Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние возделывания сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах на продуктивность звеньев севооборотов и показатели плодородия дерново-подзолистых почв Кировской области

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние возделывания сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах на продуктивность звеньев севооборотов и показатели плодородия дерново-подзолистых почв Кировской области"

На правах рукописи

Денисова Анна Валерьевна

ВЛИЯНИЕ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СИДЕРАЛЬНЫХ КУЛЬТУР В ПАРОВЫХ ПОЛЯХ И ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПОСЕВАХ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗВЕНЬЕВ СЕВООБОРОТОВ И ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность: 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

2 8 ОКТ 2015

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Уфа-2015

005563979

Диссертационная работа выполнена в лаборатории земледелия и мелиорации (2009 - 2012 гг.) ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока»

доктор сельскохозяйственных наук, заведующая отделом земледелия, агрохимии и мелиорации ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», Козлова Людмила Михайловна

доктор сельскохозяйственных наук, заведующая отделом земледелия и агрохимии ФГБНУ Пермский НИИСХ, Косолапова Антонина Ильинична;

кандидат сельскохозяйственных наук, профессор кафедры растениеводства и земледелия ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет»,

Аюпов Занфир Зуфарович

Ведущая организация: ФГБОУ ВО «Нижегородская государ-

ственная сельскохозяйственная академия»

Защита состоится « 9 » декабря 2015 г. в 15:00 ч. на заседании диссертационного совета Д 220.003.01 при ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет» по адресу: 450001, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул.50-летия Октября, 34,

Факс: (347) 228-08-98

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «Башкирский ГАУ».

Автореферат разослан 201^года и размещен на официаль-

ном сайте Министерства образования" и науки Российской Федерации www.vak.ed.gov.ru и ФГБОУ ВО «Башкирский ГАУ» www.bsau.ru.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного совета доктор сельскохозяйственных наук, доцент

Р.Р. Гайфуллин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Ключевой проблемой в современном биологическом земледелии является воспроизводство плодородия почвы, основа которого - пополнение ресурсов органического вещества. Актуально использование в качестве таких ресурсов не только навоза, но и сидератов, растительных остатков возделываемых культур, промежуточных посевов. При этом большое значение приобретает способность этих культур образовывать максимальное количество фитомассы поступающей в почву. В современных севооборотах основным местом возделывания сидеральных культур являются паровые поля, а также промежуточные посевы. Влияние зеленого удобрения значительно улучшает водно-физические, биологические и химические свойства почвы. Сидераты также выполняют фитосанитарную роль - снижают засоренность и повреждаемость болезнями и вредителями возделываемых культур.

Важным резервом оптимизации структуры посевных площадей в севооборотах, в повышении их агроэкологической функции являются посевы промежуточных культур. Большинство основных культур севооборота занимают поля в течение времени, которое составляет лишь 50-70% продолжительности общего периода возможной вегетации растений. Во многих регионах нашей страны после раноубираемых культур севооборота имеется период теплого времени года, хорошо обеспеченный агроклиматическими ресурсами для получения достаточно высокого урожая кормов с помощью посевов пожнивных, подсевных, поукосных промежуточных культур. Промежуточные культуры, как и занятые пары, являются элементом интенсивного земледелия.

Поэтому разработка адаптивных полевых севооборотов с различными видами сидеральных и промежуточных культур с целью улучшения почвенного плодородия и повышения продуктивности пашни является актуальной проблемой для хозяйств Кировской области.

Степень разработанности темы. Вопросами возделывания сидеральных культур и их влияния на плодородие почвы занимались ученые разных регионов В.Г. Лошаков (2012), В.М. Дудкин (1993), В.П. Заикин (1984, 2004), В.В. Ивешш (1999, 2004), A.M. Ленточкин (2008), И.Д. Соснина (2009), А.И. Косо-лапова (2012, 2013), П.А. Постников (2010), Л.М. Козлова (2004, 2014), В.Д. Абашев (2004, 2003) и другие. Результаты свидетельствуют о перспективности сидерации при внесении зеленых удобрений в паровом поле севооборота. Из промежуточных культур изучались в основном поукосные. Но эффективность данного агроприема определяется в значительной мере почвенно-климатическими условиями, видом сидеральных культур, технологией возделывания последующих культур севооборота.

В условиях Кировской области не изучалось влияние люпина узколистного, зерносмесей с крестоцветными культурами и промежуточных пожнивных культур на показатели плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы на разных фонах минерального питания. Важное значение так же имеет определение степени влияния звеньев севооборота с различными видами паров на урожайность и продуктивность сельскохозяйственных культур.

Исследования проводились по заданию: 02.01.02 «Усовершенствовать севообороты и структуру посевных площадей в хозяйствах различной специализации с целью обеспечения устойчивой продуктивности земель и сохранения биоразнообразия в агроландшафтах». № государственной регистрации - 15070. 4629002472. Об. 8. 002. 5.

Цель исследований. Изучить влияние сидеральных и промежуточных культур, улучшающих почвенное плодородие и обеспечивающих получение не менее 15 тыс. к.ед./га в звене «пар - озимая рожь +промежуточная культура -ячмень» в условиях Кировской области.

Для достижения цели решались следующие задачи:

1. Изучить влияние различных сидеральных паров и промежуточных культур на агрофизические (влажность, продуктивная влага, плотность, структура почвы), агрохимические (гумус), биологические (биологическая активность) показатели плодородия почвы.

2.0ценить фитосанитарное состояние посевов (засоренность, поражен-ность болезнями — корневыми гнилями и бурой ржавчиной).

3. Определить размеры поступления в почву органического вещества и элементов питания с сидеральными культурами в паровых полях и промежуточных посевах.

4. Выявить наиболее продуктивные звенья с промежуточными культурами.

5. Дать экономическую и энергетическую оценку эффективности возделывания сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах.

Новизна. Впервые на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве Кировской области установлена степень влияния звеньев севооборотов с занятыми и сидеральными парами (люпин узколистный, смесь редька масличная + вика + овес, клевер луговой) при внесении минеральных удобрений (ЮОРЗОКЗО и Ы60Р60К60) на агрофизические, биологические показатели почвенного плодородия, фитосанитарное состояние посевов, урожайность и качество полученной продукции. Выявлена возможность возделывания после уборки озимой ржи промежуточных пожнивных культур - редьки масличной, горчицы белой, рапса ярового. Установлено, что для обеспечения положительного баланса гумуса необходимо вводить сидеральные пары и промежуточные посевы. Показана экономическая эффективность возделывания сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах.

Теоретическая и практическая значимость. Установлена возможность использования сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах в условиях центральной зоны Кировской области.

Экономически и энергетически оптимальные звенья полевых севооборотов с различными парами и посевом промежуточных культур, повышающие продуктивность пашни до 19 тыс. к.ед. с урожайностью зерновых культур свыше 4 т/га рекомендованы для внедрения в хозяйствах Кировской области и других районах Северо-Восточного региона с аналогичными почвенно-климатическими условиями. Результаты исследований использовались при раз-

работке адаптивно-ландшафтных систем земледелия Кировской области в трех хозяйствах на площади 21,7 тыс.га.

Методология и методы исследования. Методология исследований основана на анализе научной литературы; оценке природно-климатических и почвенных условий; формулировке цели и задач научного исследования; постановке полевого эксперимента, проведению исследований, наблюдениям, лабораторным анализам; статистической обработке полученных данных и их анализе. При проведении исследований использованы общепринятые методики и ГОСТы.

Положения выносимые на защиту:

1. Агрофизические показатели плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы в звеньях полевых севооборотов формируются на уровне оптимальных параметров.

2. Введение в звенья сидеральных и промежуточных культур дает возможность получать положительный баланс гумуса 0,50 - 0,62т/га

3. При посеве промежуточных культур увеличивается продуктивность звеньев на 22,8 - 44,9%.

4. Использование сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах позволяет увеличить продуктивность в звеньях с занятыми парами на фоне ЮОРЗОКЗО на 44,9 и 39,4%, в звеньях с сидеральными парами на 22,839,9%. Прибавка продуктивности на фоне ШОРбОКбО увеличивается на 20,540,2%.

5. Возделывание сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах энергетически и экономически выгодно.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается использованием общепринятых методов отбора и анализа проб и использованием методов статистической обработки данных (дисперсионного и корреляционного анализов).

Основные положения и выводы диссертации ежегодно докладывались на заседаниях методической комиссии ГНУ НИИСХ Северо-Востока, Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 65-летшо агрономического факультета Вятской ГСХА «Инновационные технологии — в практику сельского хозяйства» (Киров, 2009 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Технологии земледелия и защиты растений: интеллектуальные и инновационные ресурсы», посвященной 85-летию кафедры общего земледелия и защиты растений и 85-летию заслуженного деятеля науки РФ, д.-ра. с.-х. наук, проф. М.Н. Гуренева (Пермь, 2010 г.), Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию агрономического факультета Вятской ГСХА (Киров, 2014 г.). По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 5 - в изданиях рекомендованных ВАК РФ для кандидатских диссертаций.

Структура н объем диссертации. Диссертация изложена на 191 листе, состоит из введения, 8 глав, выводов. Работа проиллюстрирована 22 таблицами и 10 рисунками. Список использованной литературы включает 123 наименования, в том числе 9 иностранных авторов.

Личный вклад автора. Выполнение данной работы на каждом этапе: закладка опыта, отбор почвенных и растительных образцов, подготовка проб к исследованиям, математическая обработка полученных данных проводилась как лично автором, так и при его непосредственном участии.

Благодарности. Выражаю искреннюю признательность за оказанную помощь сотрудникам отдела земледелия, агрохимии и мелиорации, руководству института, сотрудникам аналитической лаборатории и лаборатории агрохимии и качества зерна Фаленской селекционной станции.

Выражаю искреннюю благодарность и особую признательность научному руководителю, заведующей отделом земледелия, агрохимии и мелиорации, доктору сельскохозяйственных наук Л.М. Козловой.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. РОЛЬ И ВЛИЯНИЕ СИДЕРАЛЬНЫХ КУЛЬТУР В ПАРОВЫХ ПОЛЯХ И ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПОСЕВАХ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ, БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ, УРОЖАЙНОСТЬ ПОСЛЕДУЮЩИХ КУЛЬТУР И ПРОДУКТИВНОСТЬ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

В главе представлен аналитический обзор научной информации по теме исследования.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевой двухфакторный опыт проведен в длительном стационаре по схеме: фактор А - звенья севооборота, фактор В - внесение минеральных удобрений.

Фактор А — звенья севооборота

А1 Пар чистый - озимая рожь - ячмень (КОНТРОЛЬ) А2. Пар сидеральный (люпин узколистный) - озимая рожь +редька масличная - ячмень

Аз. Пар занятый (редька масличная +вика +овес) - озимая рожь +горчица белая - ячмень

А<| Пар сидеральный (редька масличная+ вика+ овес) - озимая рожь +горчица белая - ячмень

А5. Пар занятый (клевер) - озимая рожь +рапс яровой - ячмень А6. Пар сидеральный (клевер) - озимая рожь +рапс яровой - ячмень Фактор В — внесение минеральных удобрений

Вх - в дозе №К по 30 кг действующего вещества Вг - в дозе МРК по 60 кг действующего вещества

Опыт размещался в четырехкратной повторности. Общая площадь делянок 77 м2 (3,5 м х 22 м), учетная площадь 48,4 м (2,2 м х 22 м), общее количество делянок 72.

Почва опытного участка дерново-подзолистая легкосуглинистая, характеризуется рН сол. 4,59; гидролитической кислотностью 6,05 мг/экв. на 100г поч-

вы, суммой поглощенных оснований 12,3 мг/экв. на 100 г почвы, содержанием Р205 - 202,5 мг/кг, К20 - 138,3 мг/кг почвы, гумуса - 1,74 %.

В полевых опытах за годы исследований были проведены следующие учеты и наблюдения: фенологические наблюдения за ростом и развитием растений проводятся по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур и методике ВИУА "Методические указания по географической сети опытов с удобрениями". Влажность почвы определяли весовым методом путем высушивания в сушильном шкафу до постоянного веса Пробы отбирали почвенным буром в слоях 0-10 и 10-20 см в трех точках на делянке на двух несмежных повторностях после посева и перед уборкой урожая парозанимающих культур. В эти же сроки рассчитывали запасы продуктивной влаги в почве (Воробьев С.А., 1971). Плотность сложения почвы определяли в те же сроки, что и влажность. Пробы отбирали буром без нарушения строения почвы с патроном емкостью 365,4 см3 (Воробьев С.А., 1971). Засоренность посевов определяли в период массового появления сорняков количественно-весовым методом на всех повторностях опыта на четырех площадках по 0,25 м2 по диагонали делянки (Опытное дело в полеводстве, 1982). Степень пораженности зерновых культур корневыми гнилями определяли на основе бальной оценки. Пробы отбирали перед уборкой урожая на двух несмежных повторностях опыта в четырех местах 0,25 м по диагонали делянки (Опытное дело в полеводстве, 1982). Учет пораженности бурой ржавчиной проводили в период налива-молочной спелости зерна (Зубарев Ю.Н., 2003). Биологическую активность почвы под культурами определяли методом «аппликаций» по степени разложения льняных полотен (Опытное дело в полеводстве, 1982). Изучение растительных остатков проводили методом вырезания монолитов перед уборкой урожая (Станков Н.З., 1957). В растительных остатках определяли содержание азота, фосфора и калия. Определение структуры почвы в пахотном слое проводили методом сухого и мокрого просеивания. Сухое просеивание делали при помощи набора сит (по НИ. Саввинову), мокрое - с помощью прибора И.М. Бак-шеева в двукратной повторности. Учет урожая поделяночный с пересчетом на 100% чистоту и 14% влажность. Оценку изучаемых вариантов проводили по энергетическим затратам в ГДж/га (Методическое пособие по определению энергозатрат..., 1997). Экономическая оценка проведена по «Методическим указаниям по расчету экономической эффективности...» под ред. Т.П. Кокури-на (2008). Полученные данные обрабатывали методом дисперсионного, корреляционного анализов (Доспехов Б.А., 1985) с использованием программы AGROS 207.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влагообеспеченность посевов. За годы исследований (2010-2012гг) влажность почвы была очень контрастной, а следовательно, и обеспеченность культур влагой колебалась по годам, различия во влажности пахотного слоя между культурами зависят, как от предшественника, так и от погодно-климатических условий года. В среднем за три года по запасам продуктивной

влаги в первый срок определения звенья с занятыми и сидеральными парами были на уровне контрольного звена с чистым паром - 24,99-25,91 мм. В период наибольшего потребления влаги растениями (июль) звено с чистым паром сохраняло больше влаги - 27,4мм, в звеньях с занятыми и сидеральными парами запасы продуктивной влаги опускались до 22,83-24,48мм и оценивались, как «удовлетворительные».

Плотность сложения почвы. Результаты наших исследований показали, что плотность почвы под культурами звеньев севооборота была в пределах оптимальной 1,10-1,40 г/см"' (по А.Г. Бондареву) и не превышала 1,35 г/см3. Различия в плотности сложения можно было видеть только в посевах озимой ржи во второй срок определения, где отмечалось наибольшее влияние предшественников. Наиболее плотная почва была в звене с клеверным сидеральным паром во второй срок определения (рисунок 1).

□ первый срок

□ второй срок

Рис. 1 - Плотность сложения почвы в звеньях, г/см3 Структура почвы. Наши исследования показали, что определенный набор предшественников и соотношение культур в звеньях является важным средством для создания оптимальной почвенной структуры. Введение в звенья чистых паров ухудшало структурное состояние почвы, но на их фоне увеличивалось количество агрономически ценных агрегатов размером 0,25 - 10 мм в зависимости от удвоенной дозы минеральных удобрений. Запашка сидеральных культур (люпин узколистный, клевер луговой) и посев промежуточных улучшали структуру почвы, повышая коэффициент структурности до 3,6; 3,7 (таблица 1).

Таблица 1 - Структурное состояние дерново-подзолистой почвы пахотного слоя

Предшественник Культура Содержание агрегатов размером 0,25-10 мм, % Коэффициент структурности

Просеивание

сухое мокрое

Чистый пар Озимая рожь 87,6 70,3 2,6

Люпин узколистный на сидерат Озимая рожь +редька масличная 94,8 70,3 3,7

Однолетние травы на корм Озимая рожь +горчица белая 96,1 68,0 1,4

Однолетние травы на сидерат Озимая рожь +горчица белая 95,2 63,0 1,7

Клевер на корм Озимая рожь +рапс яровой 93,1 68,1 3,1

Клевер на сидерат Озимая рожь +рапс яровой 95,5 66,9 3,6

Засоренность посевов. В среднем за три года исследований наименьшим количеством сорных растений отличалось звено с чистым паром - количество сорняков достигало 29,9 шт/м2, в том числе многолетних 7,2 шт/м2 , при воздушно сухой массе 14,3 г/м2 и 3,8 г/м2 соответственно. Звенья с сидерапьными и занятыми парами по количеству как малолетних, так и многолетних сорняков существенно не различались. Чистый пар является лучшим предшественником, способствующим очищению почвы и посевов от сорняков. Звено с чистым паром снижает засоренность посевов на 43,6-86,8% по сравнению с сидеральными и занятыми парами.

Пораженное гь культур болезнями. Наши исследования показали, что в среднем за три года гибель растений озимой ржи в зимне-весенний период составляла 10-23%. Лучше растения сохранялись по чистому пару. Развитие снежной плесени не превышало 5-25% и в меньшей степени растения поражались по чистому и клеверному парам.

Наиболее распространенным заболеванием озимой ржи и ячменя были корневые гнили. Пораженные растения относились в большей их массе к первому и второму баллу поражения, то есть имелось слабое побурение основания стебля или подземного междоузлия, что на урожайность культур не повлияло (г=0,06 для озимой ржи, г=-0,09 для ячменя).

Исследования показали, что пораженность озимой ржи корневыми гниля-ми не зависела от предшественника, в большей степени влияли погодные условия. Наиболее четко различия в поражении ячменя проявлялись в засушливом 2010 году. На фоне ЮОРЗОКЗО ячмень поражался в контрольном звене с чистым паром до 29,5%, на фоне ЖОРбОКбО до 23,8%, в звеньях с промежуточными культурами отмечали снижение заболеваемости. Посев горчицы белой снижал пораженность до 16,0-17,5%, рапс яровой до 16,0-18,0%, редька масличная в меньшей степени оказывала влияние на этот показатель, пораженность в этом звене составила 21,8-23,5%. Увеличение дозы удобрений в два раза существенно не сказалось на пораженное™ и развитии этого заболевания в звеньях.

При рассмотрении пораженное™ озимой ржи листовой ржавчиной отмечали, что в 2010 году пораженность была невысокой 2,0-5,7 без достоверных различий по предшественникам.

В 2011 году пораженность озимой ржи этим заболеванием значительно возрастала и наибольшее поражение было после чистого пара 42,5 и 32,5% по фонам. После сидеральных паров снижение составило на фоне №0Р30К30 28,5-34,0% по сравнению с контролем, после занятых паров 30,0-32,0% (НСР05А=5,85). Различий в пораженное™ по фонам удобрений не было.

Поражение ячменя бурой листовой ржавчиной снижалось в звеньях с сидеральными и занятыми парами. В 2010 году в звене с чистым паром пораженность листовой ржавчиной была выше на 8,0-19,0%, чем в других звеньях (НСР05А=3,67). Пораженных стеблевой ржавчиной растений было меньше — 2,0-8,0%. На более удобренном фоне (ЖОРбОКбО) пораженность достоверно снижалась до 6,5-20% (НСР05В=1,94). Меньшее поражение по обоим фонам было в звеньях с однолетними травами и клевером на сидерат, как листовой, так и стеблевой ржавчинами. В 2011 году пораженность листовой ржавчиной увели-

чилась до 17,0-40,0% и достоверно выше была в контрольном звене на фоне ЮОРЗОКЗО (НСР05А=4,04). При увеличении дозы удобрений вдвое поражен-ность снижалась до 15,0-27,5%, что ниже на 2,0-12,5% (НСР05В=6,06).

Стеблевая ржавчина поражала 2,5-15,0% растений на фоне НЗОРЗОКЗО и 2,5-10,0% на фоне КТ60Р60К60 без достоверных различий по вариантам.

Микробиологическая активность почвы. Наши наблюдения показали, что при различных метеоусловиях в зависимости от распределения тепла и влаги по месяцам изменялась и целлюлозоразлагающая активность почвы. С увеличением плотности почвы степень разложения льняного полотна снижалась.

Рис.2 - Разложение льняного полотна в звеньях севооборота за три года (2010-2012 гг.) исследований, %.

В среднем за три года выделилось звено с люпином, при плотности почвы 1,20 г/см биологическая активность возрастала до 59,4% в слое 0-10 см и до 65,3% в слое 10-20 см. По шкале Д.Г. Звягинцевой оценивается как «сильная» степень разложения. При повышении плотности почвы наблюдали снижение биологической активности. Так, например, в чистом пару при плотности 1,18 г/см'разложение полотна составило 71,1 и 64,7% (по слоям) - «сильная» степень, а при плотности 1,26 г/см3 в занятом клеверном пару разлагается только 34,4 и 50,3% - «средняя» (г=-0,93 в слое 0-10 см, г=-0,76 в слое 10-20 см).

ВЛИЯНИЕ ПАРОВОГО ЗВЕНА И УДОБРЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ПОЧВЕ

По количеству органического вещества возвращаемого в почву с корне-стерневыми остатками за годы исследований среди культур выделились: клевера - 6,31 и 7,20 т/га, однолетние травы - 4,53 и 5,81 т/га, люпин - 4,40 т/га, следовательно, и звенья с этими культурами превышают контроль по количеству корнестерневых остатков на 42,5-83,6% соответственно (рисунок 3).

С наземной массой количество питательных элементов, поступающих в почву в зависимости от климатических условий варьирует по годам. Нужно отметить, что в среднем за три года в сидеральных парах с запаханной наземной массой (9,84-13,36 т/га с.в.), дополнительно в почву поступает азота 1,62-1,55, фосфора- 23,0-30,5, калия - 191,7-263,8 кг/га.

Рис. 3 - Количество корнестерневых остатков, оставляемое культурами звеньев севооборота (среднее 2010-2012 гг.), т/га.

Химический анализ растительных остатков показал, что наибольшее количество питательных элементов остается с корнями и стерней клеверов. В звеньях с клеверами поступает в почву азота - 44,70 и 45,50 кг/га, фосфора -

Рис. 4 - Содержание элементов питания в корнестерневых остатках культур звеньев севооборота, кг/га.

Влияние предшественников и удобрений на урожайность культур и продуктивность звеньев

В результате исследований установлено, что в среднем за три года урожайность озимой ржи в большей степени зависела от предшественников. Ячмень, обеспечивал более высокую и стабильную по годам урожайность.

В 2010 году урожайность озимой ржи составила в звене с чистым паром -3,68 т/га, в парах с сидеральными культурами была в пределах 2,81-3,37 т/га на уровне контроля, в звеньях с занятыми парами получена урожайность 3,39 и 3,87 т/га. С увеличение дозы минерального питания в два раза наблюдается наибольшее повышение урожайности озимой ржи до 4,34 т/га в звене с сиде-ральным клеверным паром, наибольшая прибавка от удобрений составила 1,73 т/га. (НСР05В=0,19).

Не получено достоверной прибавки урожайности ячменя от предшественника (4,35-4,85 т/га). Прибавка урожайности от удобрений составила от 0,43 т/га в звене с занятым клеверным паром, до 0,84 т/га в звене с сидерапьным клеверным паром. Наибольшая урожайность 4,85 и 5,66 т/га получена в звене с занятым однолетними травами паром и подсевом пожнивной горчицы.

Во всех звеньях наблюдается увеличение урожайности ячменя относительно контрольного звена с чистым паром. Так, например, в звене сидераль-ный пар (редька масличная +вика +овес) - озимая рожь +горчица белая - ячмень урожайность ячменя составила 4,66 т/га, что на 7,1% превышает контроль. В звене занятый пар (редька масличная +вика +овес) - озимая рожь +горчица белая - ячмень при урожайности ячменя 4,85 т/га превышение 11,5%, что можно объяснить положительным влиянием промежуточных культур.

В 2011 лучшим предшественником озимой ржи был клевер на сидерат, получено — 3,83 т/га зерна. По чистому пару собрали 3,41 т/га зерна озимой ржи, в остальных звеньях в условиях года урожайность снижалась на 0,25-0,48 т/га (НСРо5А=0,43). Во всех звеньях получена прибавка от удобрений от 0,13 до 0,90 т/га (НСР05В=0,14).

Урожайность ячменя не зависела от предшественника и возрастала на 1,38 т/га в звене с сидеральным паром (однолетние травы) при внесении дозы удобрений К60Р60К60 (НСР05В=0,41).

В условиях 2012 года лучшим предшественником озимой ржи был клевер на сидерат, получено -2,98 т/га зерна. По чистому пару собрали 2,83 т/га зерна озимой ржи. В звене с однолетними травами на корм (редька масличная +вика +овес) урожайность озимой ржи достоверно снижается (относительно звена с чистым паром) на 0,65 т/га, а также при размещении ее после сидералыюго пара (люпин) - на 0,76 т/га (НСРО5=0,41). Удобрения давали прибавку 0,49-1,18 т/га и наибольшей она была в звеньях с сидеральными парами 0,82-1,18 т/га (НСР05В=0,17).

Урожайность ячменя по предшественникам достоверных различий не имела, а на фоне удобрений ЫбОРбОКбО наибольшей урожайность была 4,4 т/га в звене с сидеральным паром (люпин) с прибавкой 0,82 т/га. Высокая прибавка 0,91 т/га была в звене с клевером на корм, при урожайности ячменя 4,24т/га (НСР05В=0,18).

В среднем за три года озимая рожь снижает урожайность на фоне ЮОРЗОКЗО по занятым и сидеральным парам на 0,11-0,51 т/га относительно контроля с чистым паром. На фоне Ы60Р60К60 снижение более существенное 0,52-0,80 т/га, но размещение озимой ржи по лучшему предшественнику клеверу на сидерат повышает урожайность на 0,15 т/га. Здесь сыграло роль взаимодействие факторов А и В. Прибавка от удвоенной дозы удобрений у озимой ржи составила в среднем за годы исследований 0,46-1,04, у ячменя - 0,59-0,92 т/га. На ячмене четко прослеживается увеличение урожайности во всех звеньях относительно контрольного звена, и наибольшая прибавка в звеньях с сидеральными парами (0,82-0,92т/га), что, по видимому, обусловлено влиянием запаханной органической массы сидеральных и промежуточных культур.

В контрольном звене на фоне ИЗОРЗОКЗО получено 11,44 тыс.к.ед в звеньях с занятыми парами получено 15,94 и 16,56, в звеньях с сидеральными парами 14,03 - 15,98 тыс. к.ед. (таблица 2).

Таблица 2 - Урожайность культур и продуктивность звеньев севооборотов __(2010-2012гг.)_

Звенья севооборота Урожайность, т/га Прибавка от удобрений, т/га Выход Кед.

КзсРзоКзо Nб<^PбoK6o ИзоР зсКзо N6oP6oK6o

тыс. к.ед. % тыс. к.ед. %

1 .Чистый пар - - - - -

2.0зимая рожь 3,31 4,09 0,78 5,36 6,69

З.Ячмень 3,70 4,29 0,59 6,08 7,04

Сумма 137 11,44 100 13,73 100

1.Сидеральный пар (люпин) 5,85 6,67 0,82 0,70 0,80

2,Озимая рожь + редька масличная 2,82 3,48 0,66 4,57+ 2,57 5,64+ 2,57

3.Ячмень 3,77 4,61 0,84 6,19 7,56

Сумма 2,32 14,03 122,8 16,57 120,5

1 .Занятый пар (редька масличная +вика+овес) 5,94 6,48 0,54 3,09 3,67

2,Озимая рожь + горчица белая 2,84 3,30 0,46 4,59+ 2,18 5,35+ 2,18

З.Ячмень 4,08 4,82 0,74 6,70 7,91

Сумма 1,74 16,56 144,9 19,11 139,1

1 .Сидеральный пар (редька масличная +вика +овес) 5,31 6,64 1,33 2,76 3,45

2,Озимая рожь + горчица белая 2,80 3,29 0,49 4,54+ 2,18 5,34+ 2,18

З.Ячмень 3,74 4,66 0,92 6,15 7,67

Сумма 2,74 15,63 136,7 18,64 135,6

1 .Занятый пар (клевер) 6,04 7,27 1,23 3,56 4,29

2,Озимая рожь + рапс яровой 3,07 3,57 0,50 4,97+ 1,20 5,79+ 1,20

3.Ячмень 3,79 4,59 0,80 6,21 7,54

Сумма 2,53 15,94 139,4 18,82 136,9

1 .Сидеральный пар (клевер) 6,17 6,70 0,53 3,64 3,95

2.Озимая рожь + рапс яровой ЗДО 4,24 1,04 5,19+ 1,20 6,87+ 1,20

З.Ячмень 3,62 4,42 0,82 5,95 7,25

Сумма 2,39 15,98 139,9 19,27 140,2

В звеньях с занятыми парами на фоне ЫЗОРЗОКЗО продуктивность увеличивается на 44,9 и 39,4 %. Звенья с сидеральными парами обеспечивают несколько меньшую продуктивность, но с учетом урожая в сидеральных парах хозяйственная продуктивность увеличивается на 22,8-39,9 %.

При увеличении дозы удобрений вдвое обеспечивается несколько меньшая прибавка, чем на фоне №ОРЗОКЗО - 20,5-40,2%. Выход кормовых единиц на фоне М60Р60К60 увеличивается на 44,8-68,4% относительно контрольного звена при внесении ЮОРЗОКЗО.

РЕЗУЛЬТАТЫ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ КУЛЬТУР В ЗВЕНЬЯХ ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТОВ

Исследования показали, что развитие и урожайность промежуточных культур зависели от погодных условий вегетационного периода и сроков уборки озимой ржи (рисунок 5).

2010 2011 2012 Среднее

Рис. 5- Урожайность промежуточных культур, т/га.

При использовании промежуточных культур на сидеральные цели, в почву дополнительно сможет поступать: азота 28,56 - 37,10 кг/га; фосфора 15,91 -21,56 кг/га; калия 136,68 - 179,20 кг/га. Посев редьки масличной, горчицы белой, рапса ярового дает дополнительно 0,66-0,83 т/га гумуса (таблица 3, рисунок 6).

Таблица 3 - Поступление питательных элементов и образование гумуса

с II ромежуточными культурами

Поступило дополнительно с промежуточными культурами Культура

Редька масличная Горчица белая Рапс яровой

Наземная масса/ КСО, т/га 2,65/0,53 2,80/0,56 2,04/0,41

N. кг/га 37,10 35,00 28,56

Рг05, кг/га 20,67 21,56 15,91

К20, кг/га 177,50 179,2 136,68

Образовалось гумуса, т/га 0,83 0,74 0,66

За счет возделывания промежуточных культур увеличивается общая продуктивность звеньев с сидеральными парами относительно контроля на 22,8 -44,9%. По продуктивности выделилось звено с паром занятым однолетними травами и посевом промежуточной культуры горчицы белой (16,56 и 19,11 тыс. к.ед по фонам).

Азот Фосфор Калий

Рис. 6— Поступление питательных элементов с промежуточными культурами,

кг/га.

При введении в звенья сидеральных и промежуточных культур поступление гумуса превосходит его потери, за счет этого складывается положительный баланс в звене с сидеральными культурами: люпином- 0,50; однолетними травами- 0,51 и клевером- 0,62т/га.

В звене с чистым паром (контроль) складывается отрицательный баланс (-0,67т/га) за счет более интенсивной минерализации гумуса в чистом пару.

ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ЗВЕНЬЯХ

Оценка энергетической эффективности показала, что наибольшее количество обменной энергии собрано с сидерального люпинового пара при дозе К60Р60К60 - 67,4 ГДж/га, наименьшие затраты энергии - в этом же пару, но при дозе ШОРЗОКЗО - 13,9 ГДж/га.

Отсутствие промежуточной культуры после озимой ржи по чистому пару снижает энергозатраты до 20,1 ГДж/га (при дозе ШОРЗОКЗО), тогда как в остальных вариантах этот показатель выше на 3,9-13,4 ГДж/га. Но при этом прибавка урожая озимой ржи от люпинового пара способствует получению коэффициента энергетической эффективности на уровне 2,95 и 3,08 (в зависимости от дозы удобрений), от занятного или сидерального редька +вика +овес пара -2,72 и 2,92, от занятого или сидерального клеверного пара - 4,35 и 4,72. Наибольшим этот показатель был у озимой ржи с пожнивным посевом рапса по си-деральному клеверному пару при ШОРЗОКЗО - 4,72, но даже увеличение дозы удобрений в 2 раза обеспечило практически такой же коэффициент - 4,71 за счет существенной прибавки урожая.

При возделывании ярового ячменя после промежуточных культур зяблевую обработку не проводили, а для предпосевной обработки, внесения минеральных удобрений и посева использовали комбинированный агрегат АППН-2,1, поэтому в контрольном звене с чистым паром затраты энергии были выше на 1,6-1,8 ГДж/га, чем в остальных звеньях. Наиболее эффективно возделывать

ячмень после озимой ржи по занятому однолетними травами пару с промежуточным посевом горчицы с дозой минеральных удобрений ЫЗОРЗОКЗО (Кээ=4,12). Этот же предшественник обеспечивает наибольший выход обменной энергии 79,3 ГДж/га, но уже при дозе удобрений ИбОРбОКбО.

В среднем по звену «пар чистый - озимая рожь - ячмень» коэффициент энергетической эффективности составил 3,08 при Ы30Р30К30 и 2,94 при ЫбОРбОКбО. Выход обменной энергии при повышении дозы удобрений увеличился на 11,4 ГДж/га, энергозатраты - на 4,7 ГДж/га. По звену «сидеральный люпиновый пар - озимая рожь + редька - ячмень» коэффициент энергетической эффективности равен 3,72 и 3,43 (в зависимости от дозы удобрений), выход обменной энергии увеличился на 6,8-17,9 ГДж/га. Звенья с занятым и сиде-ральным клеверным парами обеспечивают коэффициент энергетической эффективности 3,99-4,20, выход обменной энергии 93,6-112,0 ГДж/га при затратах энергии в среднем по звену 21,7-27,2 ГДж/га.

Анализ экономической эффективности показал, что в среднем по звену с чистым паром при дозе ЮОРЗОКЗО себестоимость 1 т продукции составляет 4166 руб., общая рентабельность производства 93%, при дозе ШОРбОКбО -4247 руб. и 88%. Наиболее экономически эффективно звено с сидеральным лю-пиновым паром и промежуточным посевом редьки масличной: при дозе ШОРЗОКЗО себестоимость 1 т продукции 3132 руб., рентабельность 101%; при дозе Ы60Р60К60 соответственно 3184 руб. и 86%.

ВЫВОДЫ

По результатам исследований на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах Кировской области можно сделать следующие выводы:

1. Запасы продуктивной влаги в период отрастания озимой ржи в звеньях с занятыми и сидеральными парами были на уровне контрольного звена с чистым паром и составляли 24,99-25,91мм. В период наибольшего потребления влаги растениями (перед уборкой парозанимающих культур) в звене с чистым паром сохранялось влага больше на 10,7-16,7%, чем в звеньях с занятыми и сидеральными парами.

2. Плотность почвы под культурами звеньев севооборота была в пределах оптимальной (1,10-1,40 г/см3) и не превышала 1,35 г/см3. Чистый, сидеральный люпиновый и занятый однолетними травами пары обеспечивали снижение плотности сложения ночвы в период весеннего отрастания озимой ржи до 1,151,16 г/см3 по сравнению с другими предшественниками (1,21-1,23 г/см3). Перед уборкой парозанимающих культур наиболее плотная почва была только после клевера на сидерат (1,23 г/см3). В среднем за три года существенных различий по плотности сложения между звеньями не наблюдается.

3. При размещении озимой ржи по занятым и сидеральным парам при подсеве промежуточных культур количество агрономически ценных агрегатов возрастает на 6,2-9,7 % по сравнению с контрольным звеном. Структурное состояние при сухом просеивании оценивается как «отличное». Водопрочность почвенных агрегатов увеличивается после чистого и люпинового сидерального

паров до 70,3% и оценивается как «хорошая». Запашка сидеральных культур (люпин узколистный, клевер луговой) и посев промежуточных культур повышали коэффициент структурности почвы до 3,6; 3,7.

4. В звене с чистым паром отмечали меньшую засоренность культур, общее количество сорняков составило 29,9 шт/м2, что ниже на 43,6 - 86,8%, чем в других звеньях.

5. В среднем за три года поражение озимой ржи корневыми пшлями не имело различий по предшественникам 26,9-32,8%. Ячмень в меньшей степени поражался в звеньях, где подсевались промежуточные культуры (16,8-19,4 %), в контрольном звене пораженность его увеличивалась до 33,2%. Поражениость озимой ржи бурой листовой ржавчиной зависела от условий года и изменялась от 2,0-5,7% до 30,0-42,5 %. После сидеральных паров отмечалось снижение этого заболевания. Различий в пораженности по фонам удобрений не было. Поражение ячменя бурой листовой ржавчиной снижалось в звеньях с сидеральными и занятыми парами и посевом промежуточных культур.

6. Биологическая активность почвы в большей степени зависела от климатических условий года, чем от предшественников. Выделилось звено с сиде-ральным люпиновым паром, где разложение льняного полотна по слоям достигало 59,4% и 65,3%, что превысило контроль на 15,3% и 23,2% соответственно. Степень разложения льняного полотна от «средней» до «сильной».

7. По количеству органического вещества оставляемого в почве среди культур выделились: клевера — 6,31 и 7,20 т/га, однолетние травы — 4,53 и 5,81т/га, люпин — 4,40 т/га. Звенья с эти*ми культурами превышают звено с чистым паром по количеству корнестерневых остатков на 42,5-83,6%. В звеньях с клеверами поступает в почву с корнестерневыми остатками азота - 44,7 и 45,5, фосфора — 7,90 и 7,98, калия - 54,02-57,31 кг/га. В звене с чистым паром остается наименьшее количество питательных элементов — 14,78; 2,87; 26,51 кг/га соответственно.

8. При введении в звенья сидеральных и промежуточных культур получаем положительный баланс гумуса 0,50 — 0,62 т/га. В звене с чистым паром баланс гумуса отрицательный -0,67 т/га.

9. На дерново-подзолистой легкосуглинистой почве лучшими предшественниками озимой ржи были чистый и клеверный сидеральный пары. В среднем за три года получено 3,31-4,24 т/га зерна озимой ржи. В два года из трех урожайность по однолетним травам достоверно снижалась. Урожайность по люпиновому сидералыюму пару была на уровне чистого пара. В контрольном звене получено 11,44 и 13,73 тыс.к.ед в зависимости от фона удобрений. В звеньях с занятыми парами на фоне МЗОРЗОКЗО продуктивность увеличивается на 44,9 и 39,4 %, в звеньях с сидеральными парами на 22,8-39,9 %. На фоне К60Р60К60 увеличивается выход кормовых единиц на 44,8-68,4 %.

10. В условиях центральной зоны Кировской области возможно возделывание промежуточных культур в пожнивных посевах - редьки масличной, горчицы белой, рапса ярового. При посеве промежуточных культур после уборки озимой ржи на зерно дополнительно образуется гумуса 0,66-0,83 т/га и увеличивается продуктивность звеньев на 22,8-44,9 %.

И. Наиболее энергетически эффективным было возделывание культур в звеньях с клевером на корм и сидерат с коэффициентом энергетической эффективности 4,11 и 4,20 (при внесении N30P30K30). Увеличение дозы удобрений вдвое снижает коэффициент энергетической эффективности.

Наиболее экономически эффективно звено с люпиновым паром при внесении N30P30K30 с рентабельностью 101%.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях Кировской области на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в звене полевого севооборота «пар — озимая рожь + промежуточная культура — ячмень» рекомендуется:

- для получения урожайности зерна озимой ржи и ярового ячменя не менее 3 т/га и продуктивности парового звена до 16 тыс. к.ед. при наименьших экономических и энергетических затратах рекомендуется вносить N30P30K30 минеральных удобрений и высевать в сидеральных и занятых парах люпин узколистный, смесь редька масличная + вика +овес, клевер луговой, для получения урожайности свыше 4 т/га и продуктивности звена 19 тыс. к.ед. норму внесения минеральных удобрений увеличить до N60P60K60;

- для увеличения продуктивности звена, обеспечения положительного баланса гумуса (0,50 - 0,62) и улучшения фитосанитарной обстановки (снижения заболеваемости) высевать после озимой ржи на зерно пожнивные промежуточные культуры: редьку масличную, горчицу белую и рапс яровой.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах рекомендованных ВАК РФ:

1. Абашеев, В.Д. Кормовые культуры в основных и промежуточных посевах / В.Д. Абашев, A.B. Денисова., E.H. Носкова // Аграрная наука Евро-Северо-Востока -2009.-№1 (12).-С. 82-84.

2. Козлова, JI.M. Севооборот как биологический прием сохранения почвенного плодородия и повышения продуктивности пашни / JI.M. Козлова, Т.С. Макарова, Ф.А. Попов, A.B. Денисова // Достижения науки и техники АПК -2011.-№ 1-С. 16-18.

3. Козлова, Л.М. Влияние предшественников озимой ржи на урожайность, показатели почвенного плодородия и экономическую эффективность / JI.M. Козлова, Т.С. Макарова, Ф.А. Попов, A.B. Денисова // Достижения науки и техники АПК - 2012-№ 6 - С.42-45.

4. Денисова, A.B. Влияние возделывания промежуточных культур в звеньях севооборотов / A.B. Денисова // Современные проблемы науки и образования. — № 6.- 2012; URL: http://wvw.science-education.ru/106-7394

5. Козлова, Л.М. Промежуточные культуры в полевых севооборотах Кировской области / JI. М. Козлова, A.B. Денисова // Аграрная наука Евро-Северо-Востока - 2014. - № 5(42). - С. 33-38.

Публикации в других изданиях:

6. Козлова, JI.M. Рациональные севообороты - гарантия устойчивого производства сельскохозяйственной продукции / JI.M. Козлова, Т.С. Макарова, Ф.А. Попов, A.B. Денисова, Е.Ф. Пожалова // Развитие и внедрение агроланд-шафтных и экологически безопасных систем земледелия на Евро-Северо-Востоке России (по Геосети опытов): материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Ижевск, Ижевская ГСХА, 2009 - С.15-21.

7. Козлова, Л.М. Предшественники и урожайность озимой ржи на дерново-подзолистых почвах / Л.М. Козлова, Т.С. Макарова, A.B. Денисова. // Развитие и внедрение агроландшафтных и экологически безопасных систем земледелия на Евро-Северо-Востоке России (по Геосети опытов): материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Ижевск, Ижевская ГСХА, 2009 -С. 35-40.

8. Козлова, Л.М. Роль сидеральных культур на дерново-подзолистых суглинистых и супесчаных почвах / Л.М. Козлова, В.Д. Абашев, A.B. Денисова, Т.С. Макарова //Инновационные технологии - в практику сельского хозяйства: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 65-летию агрономического факультета: Сборник научных трудов. - Киров: Вятская ГСХА, 2009 - С. 160-166.

9. Денисова, A.B. Роль промежуточных культур в полевом звене севооборота на дерново-подзолистых почвах / A.B. Денисова, Т.С. Макарова // Молодые ученые - аграрной науке Евро-Северо-Востока: мат. 1-й молодеж. конф. -Киров, 2013.-С. 86-89.

10. Денисова, А. В. Урожайность культур и продуктивность звеньев севооборотов с промежуточными культурами на различных фонах минерального питания/ A.B. Денисова // Знания молодых: наука, практика и инновации: Сборник научных трудов Международной научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых. - Киров: ФГБОУ ВПО Вятская ГСХА, 2014. - С. 18-21.

11. Макарова, Т.С. Урожайность озимой ржи по разным видам паров на дерново-подзолистых почвах в условиях Кировской области / Т.С. Макарова, A.B. Денисова // Инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур - основа ведения растениеводства в современных условиях: материалы Всерос. науч.-практ. конф., 24-25 июня 2014 г./ГНУ Удмуртский НИИСХ ФАНО. - Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2014. - С.78-84.

12. Рекомендации по возделыванию сидеральных культур в Кировской области // под общ. ред. Л.М. Козловой. Киров: ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», 2014, 32 с.

13. Козлова, Л.М. Промежуточные культуры б звеньях полевого севооборота/ Л.М. Козлова, A.B. Денисова // Актуальные вопросы аграрной науки: теория и практика: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию агрономического факультета, 27-28 ноября 2014 года,- Киров: Вятская ГСХА, 2014. - С. 91-94.

14. Рекомендации по формированию севооборотов в адаптивно- ландшафтных системах земледелия. Киров: ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», 2015.40 с.

Подписано в печать 30.09.2015г. Формат 60х841/16. Усл.печ.л. 1,0. Тираж 80 экз. Заказ № 48

Отпечатано с оригинал-макета Типография ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока» 610007, г. Киров, ул. Ленина, 166а