Введение к работе
Актуальность проблемы. Главной задачей земледелия является устойчивое наращивание производства качественной и конкурентоспособной (дешевой) продукции растениеводства с сохранением и повышением плодородия почвы. Основой решения этой проблемы является эффективное использование почвенно-климатических ресурсов региона и внедрение ресурсосберегающих систем обработки почвы.
Учеными Оренбуржья и Поволжья накоплен большой теоретический и практический материал по обработке почв. Значительный вклад в эту область науки внесли Н.М. Тулайков, К.Г. Шульмейстер, Д.И Буров, И.А. Чуданов, Г.И. Казаков, В.А. Корчагин, Ю.Ф. Курдюков, А.В. Кислов, Н.А. Максютов и другие. Однако стремительно меняющаяся экономическая ситуация в стране и мире, продолжающаяся деградация почв вынуждают ученых к поиску новых ресурсосберегающих почвозащитных способов обработки почвы.
Производство зерна в Оренбургской области ведется в жестких условиях дефицита влаги для растений. По зонам области выпадает от 260 до 470 мм осадков в год. Поэтому дополнительное накопление влаги в почве и ее эффективное использование – важный резерв повышения урожайности и стабилизации производства зерна.
Вспашка, оставаясь наиболее энергоемким приемом в технологии выращивания культур, не отвечает требованиям максимального аккумулирования влаги в почве и ее сбережения, является причиной деградации черноземов. За последние 20 лет содержание гумуса в пахотном слое почвы снизилось по зонам области на 0,73-1,78 % (А.И. Климентьев, 1997). Не решили в полной мере обозначенные проблемы и разноглубинные безотвальные способы обработки почвы, но привели к некоторому снижению урожайности культур. Причина тому применение техники и технологии посева, не отвечающих изменяющимся условиям произрастания растений при бесплужных обработках почвы.
В связи с этим разработка технологий основной обработки почвы и посева, обеспечивающих повышение плодородия почвы, эффективное использование влаги, рост урожайности, значительное сокращение затрат является актуальной.
Работа выполнена в соответствии с государственной научной программой «Плодородие» и темой научных исследований Оренбургского государственного аграрного университета «Разработка биологических и агрофизических методов восстановления плодородия почв и управления продуктивностью агроэкосистем в условиях Южно-Уральского региона», номер государственной регистрации 01960006478.
Цель и задачи исследований. Цель работы – обосновать и разработать влаго- ресурсосберегающие почвозащитные технологии обработки черноземных почв степной зоны Южного Урала в системе зернопаропропашного и зернопарового севооборотов.
Задачи исследований: - установить закономерности изменения и приемы оптимизации агрофизических, биологических и агрохимических показателей плодородия черноземов под действием систем основной обработки почвы;
- изучить действие обработки почвы на накопление и расходование влаги и разработать наиболее эффективные приемы использования зональных ресурсов увлажнения;
- выявить влияние длительного применения ресурсосберегающих систем обработки почвы на урожайность культур зернопаропропашного и зернопарового севооборотов;
- обосновать агроэкологическую, экономическую целесообразность и разработать технологию мелкого посева зерновых культур;
- дать агроэкологическую, экономическую и энергетическую оценку ресурсосберегающим технологиям.
Научная новизна результатов исследований. В результате многолетних исследований дано теоретическое обоснование ресурсосберегающим технологиям в степной зоне Южного Урала.
Определены оптимальные параметры агрофизических показателей плодородия чернозема южного для зерновых культур и кукурузы и их изменение при минимизации обработки почвы.
Изучены особенности изменения микробиологической активности и дифференциации плодородия пахотного слоя почвы (гумус и NPK) под действием отвальных и безотвальных обработок почвы и их минимизации.
Определена динамика фитосанитарного состояния посевов в результате длительной минимизации обработки почвы в системе зернопаропропашного и зернопарового севооборотов.
Изучены закономерности накопления, сохранения влаги при подготовке почвы и посеве сельскохозяйственных культур, обеспечивающие рациональное использование ресурсов влаги.
Дано научное обоснование возможного уровня минимизации обработки чернозема южного в севооборотах, обеспечивающего повышение плодородия почвы без снижения продуктивности культур.
Разработана и научно обоснована технология мелкого посева зерновых культур по стерневым предшественникам.
Основные положения, выносимые на защиту: - в паровом звене севооборота плотность чернозема южного остается в пределах оптимальных значений, что дает возможность оставлять поле без обработки до 3 лет подряд и более. В пропашном звене почва уплотняется до критического порога уплотнения (КПУ) и требуется ее рыхление;
- продолжительное применение нулевых и мелких обработок способствует увеличению содержания гумуса и питательных веществ, с преимущественной локализацией их в верхнем слое почвы;
- безотвальные способы обработки почвы приводят к биологической разнокачественности пахотного слоя чернозема южного, с постепенным угасанием микробиологической активности с поверхности в глубь горизонта;
- чернозем южный обладает высокой способностью к разуплотнению, но при достижении критического порога уплотнения (КПУ) не способен за один сезон (осень – весна) саморазрыхлиться до равновесной (оптимальной) величины;
- при минимальных системах обработки почвы происходит повышение засоренности и смена видового состава сорняков с увеличением количества злаковых растений. Применение гербицидов осенью и (или) в фазу кущения зерновых культур позволяет контролировать численность сорняков на уровне экономического порога вредоносности;
- важными условиями накопления осенне-зимних осадков являются сохранение на поверхности почвы стерни и соломенной мульчи и обработка переуплотненной почвы чизельным плугом в сочетании с мелким плоскорезным рыхлением;
- мульча из соломы способствует увлажнению поверхностных слоев почвы, создавая предпосылку для мелкого (3-4 см) посева, образования вторичных корней зерновых культур и повышения их продуктивности.
Практическая значимость и реализация полученных результатов. Установленные положения и закономерности позволяют на научной основе совершенствовать приемы и системы основной обработки почвы, а также технологии предпосевной подготовки почвы и посева. Предложенные приемы способствуют экономии энергетических и трудовых ресурсов, а также повышению производительности труда и урожайности сельскохозяйственных культур.
Результаты полевых опытов и теоретических разработок нашли отражение в книгах «Система устойчивого ведения сельского хозяйства Оренбургской области» (Оренбург, 1999) и «Сохранение и повышение плодородия почв в адаптивном земледелии Оренбургской области (Оренбург, 2002).
Результаты исследований прошли производственную проверку, нашли широкое применение на территории ООО СХП «Время», ООО «Колос», СПК Агрофирма «Заветы Ленина», КФХ «Труд» и в других хозяйствах Оренбургской области. Полученные данные используются кафедрой земледелия ОГАУ при проектировании систем земледелия для хозяйств области, а также в учебном процессе при подготовке специалистов и аспирантов по специальности «Земледелие».
Апробация работы и публикации. Основные положения работы докладывались на региональных конференциях ученых Урала и Поволжья (Пенза, 1992; Оренбург, 1994), на Всероссийском научно-техническом семинаре (Оренбург, 1994), на съезде Всесоюзного общества почвоведов (Ташкент, 1995), международных и межрегиональных научно-практических конференциях (Оренбург, 1995, 2000, 2003, 2004, 2006, 2007, 2008; Санкт-Петербург, 2002; Самара, 2005; Курган, 2006; Орал, 2006).
Основные положения диссертации опубликованы в 41 научной статье в журналах «Вестник РАСХН», «Земледелие, «Плодородие», «Экономика сельского хозяйства», «Зерновое хозяйство России», «Известия Оренбургского государственного университета», в межвузовских сборниках, научных трудах ОГАУ и ГНУ ОНИИСХ РАСХН.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 295 страницах компьютерного текста, содержит 110 таблиц в тексте и 35 в приложении, 23 рисунка и 5 фотографий. Список литературы включает 437 источников, из них 32 иностранных авторов.
