнилей;

— урожайность зерновых культур;

— экономическую и биоэнергетическую оценку.

Научная новизна. В условиях северной лесостепи Кузнецкой котловины впервые в зернопаровом севообороте установлено положительное влияние мелкой (на 10-12 см) плоскорезной основной обработки почвы при посеве СЭП-3,6, а также минимальной и нулевой технологий подготовки почвы с использованием посевных комплексов «Кузбасс-4,8» и «Томь-5,1» на агрофизические, агрохимические свойства выщелоченного чернозема, урожайность зерновых культур.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

В четырехпольном зернопаровом севообороте:

— плоскорезная основная обработка выщелоченного чернозема на глубину 10-12 см по предшественнику гороху под ячмень, по чистому и сидеральному

з

пару под пшеницу способствует увеличению содержания в почве в период вегетации нитратного азота, уменьшению развития корневых гнилей, повышению урожайности на 0,35-0,49 т/га, в сравнении с отвальной;

— поверхностные, минимальные и нулевые технологии с использованием посевных комплексов «Кузбасс-4,8», «Томь-5,1» обеспечивают улучшение агрофизических свойств, оптимизацию питательного, водного, воздушного режимов выщелоченного чернозема и получение урожайности зерновых культур 3,79-4,58 т/га при рентабельности 108-155 %.

Практическая значимость и реализация результатов исследования. Предложена комбинированная система обработки выщелоченного чернозема в зернопаровом севообороте с чистым и сидеральным паром, основанная на замене традиционной вспашки на минимальную и нулевую технологии возделывания зерновых культур при комплексной защите растений, обеспечивающая сохранение и улучшение плодородия почвы, формирование урожайности зерна 4,4 т/га при себестоимости - 1,9 тыс. руб/т. Экономическая и биоэнергетическая оценка обосновывает целесообразность перехода на минимальные и нулевые технологии, предусматривающие отсутствие или мелкие плоскорезные основные обработки почвы на глубину 10-12 см при посеве посевными комплексами «Кузбасс-4,8» и «Томь-5,1».

Результаты исследований нашли отражение в следующих рекомендациях: «Современные гербициды и протравители семян при защите яровой пшеницы в условиях Кемеровской области» (2006), «Потенциальные возможности яровой пшеницы при возделывании по интенсивной технологии в лесостепи Кемеровской области» (2008), «Почвозащитное земледелие в Кузбассе» (2009), «Защита посевов зерновых культур от болезней: результаты исследований» (2009), «Пестициды для защиты яровой пшеницы» (2009), «Прямой посев при нулевой обработке почвы» (2009).

Проведена производственная проверка и внедрение элементов технологии возделывания пшеницы и ячменя в хозяйствах Кемеровской области: ООО «Зла-тозара» Крапивинского района, СПК «Береговой», КФХ «Евдокимов» Кемеровского района. В результате внедрения ресурсосберегающей технологии обработки почвы получена чистая прибыль с одного гектара 2 870-3 650 руб.

Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на международных (Кемерово, 2006, 2009; Новосибирск, 2010; Екатеринбург, 2011), областных, районных агрономических конференциях Кемеровской области (20052012 гг.), заседаниях технического совета при департаменте сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности по Кемеровской области (2005— 2012 гг.), заседаниях ученого совета ГНУ «Кемеровский НИИСХ» Россельхоз-академии (2005—2013 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в т. ч. четыре -в ведущем рецензируемом научном журнале, определенном Высшей аттестационной комиссией, одна - в Международном научно-исследовательском журнале.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, библиографического списка из 183 источников отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена

на 193 страницах компьютерного текста, содержит 42 таблицы, 23 рисунка и 19 приложений.

Личный вклад соискателя. Диссертационная работа является результатом обобщения и многолетних исследований автора, которые проводились с 2005 по 2012 г. на полях отдела почвозащитного земледелия Кемеровского научно-исследовательского института сельского хозяйства.

Автор выражает глубокую признательность директору Кемеровский НИИСХ кандидату сельскохозяйственных наук Н. А. Лапшинову; научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук В. Н. Пакуль за консультации при проведении исследований и работе над диссертацией; кандидату сельскохозяйственных наук В. П. Буренку; сотрудникам отдела почвозащитного земледелия Л. А. Язевой, Г. В. Божановой, О. А. Гуськовой и Г. И. Молодых за помощь, оказанную при проведении экспериментов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Научно-обоснованные системы обработки почвы

В главе представлен обзор литературы в объеме 134 источников по особенностям способов основной обработки и технологий подготовки почвы, в ' сравнении с традиционной, направленных на сохранение и повышение плодородия почв, минимализацию энергетических и материальных затрат.

2 Условия проведения, объекты и методы исследований

2.1 Природно-климатические условия северной лесостепи Кузнецкой котловины

Исследования проведены в Кузнецкой котловине Кемеровской области, которая располагается в юго-восточной части Западно-Сибирской низменности. Климат области резко-континентальный, характеризуется жарким и коротким летом, холодной и продолжительной зимой, с умеренными, редко сильными ветрами и метелями. Период активной вегетации растений (с температурой более 10 °С) составляет 115-120 дней. Сумма температур за этот период колеблется в пределах 1800-1860 °С. Среднегодовое количество осадков составляет 450 мм. Наибольшая часть осадков приходится на вторую половину лета (июль и август), когда в месяц выпадает 70-90 мм. Зимой (февраль - март) ежемесячно выпадает 15-30 мм осадков. Толщина снежного покрова колеблется от 15 до 80 см.

2.2 Погодные и почвенные условия в период проведения исследований

Метеорологические условия вегетационных периодов в годы исследований существенно отличались друг от друга, что позволило выявить эффективность технологий подготовки почвы, различных обработок как в благоприятных, так и в экстремальных условиях произрастания яровых зерновых культур. Годы исследований по количеству осадков и температурному режиму расположились в следующем порядке: засушливые - 2005, 2006, 2010, 2011, 2012 гг.; благоприят-

ный — 2008 г.; типичные - 2007 и 2009 гг. Отличительной особенностью температурного режима в годы исследований (2005-2012 гг.) были низкие среднесуточные температуры в третьей декаде мая и первой декаде июня. Полевые опыты проведены на стационаре Кемеровского НИИСХ, расположенном в северной части Кузнецкой котловины на выщелоченном черноземе с содержанием гумуса 7,8-9,1 %, рН = 5,4—6,0, сумма поглощенных оснований — 44,1—46,1 мг-экв/100 г почвы, степень насыщенности основаниями - 89-90 %, N-N03 - 10,0-22,3 мг/кг почвы, Р205 - 116,3-144,0 мг/кг почвы, К20 - 75,2-100,0 мг/кг почвы. Почва опытного участка типична для зоны, а результаты исследований можно экстраполировать на весь ареал распространения данной почвенной разновидности.

2.3 Объекты и методы исследований

Исследования проводились путем постановки трех полевых опытов.

Схема опыта 1

Влияние способов основной обработки почвы в зернопаровом севообороте с чистым и сидеральным паром (2005-2009 гг.)

№ п/п Пар чистый и сидеральный Пшеница Горох Ячмень без подсева и с подсевом донника

1 Отвальная, 20-22 см Отвальная, 20-22 см Отвальная, 20-22 см Отвальная, 20-22 см

2 Плоскорезная, 20-22 см Плоскорезная, 20-22 см Плоскорезная, 20-22 см Плоскорезная, 20-22 см

3 Плоскорезная, 10-12 см Плоскорезная, 10-12 см Плоскорезная, 10-12 см Плоскорезная, 10-12 см

4 Без обработки Без обработки Без обработки Без обработки

В опыте посев пшеницы Омская 29 и ячменя Симон, донника КАТЭК осуществляли сеялками СЭП-3,6, C3T-3,6, а посев полевого гороха Дружная -СЗС-2,1. Площадь опытных делянок по обработке - 4 720 м2, учетная - 80 м2 (40x2 м), повторность - четырехкратная, расположение делянок — последовательное. Перед посевом семена зерновых культур протравливали Виал ТрасТ (0,4 л/т). По всем изучаемым обработкам почвы при посеве культур вносили по одному центнеру на гектар органо-минеральных удобрений (ОМУ) с N30P20K1. В фазу кущения посевы зерновых культур обрабатывали полным комплексом средств защиты растений: против двудольных сорняков опрыскивали гербицидами Банвел - 0,2 л/га и Магнум — 8 г/га, против злаковых сорных растений использовали Пума Супер 7,5 - 0,6 л/га на пшенице (0,8 л/га — на ячмене), а для защиты от комплекса листостеблевых инфекций применяли фунгицид Альто Супер - 0,5 л/га. В занятом пару и на ячмене с подсевом донника средства химизации не применяли.

б

Схема опыта 2

Влияние технологий подготовки почвы и посева в зернопаровом севообороте (2007-2009 гг.)

№ п/п Технология

Чистый и сидеральный пар Пшеница Горох Ячмень

1 Классическая, отвальная, 20-22 см Классическая, отвальная, 20-22 см, посев С3п-3,6 Классическая, отвальная, 20-22 см, посев СЗС-2,1 Классическая, отвальная, 20-22 см, посев СЗП-3,6

2 . Поверхностная, Лидер-2,1, 4-5 см Поверхностная, Лидер-2,1, 4-5 см, посев СЗП-3,6 Поверхностная, Лидер-2,1, 6-8 см, посев СЗС-2,1 Поверхностная, Лидер-2,1, 4—5 см, посев СЗП-3,6

3 Минимальная Минимальная, посев ПК «Кузбасс-4,8» Минимальная (основная обработка нулевая), посев СЗС-2,1 Минимальная, посев ПК «Кузбасс-4,8»

4 Нулевая Нулевая, посев ПК «Томь-5,1» Нулевая, посев ПК «Томь-5,1» Нулевая, посев ПК «Томь-5,1»

В опыте использованы районированные сорта пшеницы, ячменя и гороха. Площадь опытных делянок по обработке - 4 720 м2, учетная - 80 м2 (40x2 м), повторность - четырехкратная, расположение делянок - последовательное. Фон минеральных удобрений и средств защиты был аналогичен, как и в опыте 1.

Схема опыта 3

Эффективность применения гербицидов в посевах яровой пшеницы (2008-2009 гг.)

Вариант Норма расхода, га

Контроль Без обработки

Магнум Юг

Магнум + Пума Супер 7,5 8 г + 0,6 л

Пума Супер 7,5 0,6 л

Метурон Юг

Метурон + Грассер 8 г + 0,6 л

Грассер 0,6 л

Опыт 3 был проведен вне стационара, в полевом севообороте, площадь делянки - 130 м2, учетная -18 м2, предшественник картофель. Расположение делянок последовательное. Повторность — четырехкратная. Возделываемый сорт яровой пшеницы - Ирень. Посев сеялкой СЗП-3,6, с одновременным внесением фоном органо-минеральных удобрений (ОМУ) с N30P20K1 - 1 ц/га. Химическая прополка проводилась в фазу кущения яровой пшеницы согласно схеме опыта. Тип засорения — смешанный (однолетние мятликовые, однолетние и многолетние двудольные сорные растения).

Учеты и наблюдения проводились по соответствующим методикам:

1. Фенологические наблюдения, структура урозйая проведены по Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» (Федин, Ро-говский, 1985).

2. Определение агрофизических свойств почвы по Н. А. Качинскому и Н. И. Саввинову (1980).

3. Влажность почвы определялась термостатно-весовым методом.

4. Содержание подвижного фосфора и обменного калия — по методу Чири-кова в модификации ЦИНАО, нитратный азот определяли ионометрическим экспресс-методом (горизонт 0-40 см).

5. Определение поражения растений пшеницы и ячменя корневыми гнилями по всходам и перед уборкой - по методике ВИЗР.

6. Учет количества сорняков на 1 м2 (количественный и количественно-весовой метод) - по методике СибНИИСХ.

7. Определение общей биологической активности почвы — по методу Мишустина, Вострова и Петровой (по интенсивности разложения льняного полотна).

8. Полевая всхожесть, сохранность и выживаемость растений - по методике Н. Н. Кулешова (1963), В. В. Гриценко и 3. М. Калошина (1984).

9. Учет урожая сплошным методом, прямым комбайнированием (САМПО 130). Чистота, влажность зерна, масса 1000 семян, энергия прорастания, всхожесть семян - по ШСТ-12038-84 и ГОСТ-12042-84.

10. Дисперсионный и корреляционный анализ по методике Б. А. Доспехова (1985) в компьютерной обработке О. Д. Сорокина (2004).

Все учеты и наблюдения, отбор почвенных и растительных проб проведены в четырехкратной повторности.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3 Агрофизические и агрохимические свойства почвы, продуктивная влага

3.1 Агрофизические свойства почвы

За годы исследований (2005—2009 гг.) состоялась полная ротация зернопа-рового севооборота (пар — пшеница — горох — ячмень с подсевом донника и без подсева). При применении нулевой основной обработки уплотнение почвы не установлено, 1,09-1,12 г/см3 в сравнении с классической 1,06-1,09 г/см3 (таблица 1).

Таблица 1 - Агрофизические свойства почвы в посевах яровой пшеницы в зернопаровом севообороте за полную ротацию, 2005-2009 гг.__

Основная обработка почвы, фактор А Плотность почвы, г/см3 Удельный вес, г/см3 Общая пористость, % Агрегаты 3-1 мм, в % от воздушно-сухой почвы

Севооборот с чистым паром, фактор В

Отвальная, 20-22 см 1,08 2,39 54,7 25,7

Плоскорезная, 20-22 см 1,11 2,41 53,7 31,0

Плоскорезная, 10-12 см 1,12 2,42 53,4 29,5

Без обработки 1,12 2,45 53,9 30,7

Среднее по предшественнику 1,10 2,42 53,9 29,2

Севооборот с сидеральным паром, фактор В

Отвальная, 20-22 см 1,06 2,34 55,2 31,6

Плоскорезная, 20-22 см 1,06 2,36 55,3 36,2

Плоскорезная, 10-12 см 1,08 2,39 54,7 35,8

Без обработки 1,09 2,41 55,1 36,8

Среднее по предшественнику 1,07 2,38 55,1 35,1

НСР05 Фактор А Фактор В 0,0291 0,0205 0,311 0,415 1,048 0,7406 1,077 0,7617

Данные показатели не превышают оптимальных значений плотности почвы для выщелоченных черноземов (1,2 г/см3). Установлено влияние технологий подготовки почвы на ее плотность - 61,1 %, степень влияния предшественника - 20,4 %.

При всех способах основной обработки почвы показатели пористости почвы находятся на одном уровне, отмечено их повышение по сидеральному пару на 0,5-1,6 % (НСР05 = 0,74). Степень влияния факторов (технология подготовки почвы и предшественник) на пористость почвы соответственно 54,1 и 41,5 %.

Высока доля влияния фактора технологий подготовки почвы на агрегатный состав почвы - 77,5 %, предшественника - 16,4 %. Достоверно установлено, что при плоскорезной глубокой, плоскорезной мелкой и нулевой обработках почвы увеличивается количество агрономически ценных частиц в сравнении с отвальной вспашкой: по сидеральному пару - на 4,2-5,2 %, по чистому пару - на 3,85,3 %. Независимо от способа основной обработки почвы в среднем по предшественнику количество агрономически ценных частиц выше по сидеральному пару на 5,9 %, в сравнении с чистым паром.

3.2 Запасы продуктивной влаги в почве

Значения содержания продуктивной влаги в зависимости от способа основной обработки почвы, различаются незначительно (фазы кущения, колошения) (таблица 2).

Таблица 2 - Запасы продуктивной влаги в посевах зерновых культур в зависимости от технологии подготовки почвы, мм, 2007-2009 гг.

Технология подготовки почвы Слой, см Ячмень по гороху Пшеница по пару

посев кущение посев кущение

Классическая 0-20 44,0 23,4 44,5 22,5

0-40 86,2 70,3 84,6 69,8

0-100 161,5 148,4 163,8 144,5

Поверхностная 0-20 46,5 23,1 43,5 22,0

0-40 87,7 71,5 86,2 71,8

0-100 159,3 153,0 160,1 149,5

Минимальная 0-20 46,7 24,2 42,3 24,9

0-40 86,9 72,3 87,3 73,5

0-100 158,4 149,2 165,0 151,0

Нулевая 0-20 46,5 22,0 40,4 23,7

0-40 88,3 73,4 88,8 74,8

0-100 163,5 155,3 169,1 152,3

При традиционной технологии подготовки почвы в фазу кущения содержание продуктивной влаги в горизонте 0-20 см составило 22,5-23,4 мм, в колошение - 28,3-28,7 мм, при минимальной технологии - 24,2-24,9 и 31,7-32,9 мм соответственно. Превышение показателей находится в пределах наименьшей существенной разности. Более четкие закономерности проявились в годы с недостатком влаги. В зависимости от технологии подготовки почвы при ГТК в мае и июне 0,77-0,95 сохранность продуктивной влаги к периоду кущения имела значительные различия. В посевах пшеницы содержание продуктивной влаги в горизонте 0-20 см в данную фазу составило: классическая - 16,5 и 10,5 мм, минимальная - 24,9 и 27,3 мм (соответственно 2011 и 2012 гг.). Установлена тесная зависимость между количеством продуктивной влаги в корнеобитаемом слое почвы в фазу кущения и урожайностью ячменя, г = 0,8605* (г = 0,8343 на 5 %-ном уровне).

3.3 Пищевой режим зерновых культур

При изучении способов основной обработки почвы установлено, что наибольшие показатели по содержанию нитратного азота в горизонте 0-40 см по гороху перед посевом ячменя при плоскорезной на глубину 10—12 см и отвальной основной обработках почвы (13,5-13,7 мг/кг почвы). Содержание нитратного азота в поле сидерального пара к осени выше при нулевой основной обработке почвы - 27,7 мг/кг почвы и плоскорезной (20-22 см) - 23,5 мг/кг почвы, на отвальной обработке - 20,8 мг/кг почвы (таблица 3).

ю

Таблица 3 — Содержание нитратного азота при различных способах основной обработки почвы, горизонт 0-40 см, мг/кг почвы

Способ основной обработки почвы Ячмень по гороху Пар чистый Пар сидеральный

весна осень весна осень весна осень

Отвальная, 20-22 см 13,7 2,9 11,7 30,2 10,4 20,8

Плоскорезная, 20-22 см 12,9 2,6 12,3 26,9 10,9 23,5

Плоскорезная, 10-12 см 13,5 2,6 10,7 31,6 11,3 21,8

Нулевая 11,8 3,1 10,8 28,5 10,4 27,7

По чистому пару преимущество имеет плоскорезная основная обработка почвы на глубину 10-12 см, содержание нитратного азота в осенний период -31,6 мг/кг почвы. По чистому пару за период с осени (третья декада сентября) до весны следующего года (физическая спелость почвы) по всем основным обработкам почвы потери нитратного азота составили 31,6-42,7 %, а по сидераль-ному пару они меньше - от 0,0 до 29,6 %.

Отмечено, что при классической технологии подготовки почвы по гороху в период выхода в трубку ячменя содержание нитратного азота в горизонте 0-20 см - 8,9, в горизонте 20-40 см - 13,5 мг/кг почвы (таблица 4).

Таблица 4 - Влияние технологии подготовки почвы на содержание элементов питания в фазу выхода в трубку зерновых культур, 2007-2009 гг., мг/кг почвы

Технология подготовки почвы Ячмень по гороху Пшеница по сидеральному пару

0-20/ 20-40 см 0-40 см 0-40 см 0-20/ 20-40 см 0-40 см 0-40 см

N-N03 Р2О5 к2о N-N03 Р2О5 К20

Классическая 8,9/13,5 112 94 9,4/11,7 120 97

Поверхностная 9,6/6,9 126 91 9,5/5,9 124 83

Минимальная 7,5/5,3 114 82 16,6/12,3 118 93

Нулевая 9,0/6,9 108 89 17,6/7,0 120 90

То есть в данном случае азот вымывается в нижние слои почвы. При минимальной и нулевой технологиях подготовки почвы отмечена обратная закономерность, содержание N-N03 в слое 0-20 см выше на 23,4-29,4 % в сравнении с нижележащим слоем (20-40 см), при этом определено наибольшее его содержание в посевах пшеницы по сидеральному пару — 16,6—17,6 мг/кг почвы.

При внесении соломы и использовании сидеральной культуры (донник) при нулевой технологии подготовки почвы содержание фосфора высокое в течение всего периода вегетации яровой пшеницы по предшественнику сидеральному пару. При классической и минимальной технологиях обработки почвы отмечено снижение Р205 в горизонте 0-40 см к фазе полной спелости культуры

на 12,5—12,7 % соответственно. Наибольшее содержание калия в почве отмечено при нулевой технологии ее обработки к фазе полной спелости ячменя и пшеницы — 107-119 мг/кг почвы.

Результаты опытов показали, что целлюлозолитическая активность почвы выше как на ячмене, так и на пшенице при прямом посеве и минимальной технологии - 25,4-29,3 и 23,2-24,7 %, при классической технологии - 19,020,0 %. Установлена тесная взаимосвязь между содержанием нитратного азота в почве по сидеральному пару в посевах яровой пшеницы и целлюлозолитической активностью почвы, г = 0,9284.

4 Влияние способов основной обработки почвы на развитие корневой гнили яровой пшеницы и ячменя

Сохранение стерни и большого количества других растительных остатков на плоскорезном и нулевом фонах не привело к резкому накоплению инфекции гриба и развитию корневой гнили на зерновых культурах. Показатели по развитию корневой гнили на растениях ячменя по плоскорезной мелкой обработке 10—12 см и варианту без обработки ниже (16,2—16,5 %) в сравнении с отвальной обработкой — 18,3 % (рисунок 1).

20

18 11 16 4

14 Л

12 Ч 10 8 6 4 2 0

Отвальная, 20-22

Плоскорезная, Плоскорезная, 20-22 10-12

Нулевая

Рисунок 1 - Развитие корневых гнилей при различных способах основной обработки почвы в посевах ячменя (1) и яровой пшеницы (2), 2005-2009 гг., %

Преимущество по снижению развития корневой гнили в посевах яровой пшеницы имеет основная плоскорезная обработка почвы на глубину 10-12 см -8,9 %, плоскорезная глубокая (20-22 см) - 8,3 % в сравнении с отвальной вспашкой — 9,5 %. По всем вариантам основной обработки почвы по сидеральному пару отмечено снижение поражения яровой пшеницы корневыми гнилями в сравнении с чистым паром - на 1,7-2,4 %. Установлена средняя обратная зависимость между целлюлозолитической активностью почвы и развитием корневых гнилей на ячмене, г = -0,4514.

5 Засоренность посевов

Отмечено увеличение засоренности от отвальной обработки к варианту без обработки: по чистому пару - от 51 до 75 шт/м2, по сидеральному пару - от 47 до 70 шт/м2, по предшественнику гороху - от 63 до 93 шт/м2 (таблица 5).

Таблица 5 — Засоренность посевов зерновых культур в зависимости от способов основной обработки почвы, шт/м2, 2005-2009 гг.

Основная обработка почвы Пшеница по чистому пару Пшеница по сидеральному пару Ячмень по гороху

Отвальная, 20-22 см 51 47 63

Плоскорезная, 20-22 см 58 54 75

Плоскорезная, 10-12 см 65 62 84

Нулевая (без обработки) 75 70 93

НСР05 7,3 5,1 8,9

Несмотря на различия по количественному составу сорных растений, степень засоренности на всех вариантах сильная (общее количество сорняков по шкале свыше 50 шт/м2 и в том числе корнеотпрысковых свыше 10). Поэтому была необходимость применения химической защиты растений в борьбе с злаковыми и двудольными сорняками. Проведена обработка посевов яровой пшеницы и ячменя гербицидами: Магнум + Банвел + Пума Супер 7,5.

При сравнении эффективности действия гербицидов и их баковых смесей на сорные растения в посевах яровой пшеницы в опыте 3 определено, что минимальное их количество осталось после обработки баковой смесью Магнум + Пума Супер 7,5, гибель составила 90,7 %, урожайность к контролю увеличилась на 0,89 т/га (НСР05 = 0,47 т/га). Доля влияния от применения гербицидов при формировании урожайности яровой пшеницы 51,2 %, условия года - 28,1 %.

6 Урожайность зерновых культур

Преимущество по урожайности ячменя (2005—2009 гг.) имеет варианты при мелкой плоскорезной основной обработке почвы (10-12 см) и нулевой - 3,473,64 и 3,38-3,56 т/га соответственно (таблица 6).

Наибольшее увеличение урожайности к контролю имеет вариант при плоскорезной основной обработке на глубину 10-12 см - на 11,2-12,0 %. Способы основной обработки почвы оказали влияние на урожайность ячменя, но по годам оно различно, от средней степени - 40,1-54,0 % до высокой - 60,081,4%.

Урожайность яровой пшеницы в среднем за 2005-2009 гг. по чистому пару составила 3,64-^1,12 т/га, сидеральному пару - 3,90-4,39 т/га. В целом по севообороту яровая пшеница сформировала урожайность по сидеральному пару — 4,33 т/га, а по чистому пару — 4,05 т/га. Установлена зависимость урожайности яровой пшеницы от гидротермического коэффициента по периодам развития: период всходы - кущение, г = 0,3431-0,6492, период кущение - колошение, г = 0,7833—0,7889. Отмечено, что по сидеральному пару эта зависимость в период

13

закладки генеративных органов менее тесная (г = 0,3431), чем по чистому пару (г = 0,6492).

Таблица 6 - Урожайность яровых зерновых культур при различных способах основной обработки почвы, т/га, 2005-2009 гг.

Основная обработка почвы, фактор А Пшеница Ячмень

по чистому пару по сидеральному пару без подсева с подсевом донника донника

фактор В ( актор В

Отвальная, 20-22 см 3,64 3,90 3,12 3,25

Плоскорезная, 20-22 см 3,91 4,08 3,31 3,44

Плоскорезная, 10—12 см 4,12 4,39 3,47 3,64

Нулевая 4,05 4,34 3,38 3,56

НСР05 для фактора А, т/га 0,10 0,034

для фактора В, т/га 0,11 0,038

Результаты исследований показали (2007-2009 гг.), что при посеве ячменя по гороху преимущество имеют минимальная и нулевая технологии, превышение урожайности к контролю составило 0,42-0,61 т/га (рисунок 2).

12 3 4

Варианты

Рисунок 2 - Урожайность ярового ячменя в зависимости от технологии подготовки почвы, т/га, 2007 - 2009 гт.

Для яровой пшеницы лучшие условия по результатам трех лет (2007-2009) сложились при поверхностной технологии подготовки почвы, урожайность составила 4,58 т/га. При минимальной технологии обработки почвы урожайность яровой пшеницы на уровне классической технологии - 4,34 т/га, при нулевой отмечено ее снижение на 12,0 %. Основным элементом продуктивности при формировании урожайности как ярового ячменя, так и яровой пшеницы является количество продуктивных стеблей, сохранившихся к уборке, г = 0,794 и 0,921 соответственно.

7 Экономическая и биоэнергетическая эффективность технологических приемов при возделывании зерновых культур в севообороте

Расчеты биоэнергетической эффективности показали преимущество плоскорезной основной обработки на 10—12 см и нулевой как в посевах ярового ячменя, так и пшеницы по всем предшественникам. Энергетический коэффициент на ячмене составил 5,7-6,7, на яровой пшенице - 5,2-5,4.

Расчет экономической эффективности показал преимущество при посеве ячменя в чистом виде по основной плоскорезной обработке почвы на 10-12 см и нулевой, прибыль составила 13,6 и 13,8 тыс. руб/га при себестоимости одной тонны зерна 2,4 и 2,2 тыс. руб. (таблица 7).

Таблица 7 - Экономическая эффективность возделывания ячменя без подсева донника, 2005-2009 гг. _

Показатель Урожайн ость, т/га Всего прямых затрат, тыс. руб/га Чистая прибыль с 1 га, тыс. руб. Рентабельн ость, %

Отвальная, 20-22 см 3,12 10,2 9,4 92,7

Плоскорезная, 20-22 см 3,31 8,9 11,9 133,9

Плоскорезная, 10-12 см 3,47 8,3 13,6 163,1

Нулевая (без обработки) 3,38 7,5 13,8 184,0

Урожайность зерна яровой пшеницы по сидеральному пару выше, чем по чистому, поэтому чистая прибыль по вариантам имеет более высокие показатели на 1,2-1,9 тыс. руб/га. В посевах яровой пшеницы как по чистому пару, так и по сидеральному наибольшие показателей по чистой прибыли при плоскорезной основной обработке на 10-12 см и нулевой - 22,2-24,4 тыс. руб., при самой низкой себестоимости зерна — 2,0 и 1,7 тыс. руб. за 1 т.

Анализ экономической эффективности за 2007-2009 гг. по технологиям подготовки почвы под пшеницу показал, что наибольшая прибыль с одного гектара получена при поверхностной обработке - 13,8 тыс. руб/га при рентабельности 155 % (таблица 8).

Таблица 8 - Экономическая эффективность технологии возделывания яровой пшеницы _

Показатель Урожайность, т/га Всего прямых затрат, тыс. руб/га Чистая прибыль с 1 га, тыс. руб. Рентабельность, %

Классическая 4,3 11,8 9,6 82,0

Поверхностная 4,6 8,9 13,8 155,5

Минимальная 4,3 8,2 13,1 160,4

Нулевая 3,8 7,4 11,9 159,6

Наиболее высокий экономический эффект к контролю получен при использовании баковых смесей гербицидов (Метурон + Грассер, Магнум + Пума Супер 7,5) - 3,34-3,95 тыс. руб/га и при использовании гербицида Магнум в чистом виде - 3,72 тыс. руб/га.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. При минимальной и нулевой способах подготовки почвы на выщелоченном черноземе тяжелосуглинистом по гранулометрическому составу в зернопаровом севообороте создаются наиболее оптимальные условия для формирования агрономически ценного агрегатного состава (1-3 мм) - 31,9—

35.4 %. Установлено, что при плоскорезной глубокой, плоскорезной мелкой и нулевой основных обработках почвы увеличивается количество агрономически ценных частиц в сравнении с отвальной вспашкой на 3,8-5,3 %. Доля влияния фактора технологий подготовки почвы на агрегатный состав почвы составила

77.5 %, предшественника - 16,4 %.

2. Применение различных технологий подготовки почвы при исключении из основной обработки отвальной вспашки не увеличивает плотность почвы: нулевая - 1,1-1,14 г/см3, поверхностная - 1,09 г/см3, минимальная - 1,09— 1,12 г/см3, контроль (классическая с отвальной основной обработкой) - 1,071,09 г/см . При минимальной и нулевой технологиях подготовки почвы показатели ее плотности имеют низкую вариабельность, по чистому и сидеральному парам V = 2,6-14,0 %, по предшественнику гороху - V = 2,45^,0 %. Установлено влияние технологий подготовки почвы на ее плотность - 61,1 %, степень влияния предшественника - 20,4 %.

3. При нулевой и минимальной технологиях подготовки почвы мульчирующий слой из пожнивных остатков и соломы позволяет накопить и сохранить влагу, обеспечивая ее наличие в критические фазы развития зерновых культур в корнеобитаемом слое - 24,2-24,9 мм (кущение), 31,7-32,9 мм (колошение). Установлена тесная зависимость между количеством продуктивной влаги в корнеобитаемом слое почвы в фазу кущения и урожайностью ячменя, г = 0,8605*.

4. Наиболее высокое содержание нитратного азота перед посевом ячменя отмечено при плоскорезной (10—12 см) и отвальной (20-22 см) основных обработках почвы (13,5-13,7 мг/кг почвы). Установлено, что при минимальной и нулевой технологиях обработки почвы содержание N—N03 в горизонте 0—20 см выше на 23,4-29,4 % в сравнении с нижележащим слоем (20-40 см), при отвальной вспашке отмечено его вымывание в нижние слои.

5. Накопление органического вещества за счет пожнивных остатков, соломы, сидеральной массы донника при минимальных и нулевых технологиях подготовки почвы позволяет иметь высокое содержание фосфора в течение всего вегетационного периода ярового ячменя и пшеницы - 106-124 мг/кг почвы, калия - 107-119 мг/кг почвы.

6. При нулевой и минимальной технологиях подготовки почвы целлюлозолитическая активность имеет наиболее высокие показатели — 25,4— 29,3 и 23,2-24,7 %, при классической технологии - 19,0-20,0 %. Установлена

16

тесная зависимость между биологической активностью почвы и содержанием нитратного азота, г = 0,9284, и развитием корневых гнилей на растениях ячменя, г = -0,4514 по сидеральному пару.

7. Сохранение стерни и большого количества других растительных остатков на плоскорезном и минимальном фонах не привело к резкому увеличению развития корневой гнили на зерновых культурах. В среднем, развитие корневой гнили на ячмене при нулевой и плоскорезной основных обработках на глубину 10-12 см - 15,4-17,3 % в сравнении с отвальной обработкой - 17,4-19,2 %. При этом вариабельность показателя более низкая в зависимости от фактора среды (год), на плоскорезной мелкой и нулевой обработках - 10,0-23,1 %, при отвальной вспашке - 27,8-29,9 %.

8. Использование плоскорезной основной обработки почвы на глубину 1012 см позволило получить наибольшую урожайность яровых зерновых культур: ячменя - 3,47-3,64 т/га, пшеницы- 4,12-4,39 т/га

9. Минимальная, нулевая, поверхностная технологии подготовки почвы создают оптимальные условия для формирования урожайности зерновых культур: яровой ячмень - 3,79-3,98 т/га, яровая пшеница - 4,58 т/га.

10. Установлено значительное влияние применения гербицидов на повышение урожайности яровой пшеницы - 51,2 %; доля влияния баковых смесей по сравнению с однокомпонентным рабочим раствором составила 72,9 %. Прибавка урожайности яровой пшеницы получена к контролю при использовании гербицидов Магнум + Пума Супер - 0,89 т/га, при рентабельности 114,9 % и низкой себестоимости зерна — 2,44 тыс. руб/т.

11. По совокупности экономических показателей (чистая прибыль — 11,9 и 24,4 тыс. руб/га, себестоимость одной тонны зерна - 1,6-2,4 тыс. руб., рентабельность - 108-204 %) преимущество имеют плоскорезная (10-12 см) и нулевая основные обработки почвы и технологии подготовки почвы под посев ячменя по гороху - минимальная и нулевая, под посев пшеницы по сидеральному пару - поверхностная. Эти варианты имеют самые высокие коэффициенты энергетической эффективности — 5,2-6,7.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. В северной лесостепи Кузнецкой котловины на выщелоченном черноземе в зернопаровом севообороте с использованием комплексной защиты растений необходимо проводить плоскорезную основную обработку почвы на глубину 10-12 см.

2. При посеве зерновых культур рекомендуется применять минимальные и нулевые технологии подготовки почвы, используя при посеве современные посевные комплексы.

3. В зернопаровом севообороте в качестве сидеральной культуры использовать донник.

4. В борьбе с сорной растительностью в посевах зерновых культур применять баковую смесь Магнум + Пума Супер 7,5 (8 г/га + 0,6 л/га).

Основные публикации по материалам диссертации

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованные перечнем ВАК РФ

1. Буренок В.П. Прямой посев при нулевой обработке почвы / В.П. Буренок, JI. А. Язева, Т.П. Кукшенева // Достижения науки и техники АПК. - 2009. -№ 9 - С. 25-27 (автор, вклад - 15 %).

2. Буренок В.П. Пестициды для защиты яровой пшеницы/ В.П. Буренок, Т.П. Кукшенева // Достижения науки и техники АПК. - 2009. - № 9 - С. 37-39 (автор, вклад - 20 %).

3. Буренок В.П. Плодородие и влагообеспеченность почвы при почвозащитных системах земледелия / В.П. Буренок, Л.А. Язева, Т.П. Кукшенева // Земледелие. - 2011. - № 4. - С. 39-40 (автор, вклад - 42 %).

4. Буренок В.П. Почвозащитные обработки в зернопаровом севообороте / В.П. Буренок, В.Н. Пакуль, Т.П. Кукшенева, Л.А. Язева, Г.В. Божанова // Достижения науки и техники АПК. - 2011. - № 11. - С. 16-19 (автор, вклад - 50 %).

Статья, опубликованная в Международном научно-исследовательском журнале:

5. Lapshinov N.A. Accumulation and préservation of productive moisture in re-sourse sating technologies: Research Journal of International Studies / N.A. Lapshinov. V.N. Pakul., T.P. Kuksheneva, G.V. Bozhanova. Ekaterinburg. -2013. -№ 4. -P. 131-134 (автор, вклад - 40 %).

Рекомендации, научно-методические пособия

6. Буренок В.П. Современные гербициды и протравители семян при защите яровой пшеницы в условиях Кемеровской области: научное издание / В.П. Буренок, Т.П. Кукшенева, Л.В. Новикова и др. Кемерово: Кузбассвузиздат, 2006. - 28 с. (автор, вклад - 40 %).

7. Лапшинов Н.А. Потенциальные возможности яровой пшеницы при возделывании при интенсивной технологии в лесостепи Кемеровской области: научно-практические рекомендации / Н.А. Лапшинов, В.П. Буренок, Т.П. Кукшенева, Л.А. Язева. Кемерово, 2008. - 8 с. (автор, вклад - 40 %).

8. Буренок В.П. Защита посевов зерновых культур от болезней: результаты исследований: научно-практические рекомендации / В.П. Буренок, Т.П. Кукшенева. Кемерово, 2009. - 39 с. (автор, вклад - 50 %).

9. Буренок В.П. Почвозащитное земледелие в Кузбассе: производственно-практические рекомендации / В.П. Буренок, Т.П. Кукшенева, Л.А. Язева, М.В. Овчаренко и др. Кемерово, 2009. - 47 с. (автор, вклад - 40 %).

10. Лапшинов Н.А. Рекомендации по проведению весенне-полевых работ в Кемеровской области / Н.А. Лапшинов, В.К. Артамонов, В.Н. Пакуль, Т.П. Кукшенева, Н.А. Ларина и др. Кемерово, 2012. - 64 с. (автор, вклад - 30 %).

Другие издания

11. Буренок В.П. Земледелие. ГНУ «Кемеровский НИИСХ» СО Россель-хозакадемии: результаты научно-исследовательской работы отдела почвозащитного земледелия, 1952-2007 гг. / В.П. Буренок, Т.П. Кукшенева, Л.А. Язева. Кемерово, 2008. - 16 с. (автор, вклад - 33 %).

12. Лапшинов Н.А. Почвозащитное земледелие в Кузбассе / Н.А. Лапши-нов, В.П. Буренок, М.В. Овчаренко, Л.А. Язева, Т.П. Кукшенева, В.К. Артамонов //Агросиб. - 2009. - № 38. - С. 8-15 (автор, вклад - 40 %).

13. Буренок В.П. Повышение плодородия почвы в условиях Кузбасса /

B.П. Буренок, Т.П. Кукшенева // Длительное применение удобрений. Агрохимические, агрономические и экологические аспекты: сборник материалов Международной научно-практической конференции. Новосибирск, 2010. - С. 179185 (автор, вклад - 40 %).

14. Буренок В.П. Защитить почву от эрозии / В.П. Буренок, Т.П. Кукшенева, Л.А. Язева, Г.В. Божанова // Тенденции сельскохозяйственного производства в современной России: сборник материалов Международной IX научно-практической конференции. Кемерово, 2010. - С. 82-83 (автор, вклад —35 %).

15. Буренок В.П. Зеленые удобрения и солома в почвозащитном земледелии Кузбасса: материалы Международной научно-практической конференции, посвященные 55-летию уральского НИИСХ / В.П. Буренок, Т.П. Кукшенева, Л.А. Язева, Г.В. Божанова. Екатеринбург, 2011. - Т. 1 «Растениеводство». -

C. 460-465 (автор, вклад - 78 %).

16. Буренок В.П. Малотоксичные гербициды в условиях промышленного загрязнения Кузбасса / В.П, Буренок, Т.П. Кукшенева, Г.В. Божанова // Тенденции и факторы развития агропромышленного комплекса Сибири: сборник материалов научно-практической конференции. Кемерово, 2006. - С. 66-70 (автор. вклад - 45 %).

Подписано в печать 19.02.2014. Формат 60х84'/ц;. Бумага офсетная № 1. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,2. Тираж 120 экз. Заказ № 32

Адрес издательства и типографии: ООО «Издательство «Кузбассвузиздат». 650043, г. Кемерово, ул. Ермака, 7. Тел. 8 (3842) 58-29-34, т/факс 36-83-77. E-mail: 58293469@mail.ru