Содержание к диссертации
Введение
1 Изменение содержания гумуса, структурно-агрегатного состава и агрохимических показателей почвы в зависимости от способов обработки и удобрений (обзор литературы) 8
1.1 Роль обработки почвы в оптимизации содержания гумуса 8
1.2 Влияние обработки почвы на её структурно-агрегатный состав и плотность 17
1.3 Влияние удобрений на воспроизводство плодородия почвы 23
2 Условия и методика исследований 29
2.1 Метеорологические условия вегетационного периода 29
2.2 Рельеф и почвенные условия 32
2.3 Схема опыта и методика исследований 34
2.4 Агротехника в опыте 37
3 Влияние способов обработки на содержание гумуса, структурно-агрегатный состав, плотность, водный режим почвы 38
3.1 Содержание гумуса 38
3.2 Структурно-агрегатный состав почвы 42
3.3 Плотность почвы 46
3.4 Водный режим почвы
4 Влияние способов обработки почвы на засоренность посевов 57
5 Влияние способов обработки, удобрений на изменение содержания азота, фосфора, калия и кислотности почвы за ротацию севооборота
5.1 Азотный режим чернозёма обыкновенного 61
5.2 Динамика содержания фосфора и калия в почве 63
5.3 Кислотность почвы 65
6 Продуктивность звена зернопарового севооборота в зави симости от способов обработки почвы на различных фонах питания 68
7 Экономическая и энергетическая эффективность способов обработки почвы и удобрения 75
7.1 Экономическая эффективность 75
7.2 Энергетическая эффективность 77
Выводы 79
Предложения производству 80
Библиографический список
- Влияние обработки почвы на её структурно-агрегатный состав и плотность
- Схема опыта и методика исследований
- Структурно-агрегатный состав почвы
- Динамика содержания фосфора и калия в почве
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время в науке нет единого мнения об эффективности того или иного способа обработки почвы, адаптированного к определенной почвенно-климатической зоне. Признается неэффективность систематической вспашки в воспроизводстве плодородия почвы, защите её от эрозии. В качестве альтернативной отвальной обработке рекомендуются комбинированные системы с одной стороны, а также систематические мелкие, поверхностные и нулевые обработки с другой стороны. Доводы сторонников второго направления сводятся, в основном, к экономии горюче-смазочных материалов, высокой производительности и рентабельности производства. Однако игнорируются такие особенности в отечественном земледелии, как тяжелый гранулометрический состав почвы, засоренность полей, отсутствие необходимой технологической дисциплины в сельскохозяйственных предприятиях, излишняя химизация технологий, из-за чего энергоемкость минимальных и нулевых обработок доводится до уровня вспашки. При комбинированной обработке более успешно преодолеваются вышеприведенные затруднения.
В Зауральской степи Республики Башкортостан исследования эффективности способов обработки почвы проведены Г.Н. Лысаком (1965-1972 гг.), Т.И. Киекбаевым ( 1963-2013 гг.), М.Г. Сираевым (1984-2000 гг.), В.А. Кантюковым (1989 - 2000 гг.), М.Б. Суюндуковой (1990 -1994 гг.) и др. Ими установленно, что для сухой степи Зауралья Башкортостана необходимо сочетание отвальной, поверхностной и нулевой обработок.
В обстановке усиливающейся засушливости климата и удорожания энергоносителей выдвигается задача дальнейшего совершенствования влаго - и энергосберегающих способов обработок. В связи с этим изучение сочетания различных способов основной обработки почвы, направленных на достижение максимального влагонакопления, снижение энергозатрат в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, воспроизводстве плодородия почвы является актуальной проблемой.
Целью исследований является разработка эффективных способов основной обработки почвы в звене зернопарового севооборота в условиях Зауральской степи Республики Башкортостан.
В задачи исследований входило установить влияние способов основной обработки почвы на следующие показатели:
содержание гумуса в черноземе обыкновенном;
структурно-агрегатный состав и плотность почвы;
динамика содержания продуктивной влаги в почве;
засоренность посевов;
содержание азота, фосфора, калия и кислотность почвы;
продуктивность звена зернопарового севооборота;
- экономическая и энергетическая эффективность способов обработки в
технологии возделывания сельскохозяйственных культур.
Научная новизна. Впервые в условиях Зауральской степи Республики Башкортостан изучена и научно обоснована оптимальная система комбинированной обработки почвы на различных фонах удобрения в звене зернопарового севооборота.
Теоретическая и практическая значимость. Теоретически обосновано применение разработанной комбинированной системы обработки, обеспечивающей повышение содержания гумуса, улучшение структурно-агрегатного состава пахотного слоя почвы, улучшение водного режима, увеличение продуктивности звена зернопарового севооборота.
Результаты исследований внедрены в СПК «ОПХ Баймакское» Баймакского района на площади 150 га.
Комбинированная обработка почвы повысила урожайность зерна яровой пшеницы по сравнению со вспашкой. Применение дискования почвы в системе комбинированной обработки способствовало снижению прямых затрат на обработку почвы в 2,5 раза относительно вспашки. Полученные результаты исследований используются в учебном процессе при изучении курса «Земледелие», «Кормопроизводство», «Почвоведение», «Технология растениеводства» в Зауральском филиале ФГБОУ ВО «Башкирский государственный аграрный университет», а так же при переподготовке и повышении квалификации агрономов республики.
Методология и методы исследования. Методология исследования основана на обзоре публикаций по теме, формулировке цели и задач исследования, проведении полевых опытов. Общепринятыми методами и ГОСТами проводились следующие исследования: содержание гумуса, структурно-агрегатный состав почвы в слое 0-20 см; плотность, влажность почвы, засоренность посевов, агрохимические анализы, урожайность, экономическая и энергетическая эффективность. Для статистической оценки полученных данных использовали метод дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1985) с использованием пакета прикладных программ «STRAZ» и Microsoft Excel.
Положения, выносимые на защиту:
способы основной обработки почвы на фоне внесения органических удобрений оказывают существенное влияние на содержание гумуса, структурно-агрегатный состав, плотность, динамику содержания доступной влаги в почве;
безотвальный способ обработки почвы повышает засоренность посевов;
способы основной обработки почвы не оказали существенного влияния на показатели пищевого режима почвы;
применение комбинированного способа обработки почвы способствовало повышению продуктивности звена зернопарового севооборота;
- производство зерна при комбинированной основной обработке почвы является экономически и энергетически эффективнее, в сравнении со вспашкой и безотвальной обработкой почвы;
Степень достоверности и апробация работы. Экспериментальные данные статистически обработаны методом дисперсионного анализа, соотнесены с результатами исследований других учёных, подтверждены производственной проверкой. Основные положения работы докладывались на региональных научно-практических конференциях «Агроэкологические и социально-экономические проблемы и перспективы развития АПК Зауралья» (Сибай, 2009, 2010 гг.), «Координационное совещание по разработке и внедрению адаптивно - ландшафтных систем земледелия на Южном Урале» (Куртамыш, 2013 г.), VI Всероссийской научно-практической конференции «Устойчивое развитие территорий: теория и практика» (Сибай, 2014 г.).
Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 8 научных статьях, в том числе 2 в изданиях, включённых в перечень ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 120 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, 7 глав, 7 рисунков, 19 таблиц и 23 приложений. Список используемой литературы содержит 174 источника, в том числе 9 на иностранном языке.
Влияние обработки почвы на её структурно-агрегатный состав и плотность
Одним из главных элементов системы земледелия является обработка почвы, которая оказывает влияние на процессы, протекающие в почве. Агротехническая роль обработки почвы состоит в усовершенствовании её агрофизических, агрохимических свойств, водного и питательного режимов, микробиологической деятельности, а также в уничтожении сорняков, вредителей и болезней [4, 12, 74, 78, 82, 119]. Академик ВАСХНИЛ И.П. Макаров [28] отметил: «Удельный вес фактора обработки почвы в повышении продуктивности земледелия сам по себе невелик. Однако в совокупности с другими элементами систем земледелия обработка почвы играет огромную роль. Необходимо разрабатывать оптимальные состояния севооборотов, способы обработки почвы, удобрений и других элементов систем земледелия для конкретных условий, лишь при таком подходе можно обеспечить высокую эффективность использования земли и экологическую сбалансированность».
Одним из важных показателей, определяющих качество почвы, является гумус. Потеря гумуса приводит к ухудшению агрофизических и агрохимических свойств почвы. Суть процесса почвообразования определяют одновременно протекающие процессы синтеза и распада органического вещества. Антропогенное воздействие на систему, как правило, нарушает природное равновесие этих процессов, а их направленность определяет устойчивость агроэкосистемы.
Гумус - это сложный комплекс органических соединений, образующихся в почве в результате микробиологического и физико-химического преобразования органических остатков растительного и животного происхождения. Общепризнано, что гумус почвы - динамическая система, развивающаяся в пространстве и времени. Большей агрономической ценностью обладают легкоразлагаемые (лабильные) формы органического вещества (ЛОВ). К легкоразлагаемым формам относят послеуборочные остатки и органические удобрения различной гумификации [35, 62].
В составе гумуса концентрируются более 90 % почвенного азота, значительное количество фосфора, калия, кальция, микроэлементов и поэтому с повышением гумусированности почвы способность ее обеспечивать растения элементами минерального питания возрастает [ 33, 35, 65].
Проблема накопления и сохранения гумуса в почве приобретает особую актуальность в связи с заметной деградацией почв, снижением их эффективного и потенциального плодородия. В случае черноземов обычного сложения это в основном происходит из-за истощения запасов гумуса и питательных веществ, ухудшения агрофизических свойств почвы при их дегумификации. По данным некоторых авторов [86, 114, 170, 171, 172, 174], типичные черноземы Украины за 100 лет утратили 88 т гумуса с 1 га, а южные по отдельным видам 30-75 т, что составляет соответственно, 30-43 и 25-36 % исходного содержания. В Нечерноземной зоне ежегодно теряется 0,6-1,7 т/га, в Центрально- Черноземной области 1,0-1,5 т/га. В Краснодарском крае за 25 лет содержание гумуса в черноземах уменьшилось в среднем на 1,3 % в абсолютных показателях, а в почвах Новосибирской области за 80 лет в 2 раза и более. В темно - каштановых почвах Алтайского края за 50 лет содержание гумуса снизилось с 2,54 до 1,70 %, то есть примерно на 30 %. Среднее содержание гумуса в пахотном слое степных почв прерий , Канады, Аргентины снизилось на 30-40, а в освоенных землях Бразилии с 6 до 2 %.
В черноземах Башкортостана, обследованных В.В. Докучаевым, мощность гумусового горизонта за 100 лет сельскохозяйственного использования уменьшилась в среднем на 20 см, содержание гумуса на 2-4% [70]. По результатам исследований института биологии УНЦ РАН проведенных в условиях Предуралья Башкортостана выявлено, что распашка и интенсивное использование карбонатных черноземов по истечению 50 лет привели к снижению гумуса на 20 %. В опытах, проведенных указанными авторами, 10-летнее сельскохозяйственное использование слоя почвы 0-20 см целины карбонатного чернозема, привело к понижению содержания гумуса с 6,24 до 5,91 %, т.е. на 5 %. Органическое вещество нижележащего слоя (А-20-40 см) карбонатного чернозема менее консервативно, чем слоя 0-20 см. Вовлекаемый в малый биологический круговорот, слой 20-40 см за такой же период потерял уже не 5, а 14 % гумуса [8, 144].
Главным источником пополнения органического вещества почвы - это органические остатки. Количество органических остатков, поступающих в почву при возделывании сельскохозяйственных культур по сравнению с природным в 2-8 раз ниже, в зависимости от культуры, урожая и системы удобрений [148].
Для поддержания бездефицитного баланса гумуса затраты органического вещества различны для различных типов почв. На дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны положительный баланс гумуса поддерживается дозой 10-12 т/га навоза, на типичных черноземах ЦЧЗ 4-5 т/га [43].
По обобщению В.П. Гордиенко [48] на черноземах южных в Воронежской области, за 55 лет снижение гумуса составило 2,4 %, на выщелоченных - в Курской области за 100 лет - 2,5 %, на оподзоленных - в Орловской области за 70 лет - 2,8 %. По А.В. Дедову [56], в длительных опытах потери гумуса в зернопаро-вых севооборотах без внесения органических удобрений при отвальной системе основной обработки почвы, достигли 40 % исходного содержания. В Республике Башкортостан, по данным института «Волгогипрозем», ежегодные потери гумуса из почвы составляют 0,07 %. В ОПХ «Казангуловское» Башкирского НИИСХ возделывание злаковых культур в течение 5 лет без внесения органики в почву привело к снижению гумуса типичного чернозема, карбонатного на 0,17 % [32].
В.З. Шакиров и др.[161] сопоставляя данные агрохимического обследования почв по циклам сделали вывод, что в республике Татарстан наметилась неблагоприятная тенденция снижения основного показателя почвенного плодородия -гумусированности. Основной причиной этого является, резкое падение уровня применения органических удобрений. Достаточно отметить, что если в период 1990-1995 гг. пахотные почвы Татарстана получали ежегодно в среднем 5,3-6,3 т/га органических удобрений, то уже в 2001-2005 гг. уровень их применения значительно снизился и составил всего лишь 1,4-3,1 т/га. Естественно в этих условиях было неизбежно ухудшение гумусного состояния почв. Баланс гумуса в земледелии - один из основных показателей работ по повышению плодородия почв. Расчеты баланса гумуса показывают, что в земледелии республики существует довольно высокий дефицит гумуса - 0,30 т/га.
В современных трудных экономических условиях покрытие дефицита гумуса только за счет внесения органических удобрений весьма проблематично. Поэтому возникает острая необходимость поиска других, более дешевых источников его накопления.
Схема опыта и методика исследований
Исследования проводились в 2006-2011 гг. в Баймакском научном подразделении Башкирского НИИ сельского хозяйства, расположенном в Зауральской степной зоне Башкортостана. В степном Зауралье сумма температур выше 10 0С составляет 2100-2200 0С, осадки за этот период не превышают 150 мм, а продолжительность безморозного периода составляет 110-130 дней. Зима малоснежна, высота снежного покрова к концу зимы бывает 20 - 30 см, в переходные периоды года - весной и осенью создается пониженный температурный режим. Летом устанавливается жаркая и сухая погода, что резко снижает урожайность сельскохозяйственных культур. Метеорологические условия вегетационного периода за 2006-2011 годы приведены в приложении 1 и 2.
Первая половина вегетации (май-июнь) 2006 года была засушливой. Осадки выпали только в третьей декаде июня перед колошением яровой пшеницы, что определённо снизило полевую всхожесть семян и кущение растений. Вторая половина вегетации (июль-август) оказалась более прохладной (температура в июле + 16,1С при норме + 18,5С) и дождливой - выпало 71,0 мм осадков при норме 50,0 мм. Эти условия способствовали повышению выживаемости растений, формированию полновесного колоса и хорошего урожая (рисунок 1 и 2).
В 2007 году погодные условия были засушливыми. За летние месяцы (май -август) осадков выпало - 146 мм (87 % к среднемноголетней норме). Температура воздуха в июне и июле была в пределах нормы, в августе - превысила норму на 4%. Все это негативно повлияло на рост и развитие растений, привело к значительному снижению урожайности возделываемых культур. Вегетационный период 2008 года характеризовался неравномерным распределением осадков.
Первая половина вегетации (май - до середины июля) выделялась хорошей влагообеспеченностью (148 мм осадков), со второй половины июля по август месяц, осадки практически отсутствовали (4 мм). Всего за вегетацию пшеницы осадков выпало 152 мм (92 % к среднемноголетней норме). Температура воздуха в июле и августе превысила норму на 2,8-2,5 С. За счёт осадков первой половины вегетации сформировался высокий урожай зерна хорошего качества.
Метеорологические условия вегетационного периода 2009 года сложились крайне неблагоприятными. В начале вегетации растений погодные условия были острозасушливыми: в период посева и всходов (третья декада мая) выпало осадков лишь 7 мм, в июне - 3 мм (7 % к средним многолетним показателям). Температура воздуха была выше нормы в мае на 1,0 С, в июне - на 3,3 С. Вторая половина лета характеризовалась так же высокой температурой воздуха и малым количеством осадков. В июле и августе температура превышала норму на 0,4-1,2 С. Осадков выпало в июле 11 мм, августе - 35 мм (соответственно 23 и 87 % к норме). При незначительном количестве осадков и высоком температурном режиме растения замедлили рост и формировали слабую надземную массу, что отразилось на величине урожая полевых культур
Среднемесячные суммы осадков в вегетационные периоды за годы исследований. Условия вегетационного периода 2010 года были аномальными даже для засушливой зоны Зауралья Башкортостана. В начальные фазы роста и развития растений атмосферных осадков почти не было. В мае осадков выпало лишь 4 мм, июне - 1 мм (16,4 % и 1,3 % к среднемноголетним показателям); температурный режим был выше нормы в мае на 2,6 С, в июне - на 5,1 С. Вторая половина лета характеризовалась также высокой температурой воздуха. Среднемесячная температура была выше нормы в июле на 4,2 С, августе - на 5,5 С. Осадки второй половины июля не оказали положительного влияния на рост и развитие зерновых культур. Увлажнение лишь верхнего слоя почвы вызвало рост подгона и развитие сорняков. Это осложнило ведение уборочных работ и вызвало потерю части урожая.
Вегетационный период 2011 года в целом был неблагоприятным для роста и развития большинства сельскохозяйственных культур. Осадки за май - август, выпавшие в объёме 144 мм (87 % от средних многолетних показателей) распределились крайне неравномерно. В начальные фазы вегетации растений (вторая половина мая и июнь) стояла засушливая погода. Первый обильный дождь выпал лишь 26 июня. Июль месяц был жарким и засушливым (осадков выпало 40 % от средних многолетних показателей). Вследствие того, что больше половины вегетационного периода проходило в условиях резкого дефицита влаги, растения сформировали намного меньшую урожайность по сравнению с годами с благоприятным распределением осадков.
Август был прохладным. Сочетание засухи с последующим понижением температуры, неблагоприятно повлияло на продуктивное использование осадков месяца.
Зауралье Башкортостана - занимает территорию более 12,4 тысяч квадратных километров. По рельефу характеризуется значительной расчленённостью. Зона начинается за восточным склоном Урал - Тау и простирается сравнительно узкой полосой по восточной части Башкортостана, переходя в плоскую Западносибирскую низменность. Рельеф северной части зоны характерен увалистыми грядами с залегающими между ними ровными участками. На юге равнинная часть Зауралья расширяется и охватывает абразионную платформу в междуречье Сак-мары и Таналыка и заирандыкскую аккумулятивную равнину.
Рельеф степного Зауралья равнинный, со слабой расчленённостью и уклонами не более 2о [109]. Почвообразующими породами служат однородные глинистые делювиальные отложения с четко выраженной буроватой окраской, отличающиеся повышенной карбонатностью и отсутствием слоистости в обнажениях. В Зауралье преобладающими почвами являются черноземы обыкновенные и южные. Черноземы обыкновенные приурочены к умеренно засушливым настоящим степям [36, 69].
Структурно-агрегатный состав почвы
Последний фактор способствовал лучшей инфильтрации влаги осенне -зимне - весенних осадков в почву при безотвальной обработке по сравнению с отвальной обработкой, где в пахотном слое содержалось меньшее количество агрономически ценных структурных агрегатов.
Такой же лучшей весенней влагозарядке почвы и в варианте с комбинированной обработкой способствовало образование мульчирующего слоя при этой обработке. Поверхностное дискование создало выровненную поверхность поля и мелкокомковатую структуру 0-10 см слоя почвы, с почти одинаковой плотностью в сравнении с отвальной обработкой.
В тоже время и плотность нижележащих слоев почвы при комбинированной обработке ненамного превышала отвальную обработку. Такое оптимальное строение поверхности и профиля пахотного слоя почвы при комбинированной обработке в сочетании с условиями погоды привело к более высокой влагозарядке метрового слоя почвы.
По данным Я.З. Каипова, полученных в том же хозяйстве (Баймакское научное подразделение ФГБНУ Башкирский НИИСХ) в опытах с кормовыми севооборотами, в годы со среднезасушливой погодой предшествующей осени и с повышенными осадками текущей весны преимущество в накоплении влаги в почве было за минимальной обработкой [71].
Содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы в середине вегетации на посевах яровой пшеницы по обоим предшественникам при отвальном и безотвальном способе обработки было примерно одинаковым, составляя 18,5 -20,4 мм на посевах яровой пшеницы (предшественник - горох) и 37,4-38,6 мм на посевах яровой пшеницы (предшественник - яровая пшеница).
При комбинированной обработке запасы продуктивной влаги в почве на посевах яровой пшеницы в середине её вегетации были в среднем на 3-5 мм выше (8-13 %), чем при отвальном и безотвальном способах обработки почвы (рисунок 6). Более высокое содержание влаги в почве при комбинированной обработке является результатом влагозащитного действия мульчирующего поверхностного слоя при этой обработке. Схожие с нашими получились результаты других исследователей.
О преимуществах мелкого рыхления в улучшении водного режима суглинистых черноземных и каштановых почв дисковыми или лемешными рабочими органами верхнего слоя до 15 см и полосного рыхления-щелевания на глубину 25 -30 см сообщает А.П. Спирин [134], поверхностной обработки лемешными лущильниками в производственных опытах Волгоградского СХИ отмечает К.Г. Шульмейстр [162].
Мульчирующий слой на поверхности почвы (в нашем полевом опыте – это стерневые остатки, перемешанные с почвой при систематическом дисковании), эффективно уменьшает испарение, когда оно находится в фазе постоянной скорости. Однако сократить испарение в течение фазы падения скорости трудно. В результате, если между выпадениями дождей проходит долгое время, испарение с замульчированной почвы и с почвы, лишенной мульчи, выравнивается. Если же дожди выпадают часто, то мульча помогает сохранить влагу [154].
В годы проведения полевого опыта в начале и в середине вегетации подопытных культур, в сроки определения влажности почвы, в среднем выпадали намного более частые и значимые осадки, чем в конце вегетации.
Это обстоятельство служило причиной более высокой сохранности продуктивной влаги при комбинированной обработке почвы в первой половине вегетации культур. К концу вегетации (в основном август) количество осадков резко уменьшалось, температура воздуха повышалась, создавалось условие для продолжения повышенного испарения влаги из почвы. Так как вскоре остаточные запасы влаги резко снизились, то уменьшалась и скорость испарения.
В результате в конце вегетации, или - в конце лета запасы остаточной продуктивной влаги при всех обработках выравнивались, так как мульчирующий поверхностный слой почвы при комбинированной обработке перестал оказывать торможение испарению в фазе снижения её скорости.
Такое положение объясняется примерно одинаковым агрофизическим состоянием пахотного слоя почвы при различных обработках под горох. Более уплотненный пахотный слой (0-30 см), установившийся при длительном применении поверхностного дискования в системе комбинированной обработки в севообороте был подвергнут разуплотнению при проведении глубокого чизелевания под горох. В результате, значения плотности почвы в пахотном слое по различным способам основной обработки приблизились между собой, что способствовало выравниванию интенсивности инфильтрации атмосферных осадков в почву и одинаковому содержанию продуктивной влаги в начале вегетации. Однако в середине вегетации (срок определения влажности - в фазе колошения и начала цветения яровой пшеницы) преимущество в сохранении влаги под горохом уже было за комбинированной обработкой за счет защитного действия мульчи, как и в других полях севооборота при этой обработке.
Динамика содержания фосфора и калия в почве
В варианте с отвальной обработкой сложилась более высокая себестоимость, составляющая от 340 до 351 рубля.
Увеличение себестоимости продукции при отвальном способе обработки почвы мы объясняем большими затратами на вспашку - более энергоемкую операцию по сравнению с рыхлением чизелем и дискованием при безотвальной и комбинированной обработках.
Целесообразность способов обработки почвы в сочетании с фонами органических и минеральных удобрений четко показывает чистый доход.
Величина дополнительного чистого дохода на комбинированной обработке на фоне навоза и сидерата составила 1504 и 1535 руб./га. Схожие с нашими получены данные и у других исследователей. По данным В.С. Сергеева и Г.Х. Ибрагимовой Башкирский ГАУ [124] использование ресурсосберегающих обработок обеспечивает существенную экономию средств по сравнению со вспашкой. Экономия в расчёте на 1 га составляет 56,3% при плоскорезной, 68,1% - при поверхностной и 79,5% - при минимальной обработке.
Наши расчеты показали, что более высокой энергетической окупаемостью обладала технология с применением комбинированной обработки почвы, при которой коэффициенты энергетической эффективности составляли: на фоне навоза -2,19, сидерата - 2,07, без органики - 1,93 (таблица 19). Наибольшее количество совокупной энергии, от 8900 до 9030 МДж на 1 га, затрачивается в технологиях возделывания яровой пшеницы и гороха в зернопаровом севообороте с применением отвальной обработки почвы. Это на 910 - 980 МДж/га выше, чем на комбинированной обработке.
В то же время при комбинированной обработке за счет более высокой урожайности производится валовой энергии на 830 - 920 МДж/га больше, чем при отвальной обработке. Соответственно на отвальной обработке устанавливаются наименьшие коэффициенты энергетической эффективности - от 1,62 до 1,85. Показатели безотвальной обработки занимают промежуточное положение между отвальной и комбинированной обработками. Таблица 19 - Энергетическая эффективность возделывания яровой пшеницы в зависимости от способов обработки почвы и фонов удобрения (в среднем за 2006-2011 гг.)
Степень энергетической нагрузки, эффективный для злаковых травостоев, по предварительным данным ВНИИ кормов [93] составляет 30-35 ГДж/га в лесной зоне и 7-10 ГДж/га в степной зоне. В условиях орошения энергетическая нагрузка на 1 га севооборота, окупаемая выходом обменной энергии в получаемой кормовой продукции, укладывается в интервале 20-43 ГДж. Данная шкала оценок затрат энергии не является безусловным аспектом, так как показатели зависят от зоны, почвы, местоположения в агроландшафте и структуры агроэкосистемы. Таким образом, при комбинированном способе обработки почвы энергетическая эффективность технологий показала лучшие результаты. ВЫВОДЫ 1. Безотвальный и комбинированный способы обработки почвы обеспечивают более высокий прирост содержания гумуса в пахотном слое обыкновенного чернозема за ротацию зернопарового севооборота по сравнению с отвальной обработкой. 2. Безотвальный и комбинированный способы обработки почвы повышают содержание структурных агрономически ценных агрегатов размерами 0,25-10 мм в слое 0-20 см под посевами яровой пшеницы до 80-82 %, тогда как при отвальной обработке не превышает 77 %. 3. Безотвальный и комбинированный способы обработки почвы способствуют уплотнению в пахотном слое почвы. Соответственно обработкам значения плотности почвы составляют 1,12-1,27 (безотвальная); 1,14-1,22 (комбинированная ); 1,11-1,19 г/см 3 (отвальная) и укладываются в оптимальный для роста и развития культур севооборота интервал. 4. Комбинированная обработка способствует улучшению водного режима почвы, что выражается в превышении запасов продуктивной влаги над отвальной и безотвальной обработками в начале и середине вегетации пшеницы. Запасы продуктивной влаги к фазе полная спелость выравниваются по всем способам обработок. 5. Безотвальный и комбинированный способы обработки почвы приводят к увеличению численности сорняков до 15-35 шт/м2, что в среднем в 1,5-1,7 раза выше, чем по отвальной обработке. 6. Способы основной обработки почвы не различаются по влиянию на содержание общего азота, валового фосфора и обменного калия, а также на реакцию почвенной среды. 7. Комбинированная и безотвальная обработки, улучшая агрофизические свойства почвы, и прежде всего водный режим, способствуют сформированию более высокой, чем на отвальной обработке, урожайности культур зернопарового севооборота. Прибавки урожайности зерна яровой пшеницы от комбинированной обработки составляют в среднем от 0,05 до 0,20 т/га при урожайности на отвальной обработке 1,34 – 2,44 т/га. Близкие цифры прибавок обеспечивает и безотвальная обработка.
Максимальный энергетический и экономический эффект достигается при комбинированном способе основной обработки почвы. Коэффициент энергетической эффективности при этом составляет 2,19 уровень рентабельности 120 %, что значительно выше чем при ежегодной вспашке.
В условиях зауральской степи Республики Башкортостан для повышения зерновой продуктивности звена шестипольного зернопарового севооборота и плодородия почвы рекомендуется применять комбинированный способ основной обработки почвы, включающей дискование на 8-10 см под яровую пшеницу после чистого пара и гороха, чизельное рыхление на 28-30 см под горох.