Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Изученность вопроса и обоснование исследований 9
Глава 2. Условия, программа и методика проведения исследований 34
2.1. Почвенно-климатические условия 34
2.2. Методика проведения исследований 44
Глава 3. Агрофизическое обоснование совершенствования обработки почвы 57
3.1. Структура почвы 57
3.2. Плотность, твердость и общая порозность почвы в зависимости от минимализации её обработки 72
Выводы по третьей главе 87
Глава 4. Влияние обработки почвы на влагообеспеченность растений 89
4.1. Водопроницаемость почвы 89
4.2. Запасы продуктивной влаги и её динамика в зависимости от обработки почвы 91
4.3. Водопотребление сельскохозяйственных культур и окупаемость осадков 104
Выводы по четвертой главе 112
Глава 5. Питательный режим и особенности питания растений в связи с минимализациеи обработки почвы 113
5.1. Биологическая активность и её изменение под влиянием обработки почвы 113
5.2. Питательный режим почвы 121
Выводы по пятой главе 134
Глава 6. Обработка почвы и фитосанитарное состояние почвы и посевов 134
6.1. Характер и степень засоренности почвы и посевов 134
6.2. Поражаемость растений болезнями 158
6.3. Токсичность почвы 166
Выводы по шестой главе 168
Глава 7. Агрохимические основы совершенствования обработки почвы 170
Выводы по седьмой главе 182
Глава 8. Качество посева и структура урожая полевых культур 183
8.1. Качество посева 183
8.2. Структура урожая 185
8.3. Фотосинтетическая деятельность растений кукурузы 192
Выводы по восьмой главе 194
Глава 9. Урожайность и качество зерна культур севооборота в связи с совершенствованием обработки почвы 194
9.1. Эффективность различных систем основной обработки почвы 194
9.2. Роль обработки почвы в продуцировании урожая сельскохозяйственных культур 212
9.3. Плоскорезная обработка неэродированных почв 216
9.4. Комбинированная обработка почвы и её эффективность 223
9.5. Предпосевная обработка почвы под зерновые культуры и возможности ресурсосбережения 234
9.6. Послепосевная обработка почвы при минимализации основной и предпосевной обработки почвы 246
9.7. Качество продукции в связи с совершенствованием обработки почвы в направлении её ресурсосбережения 253
Выводы по девятой главе 261
Глава 10 Экономическая и энергетическая оценка систем обработки почвы 264
10.1. Экономическая оценка 264
10.2. Биоэнергетичеркая оценка 268
Выводы по десятой главе
- Плотность, твердость и общая порозность почвы в зависимости от минимализации её обработки
- Водопотребление сельскохозяйственных культур и окупаемость осадков
- Биологическая активность и её изменение под влиянием обработки почвы
- Предпосевная обработка почвы под зерновые культуры и возможности ресурсосбережения
Введение к работе
Актуальность проблемы. Устойчивое наращивание производства растениеводческой продукции путем эффективного использования почвенно-климатического потенциала местности, последовательного роста плодородия почвы, повышения интенсивности и экономической эффективности земледелия является основой в решении задач по развитию сельского хозяйства Уральского региона. Выполнение поставленных задач непосредственно связано с дальнейшим совершенствованием и оптимизацией основных элементов адаптивно-ландшафтного земледелия, в том числе и обработки почвы.
Действующая система основной обработки почвы на Среднем Урале, базирующаяся на ежегодной вспашке под все культуры севооборота, в силу её дороговизны и энергозатратности приводит к тому, что значительная часть пашни с осени остается не обработанной. Вследствие этого в весенний период возрастает напряженность в проведении полевых работ, не выдерживаются оптимальные сроки сева, ухудшаются условия роста и развития растений, задерживается созревание зерна с одной стороны, а с другой - к оставлению части пашни в залежь из-за невозможности ее обрабатывать по традиционной технологии.
Переход на ресурсосберегающие обработки почвы является не только вынужденной мерой, вызванной кризисным состоянием экономики, прежде всего как стратегическое направление. Ресурсосберегающие обработки почвы в соответствующих условиях обеспечивают практически равный урожай зерновых культур в сравнении с традиционной вспашкой на глубину 20-22 см, в 2 раза и больше менее энергоемки и на 10-15 кг снижают расход горючего на гектар обрабатываемой площади (Почвозащитные технологии..., 2001)
Разработка и выявление адаптированных к новым экономическим условиям систем основной, предпосевной и послепосевной обработки почвы в условиях Среднего Урала, где из общей площади пашни 1,53 млн га почти половина (48,2 %) приходится на высокогумусированные черноземы, темно-серые лесные и лугово-черноземные почвы, является важнейшим условием не
только экономии энергетических, трудовых, материальных ресурсов, но и сохранения почвенного плодородия. Все это определяет актуальность принятого нами направления исследований.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с координационным планом ВАСХНИЛ по решению научно-технического задания 01.02.03Т «Разработать и внедрить зональные системы ресурсосберегающей минимальной обработки почв для севооборотов разной специализации» и 0.СХ.31 «Усовершенствовать зональные системы обработки почвы и разработать способы её минимализации на период до 2000 г.»
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка научных и агротехнических основ совершенствования обработки черноземных и темно-серых лесных почв путем ее минимализации, направленной на снижение трудовых, энергетических и материально денежных затрат и повышения плодородия почвы в севооборотах Уральского Нечерноземья.
Поставленная цель предопределяла необходимость решения следующих задач:
произвести сравнительную оценку ресурсосберегающих систем основной, предпосевной и послепосевной обработок почвы и выявить их влияние на изменение параметров воднофизических, биологических и агрохимических показателей плодородия почвы чернозема оподзоленного;
выявить влияние длительного применения разных по эноргоемкости систем обработки почвы на урожайность и качество урожая культур севооборота;
изучить влияние глубины и способов основной обработки почвы и периодичности их применения в севообороте на продуктивность сельскохозяйственных культур и плодородие почвы;
установить допустимый уровень минимализации основной и предпосевной обработок почвы применительно к характерным для зоны исследований культурам и звеньям севооборотов;
оценить агроэкономическую и энергетическую эффективность систем и способов основной, предпосевной и послепосевной обработок почвы, направленных на ресурсосбережение.
Научная новизна результатов исследований, В результате многолетних исследований разработаны теоретические и практические основы обработки почвы в направлении её минимализации в системах земледелия Уральского региона. При этом выявлен и теоретически обоснован ряд новых положений: определены закономерности изменения количественных и качественных параметров плодородия чернозема оподзоленного под действием длительного применения разных по интенсивности систем обработки почвы, удобрений и химических средств защиты растений в севооборотах разной специализации; дано научное обоснование и определены допустимые пределы минимализации обработки чернозема оподзоленного, обеспечивающие сохранение и повышение плодородия почвы без снижения продуктивности культур севооборота; установлен ряд закономерностей формирования фитосанитарного состояния почвы и посевов в зависимости от минимализации обработки и средств химизации; определена роль механической обработки почвы, удобрений, гербицидов и погодных условий в продуцировании урожая полевых культур; для условий лесостепного Зауралья экспериментально обоснована целесообразность плоскорезной и дифференцированной обработок почвы, способствующих ресурсосбережению; предложены производству технологии ресурсосберегающей обработки чернозема оподзоленного, позволяющие повысить производительность труда и рентабельность производства.
На защиту выносятся следующие положения;
закономерности изменения количественных параметров плодородия чернозема оподзоленного под влиянием длительного применения разных по интенсивности систем обработки почвы, а также урожайности и качества продукции;
целесообразность применения плоскорезной обработки на неэродированных почвах в качестве средства минимализации системы основной обработки в современных системах земледелия Уральского региона Нечерноземной зоны России;
- системы обработки почвы, основанные на сочетании и чередовании приемов в севооборотах разной специализации и направленные на снижение трудовых и энергетических затрат.
Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. Установленные положения и закономерности позволяют на научной основе совершенствовать приемы и системы обработки почвы. Предложенные приемы минимальной обработки почвы способствуют экономии трудовых и энергетических ресурсов и повышению производительности труда.
Результаты исследований и теоретических обобщений нашли отражение в рекомендациях «Повышение урожайности сельскохозяйственных культур в 1979 по Уральскому региону Нечерноземной зоны РСФСР» (Ленинград, 1979), «Научные основы системы земледелия Среднего Урала» (Свердловск, 1981), «Обработка почвы в Нечерноземной зоне Урала» (СвердловскД987), «Ресурсосберегающие технологии обработки почвы в зональных системах земледелия» (Москва, 1993), «Возделывание сельскохозяйственных культур в хозяйствах Свердловской области с учетом особенностей 1999 года» (Екатеринбург, 1999), «Система ведения сельского хозяйства Свердловской области» (Екатеринбург,2000).
Результаты многолетних опытов прошли производственную проверку, нашли широкое применение в ПСХК «Храмцово», «Мезенское», «Деевский», в колхозах «Урал», «Россия», «Дружба» и в других хозяйствах Среднего Урала. Полученные данные автора могут быть использованы институтом УралГипрозем при проектировании звеньев систем земледелия, а также в учебном процессе при подготовке специалистов и аспирантов по специальности «Земледелие»
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались и получили положительную оценку на Всесоюзных совещаниях координационного совета ВАСХНИЛ по обработке почвы (Ташкент, 1984; Белая церковь,!988), на научной конференции молодых ученых ВНИИЗХ
(Шортанды,1984), на Всесоюзных научно-практических конференциях в Минске (1982), Днепропетровске (1985), на областных агрономических семинарах и совещаниях, а также на ежегодных научных конференциях Уральской государственной сельскохозяйственной академии с 1977 по 2003 г. Отчеты по теме исследований ежегодно заслушивались на заседании кафедры земледелия УрГСХА.
Публикации, Основные положения диссертации опубликованы в монографии и 54 научных статьях в журналах «Земледелие», «Аграрная наука», «Уральские нивы», «Аграрный вестник Урала», в межвузовских сборниках, научных трудах Уральской государственной сельскохозяйственной академии, методических указаниях и рекомендациях производству. Всего опубликовано 103 печатные работы.
Личный вклад автора. Диссертантом сформулировано направление исследований, разработаны программа и методики полевых опытов, обощен и обоснован полученный экспериментальный материал. Автор принимал непосредственное участие в проведении опытов в качестве исполнителя, осуществлял руководство аспирантами и соискателями, трое из которых защитили кандидатские диссертации.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 10 глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 379 страницах компьютерного набора, содержит 91 таблиц в тексте и 38 в приложении, 13 рисунков. Список литературы включает 667 источников, из них 38 -иностранных.
Плотность, твердость и общая порозность почвы в зависимости от минимализации её обработки
Одной из научных основ прогнозирования эффективности технологий обработки почвы и выбора наиболее рациональных приёмов являются статистические корреляционные связи между агрофизическими показателями почвенного плодородия и урожайностью сельскохозяйственных культур.
Характеризуя процесс почвообразования и факторы его обуславливающие, П.А.Костычев (1951) на первое место выдвигал физические свойства почвы, особенно плотность её сложения.
С плотностью почвы связан весь комплекс физических и биохимических процессов, происходящих в почве, изменение водного, воздушного, пищевого и теплового режимов, а также процессов жизнедеятельности растений (Д.И.Буров, 1968; С.И.Долгов, И.В.Кузнецова, 1972; Dryland Farming, 1983; В.В.Медведев, 1988; Б.Н.Мичурин, В.Г.Онишенко, 1969; H.Rabger, D.Ermich, 1986; И.Б.Ревут, 1968; В.Ф.Трушин, 1964).
На основе теоретических расчётов зависимости плотности почвы от укладки агрегатов при одно, - двух - и трех степенном агрегатировании, подтверждённых экспериментально и изучении реакции растений на плотность Б.Н.Мичурин (1957), И.Б.Ревут (1968) сформулировали положение об оптимальной для растений и равновесной для почв плотности. За равновесную плотность следует принимать объемную массу длительно (для пахотных 1-2 и для подпахотных слоев 2-3 года) необрабатываемой почвы при полевой влажности (Б.А.Доспехов, 1976).
В настоящее время установлены параметры сложения, равновесные для большинства почв и оптимальные для растений, позволяющие оценивать не только эффективность приёмов обработки почвы, но и целесообразность интенсивности их применения (Б.А.Доспехов, 1976; Н.А.Иванов, 1985; А.В.Королёв, 1975; Б.Н.Мичурин, 1968; А.В.Нарциссов, 1982; А.ИПупонин, 1984; И.С.Рабочев, И.Е.Королёва, 1983; Л.С.Роктанэн, Ю.А.Лазник, 1978; Н.В.Скляднев, Э.М.Мухаметов, 1966; В.Ф.Трушин, 1969; В.А.Чернышов, 1984; М.Г.Чижевский, 1957; А.И.Шевлягин, 1968).
Так, в условиях Среднего Урала В.Ф.Трушиным (1969) установлена оптимальная плотность чернозёма оподзоленного тяжелосуглинистого для зерновых, зернобобовых и кукурузы, которая составляет 1,20-1,26 г/см3, а равновесная для данной почвы - 1,0 г/см . По данным С.А.Наумова (1981) на серых лесных почвах суглинистого механического состава оптимальные условия для развития яровых зерновых и кукурузы складываются при объемной массе пахотного слоя 1,10-1,20 г/см3, озимой пшеницы 1,15-1,25 г/см3. А.И.Пупонин (1984) приводит обобщённые данные объемной массы для дерново-подзолистой суглинистой почвы, которая составляет 1,10-1,30 г/см3, а равновесная 1,35-1,50 г/см3. Такой широкий диапазон варьирования объемной массы, как считают Н.Ф.Бемедичук (1989), Л.В.Королёв (1978); И.Б.Ревут и др. (1971); А.П.Тинджюлис; А.О.Зимкувене (1969); К.Г.Шульмейстер (1988), говорит о том, что данный показатель не является постоянным и зависит от морфолого-генетических свойств данной почвы, содержания гумуса, влажности почвы, биологических особенностей растений и климатических условий. Более того, В.Ф.Трушиным (1964, 1971) показано, что наилучшие условия для развития зерновых культур на чернозёмах оподзоленных создаются тогда, когда перед посевом обрабатываемый слой имеет верхнюю прослойку почвы с объемной массой 0,75...0,95 г/см3; среднюю - 5-12 см -1,05 г/см , 12-25 см - 1,20...1,26 и нижнюю на 25-35 см - около 1,0 г/см . Аналогичной точки зрения придерживается Г.И.Казаков (1990), который считает, что оптимальная плотность для сельскохозяйственных культур должна быть дифференцированной по глубине пахотного слоя: сверху рыхлый до 5-7 см для яровых и озимых зерновых с плотностью этого слоя 0,98...1,04 г/см3, ниже разрыхлённых слоев оптимальная плотность для гороха и кукурузы 0,9. ..1,1, озимых - 1,1... 1,3, яровых колосовых 1,0... 1,2 г/см . И.П.Макаров и др. (1985) подчёркивают, что для чернозёмных и хорошо окультуренных дерново-подзолистых, серых лесных почв величина равновесной плотности сложения пахотного слоя близка к оптимальной для роста растений 1,2-1,3 г/см3 и следовательно нет необходимости в применении ежегодной интенсивной обработки почвы. Особое значение при установлении рациональных способов и глубины механических обработок почвы имеет соответствие её плотности требованиям полевых культур, создаваемое ими (Д.И.Буров, 1968; М.М.Васютин и др. 1984; Б.П.Гончаров и др. 1972; Л.В.Ильина, 1988; П.Ф.Ионин, 1988; Г.И.Казаков, 1986; ПТ.Кибасов, 1984; Л.Д.Козлова, И.Б.Ревут, 1969; П.И.Кузнецов, 1989; ИЛХМакаров и др., 1990; Я.Н.Мухортов и др., 1984; С.А.Наумов, В.И.Перегудов, 1968; А.Ф.Неклюдов, 1980; А.ИЛупонин, 1986; В.Н.Слесарев, 1984; В.Ф.Трушин, 1969, 1974; В.Ф.Трушин, В.А.Арнт, 1976; В.Ф.Трушин, Э.Ф.Крылов, 1976; В.Г.Холмов, Г.АЛалецкая, 1984). Д.И.Буров (1968), ИБ.Макаров и др. (1985, 1990), И.Б.Рёвут (1971), В.Ф.Трушин (1971) считают, что во всех случаях, когда равновесная плотность близка к оптимальной или совпадает с ней, переуплотнение почвы не опасно растениям и частые обработки её в целях рыхления не вызываются необходимостью, и поэтому состояние плотности почвы черноземной зоны более или менее 1,20-1,26 г/см является диагностическим признаком для выбора приема и глубины обработки почв. Глубина и способы механической обработки оказывают влияние на плотность сложения пахотного слоя. Так, по данным Б.Н.Воронина, Н.Н.Майстренко (1992), В.И.Зинченко (1980), В.М.Круть и др. (1987), И.Н.Листопадова, И.М.Шапочниковой (1984), С.А.Наумова (1981), Л.М.Тереховой, П.С.Семешкиной (1992) на основных типах почв по вспашке просматривается уменьшение величины плотности в сравнении с другими приёмами, что связано с интенсивным воздействием плуга по разрыхлению почвы.
Г.Д-Аверьянов и др. (1984, А.М.Аджиев (2000), В.И.Зинченко (1980), И-ПКотоврасов и др. (1986), Н.Н.Мартынович (1980), Ф.Т.Моргун, Н.К.Шикула (1984), С.АЛаумов, Е.И.Иваницкая (1982), И.А.Пабат и др. (1987), Н.В.Перфильев. М.Д.Авдеенко (1995), И.А.Чуданов (1986) отмечают тенденцию к уплотнению особенно в нижней части пахотного слоя при минимальных приемах обработки почвы, подчёркивая их положительную роль в оптимизации плотности сложения пахотного горизонта.
Более того, в опытах А.Г.Брылина (1978) уплотнение оподзоленного чернозёма, путём прикатывания тяжёлыми гладкими и кольчатыми катками способствовало повышению урожайности зерновых культур, а уплотнение почвы тракторами не оказывало отрицательного влияния на величину урожая.
По исследованиям В.Ф.Трушина (1964, 1969), В.Г.Холмова (1990), чернозёмные почвы с высоким содержанием гумуса способны длительное время сохранять оптимальную или близкую к ней плотность сложения. Это обстоятельство говорит о возможности замены вспашки поверхностной или безотвальной обработками.
Водопотребление сельскохозяйственных культур и окупаемость осадков
Показателями, отражающими эффективность использования влаги сельскохозяйственными растениями при различных обработках почвы могут служить коэффициент водопотребления и окупаемость осадков. Если первый представляет собой расход воды на формирование единицы урожая, то второй показывает объем продукции, полученной на единицу осадков.
Ряд авторов (В.В.Востриков, 1985; А.И.Пупонин, Н.Ф.Хохлов, 1984; Н.М.Тулайков, 1963; Е.Я.Чебочаков, 1984) находят, что при мелких обработках и плоскорезном рыхлении влага более продуктивно расходуется на формирование единицы получаемой продукции. В то же время, в исследованиях МПКолтуна (1987), А.И.Шабаева (1988) коэффициент расхода воды на 1 центнер зерна был ниже при отвальных технологиях обработки почвы.
Установлено, что суммарное водопотребление при возделывании кукурузы составляло 194-210 мм. Наибольший расход влаги отмечен на делянках с осенним фрезерованием, отвальным лущением и необработанной стернёй, превысив вспашку на 16,0 мм (табл. 4.23).
Основная часть используемой влаги на формирование урожая представляла собой осадки вегетационного периода и составила 78,1-85,4 %.
В условиях избыточно увлажнённого вегетационного периода расход влаги посевами пшеницы варьировал по системам основной обработки незначительно -301-312 мм и потребление влаги растениями происходило на 89,1-92,7 % за счёт осадков вегетационного периода. В 1987 году, характеризующимся как нормально увлажненный, за период вегетации ячменя наибольшее суммарное водопотребление наблюдалось на делянках с отвальной обработкой на глубину 22-23 см и 28-30 см, а также на максимальной по количеству приемов системе основной обработки почвы. На этих участках расход влаги выше на 40,0 мм по сравнению с фрезерной обработкой и на 53,0 мм с комбинированной. Расход влаги из почвы в условиях этого года посевами ячменя составлял по системам обработки 20,2-34,2, а за счёт осадков вегетационного периода— 59,1-74,9 %. В исследованиях А.В.Заборина, В.И.Никитишена, Л.К.ДмитраковоЙ (1998) доля почвенной влаги в общем водопотреблении составляла 14-27 %. И.С.Васильев (1958) отмечает, что в северо-западной части Московской области доля осадков в общем расходе за вегетационный период составляла для озимой пшеницы - 70,6, овса - 60,9, яровой пшеницы - 94,6 %. Эта доля меняется в зависимости от складывающихся погодных условий. В засушливые вегетационные периоды этот показатель уменьшается, а во влажные повышается (И.Ф, Каргин, А.А.Моисеев и др., 2001). Приведённые данные, а также наши исследования показали, что расход влаги посевами определяется осадками вегетационного периода, биологическими особенностями культур и в меньшей мере зависит от приемов основной обработки почвы. Чередование вспашки с приемами минимальной обработки почвы также не меняет этой тенденции (табл. 4.24). Разница в расходе влаги посевами культур севооборота по ежегодной вспашке и чередованием вспашки с приемами минимальной обработки почвы составила всего 15-26 мм. Чередование приемов способствовало более экономному расходованию влаги на создание кормовой единицы, но разница со вспашкой была очень незначительной. Коэффициент водопотребления зависит от погодных условий, суммарного водопотребления, урожайности при равноценном влиянии основной обработки почвы. С.Г.Скоропанов пишет: «Нам думается, что сначала время оценивать уровень культуры земледелия по величине урожая, приходящегося на 1 мм, выпадающих в хозяйстве атмосферных осадков». По данным В.Я.Ульяченко (1992) на 1 мм расходуемой влаги при минимальной обработке светло-каштановых почв в НПО «Волгоградское» было получено зерна: озимой пшеницы - 9,4; яровой пшеницы - 1,8; ячменя -5,5 кг, а по вспашке - соответственно - 8,6; 1,9 и 3,9 кг. При внесении удобрений растения более продуктивно используют почвенную влагу, особенно при недостатке атмосферных осадков (И.Ф.Каргин, А.А.Моисеев, 2001). При изучении систем основной обработки почвы нами исследовались два способа внесения удобрений: разбросной и локалный. Успешное применение перспективных технологий обработки почвы возможно только при их сочетании с определёнными способами внесения удобрений (В.Е.Булаев, 1976; Б.А.Доспехов, В.В.Бузмаков, 1978). С другой стороны, основная обработка почвы, обуславливая глубину и характер размещения удобрений по профилю, оказывает существенное влияние на характер распределения удобрений и в значительной степени определяет их позиционную доступность растениями (В.Д.Панников, В.Г.Минеев, 1977).
Определение коэффициента водопотребления показало, что эффективность влаги в формировании урожая по изученным системам основной обработки почвы и способам внесения удобрений была не одинаковой (табл. 4.25). Так, при возделывании кукурузы наиболее рациональное использование влаги на создание урожая зелёной массы отмечалось при обоих способах внесения удобрений на полях с отвальной обработкой почвы независимо от её глубины, что обусловлено более высоким урожаем зелёной массы.
Биологическая активность и её изменение под влиянием обработки почвы
От активности и направленности биологических процессов, протекающих в почве, зависит трансформация различных остатков, накопление элементов питания растений и, в конечном счете, плодородие почвы.
Эффективное плодородие почвы, по мнению Б.А.Доспехова (1974), в значительной степени реализуется благодаря деятельности микроорганизмов, значение которых в синтезе биологического азота, трансформации вносимых питательных веществ минеральных удобрений в интенсивном земледелии существенно возрастает (А.И.Пупонин, 1984).
Биологическая активность почвы находится в тесном взаимодействии с приемами и способами обработки, о чем свидетельствуют исследования Л.Н.Абрасимовой (1968), Н.Х.Гробак (1987), Б.А.Доспехова (1976), В.М.Зерфус (1977), Л.В.Ильиной (1988), Г.И.Казакова (1986), М.И.Комарова, В.Н.Тумасова (1990), А.М.Лыкова (1982), Г.Н.Лысак (1985), И.П.Макарова и др. (1984), М.С.Матюшина, А.А.Шаламовой (1990), Е.Н.Мишустина (1956), И.Д.Примак, А.СКузьменко (1991), А.И.Пупонина (1984), В.Ф.Трушина (1969, 1974), Н.И.Фольмер (1972), Н.Ф.Холмова, В.Н.Маймусова (1990), H.D/Witfmuss, (1959).
А.Ф.Витер (1984) указывает, что различия в плотности сложения пахотного горизонта по водному, тепловому и воздушному режимам при различных приемах обработки почвы влияли на характер и интенсивность микробиологических процессов, а, в конечном итоге, на содержание подвижных питательных веществ, особенно нитратного азота.
Б.А.Доспехов (1976) установил, что объективной характеристикой условий, складывающихся в почве, является биологическая активность, учитываемая по скорости распада клетчатки. Изменчивость биологической активности почвенных микроорганизмов на 45-50 % обусловлена изменчивостью содержания подвижных форм фосфора, поглощенных оснований и кислотности почвы. Установлена довольно высокая корреляционная связь (г=0.82) между целлюлозоразрушающей способностью и урожайностью полевых культур (А.М.Лыков, 1982; Л. Д.Тихомирова, 1973). Периодическое оборачивание почвы и углубление пахотного слоя, благодаря улучшению водного и воздушного режимов, способствует улучшению микробиологической активности на дерново-подзолистых почвах Удмуртии (А.И.Венчиков, 1989), Центрального Нечерноземья (А.И.Пупонин, 1984), серых лесных Нечерноземья (С.А.Наумов, В.И.Иваницкая, 1982), на обыкновенном малогумусном черноземе Среднего Заволжья (И.А.Чуданов, 1986), чернозёмных почвах Юго-Востока (Д.И.Буров, 1968; Х.Б.Дусаев, 1990), светло-каштановых Нижнего Поволжья (В.М.Жидков, 1987), богарных сероземах (М.Ф.Милашенко и др., 1987). В то же время, имеются сведения, свидетельствующие о том, что и с применением минимальной обработки почвы верхняя прослойка пахотного слоя становится более активной в биологическом отношении, нежели более глубокая. Здесь увеличивается численность микроорганизмов, особенно, бактериальной и грибной микрофлоры (Л.Н.Абросимова, 1972; Н.Т.Воронова, 1984; Б.П.Гончаров, В.И.Селецкий, 1972; В.И.Карпова, 1987; В.И.Марымов и др., 1990; К.ИХаранин, Н.А.Старовойтов, 1990; И.Д.Примак, А.С.Кузьменко, 1991; И.А.Чуданов, 1986), Минимальная обработка...(1993), B.Sedlacek (1981). По данным И.П.Макарова и др.(1984), способ обработки почвы не оказывает воздействия на численность микроорганизмов, но влияет на биологическую активность, определяемую по скорости распада льняного полотна (М.С.Матюшин, А.А.Шаламова, 1990). Grocholl S. (1990) обнаружена дифференциация микробиологической активности между верхними и нижними частями пахотного слоя при всех обработках без оборота пласта. При вспашке в верхней части пахотного слоя уровень активности микроорганизмов был более низким, в нижней - более высоким, чем в вариантах без оборота пласта. Поверхностным расположением растительных остатков, уменьшением очагов аэробных процессов в слоях, не подвергающихся обработке, и ухудшением их температурного режима объясняют снижение биологической активности в пахотном слое при бесплужных обработках по сравнению со вспашкой В.А.Арнт (2000), і\И.Бушмелева (1980), А.Ф.Витер (1984), ВЛ.Ершов (1987), И.Г.Калиненко (1990), Н.А.Машанцев (1988), В.И.Марымов и др. (1990). В связи с этим, К.И.Саранин и Г.А.Титов (1978) считают необходимым чередование мелкой плоскорезной обработки с периодической вспашкой. Обобщающим показателем биологической активности почвы может служить деятельность целлюлозоразлагающих микроорганизмов, главным образом, бактерий, грибов и актиномицетов. На деятельность почвенной микрофлоры оказывают влияние многие факторы, в том числе и механическая обработка почвы (Б.А.Доспехов, 1976; И.П.Макаров и др., 1984; Е.Н.Мишустин, 1956; В.Ф.Трушин, 1974). В качестве индикатора биологической активности нами в опытах использован метод аппликации, который отражает скорость минерализации органического вещества в почве аэробными микроорганизмами. Установлено, что на десятый год применения систем основной обработки почвы за период экспозиции в 60 дней в верхнем слое 0-10 см убыль льняного полотна составила 32,2-35,4 % (табл. 5.27). Причем, только на участках, необрабатываемых с осени, полотна разложилось на 3,1 % больше, чем по общепринятой системе обработки почвы. На остальных участках различия с контролем не превышали 1,7 %.
Предпосевная обработка почвы под зерновые культуры и возможности ресурсосбережения
Главное требование к предпосевной обработке почвы заключается в создании такого сложения поверхностного слоя почвы, которое способствует сохранению влаги, поддержанию благоприятного температурного режима, активизации микробиологических процессов, стимулированию прорастания семян сорняков с последующим их уничтожением, образованию мелко комковатой структуры. Современной предпосевной обработке почвы присуща многооперационность. Количество проходов машин и агрегатов по полю в системе предпосевной обработки почвы и посева зерновых культур достигает 5-7, что сопровождается разрушением структуры, отрицательным воздействием на почву ходовых систем агрегатов, износом почвы (Н.С.Матюк, 1999; А.ИЛупонин, Н.С.Матюк, 1990).
Исследованиями, проведенными в разных почвенно-климатических условиях, установлена возможность минимализации предпосевной обработки почвы посредством уменьшения глубины и кратности воздействия почвообрабатывающих орудий (М.П.Арлаускас, 1989; Г.Д.Белов, В.Н.Ковалев, 1980; В.И.Бровкин, Н.ИЛикитаева, 1996; И.В.Елькин, 1971; И.К.Кудрина, 1987; В.Ф.Мальцев, 1984; Н.С.Матюк, 1999; С.А.Наумов, 1967; А.Н.Сухов, 1987); применения фрезерных орудий (Б. А. Доспехов, А.И.Пупонин, 1975; Б.А.Доспехов, 1976; Ш.С.Жемпиисов, 1980; А.ИЛупонин, 1984; В.Ф.Трушин, В.А.Арнт, 1976); комбинированных агрегатов (Х.П.Аллен, 1985; В.А.Арнт, 1975; Л.К.Бакаревич, 1986; К.В.Дергачев, С.А.Мишин, В.С.Иванов, 1982; В. А. Доспехов, А.И.Пупонин, 1975; Я.В.Костин, 1982; Э.Ф.Крылов, А.М.Соболев, 1983).
В последнее время в системе предпосевной обработки почвы, кроме культиваторов со стрельчатыми лапами, используются дисковые бороны, фрезы (Ш.С.Жемпиисов, 1980; В.Ф.Трушин, В.А.Арнт, 1976), тяжелые культиваторы типа КТС-10-2, комбинированные орудия (КН.Зезин, 1986; Э.Ф.Крылов, А.М.Соболев, 1983).
Но осуществляемые с помощью указанных орудий обработки почвы слабо увязываются со складывающимися на поле обстоятельствами и природно-климатическими условиями, что ведет к нежелательным результатам.
Нами на опытном поле в учхозе «Уралец» Уральской ГСХА изучалась минимализация предпосевной обработки чернозема оподзоленного тяжелосуглинистого с использованием комбинированного агрегата КА-3,6 при возделывании зерновых культур. Совмещение предпосевного фрезерования и посева агрегатом КА-3,6 обеспечивает снижение числа проходов тракторов и орудий по полю в 2-3 раза, в результате чего улучшаются агрофизические показатели пахотного слоя (НН.Зезин, 1986; Я.В.Костин, 1982; Г.Н.Лысак и др., 1980; И.П.Макаров и др., 1990).
Применение комбинированного агрегата КА-3,6 обеспечивало высокое качество предпосевной обработки почвы и, как следствие, равномерную заделку семян на заданную глубину, не повышало засоренности посевов по сравнению с раздельным выполнением технологических операций.
В среднем за пять лет полевого опыта использование комбинированного агрегата КА-3,6 при предпосевной подготовке почвы и посеве не снижало урожайности зерновых культур по сравнению с контрольной предпосевной обработкой почвы (рис. 9.13).
Интересно отметить, что в результате применения комбинированных агрегатов объем весенних полевых работ можно уменьшить на 10-18 %, затраты труда на 6-18 %, заработную плату на 7-19 %, расход ГСМ в 1,4-1,8 раза.
Данные полученные в опыте, свидетельствуют также о том, что использование в качестве приема предпосевной обработки боронования обеспечивает одинаковый эффект с традиционной предпосевной обработкой, состоящей из ранневесеннего боронования и культивации на 5-6 см. Полученные нами экспериментальные данные подтверждают выводы о том, что при обработке почвы под ранние яровые культуры можно ограничится боронованием (МЛ.Арлаускас, 1989; В.И.Бровкиным, Н.И.Никитаевой, 1996; И.И.Кудриной,1987). Урожай при этом не снижается, а затраты сокращаются.
Сравнение глубины предпосевной культивации при подготовке почвы к посеву зерновых культур показало, что лучшие результаты по урожайности достигаются при обработке на глубину 8-10 см. При увеличении глубины культивации до 10-12 см намечается тенденция к снижению урожайности, а культивация на глубину 5-6 см современными орудиями практически недостижима. На Среднем Урале в силу природно-климатических, организационно-технических и других причин значительное количество пашни после уборки зерновых культур остается без основной обработки почвы. Это ведет к увеличению объема работ весной, удлиняются сроки проведения полевых работ, ухудшается их качество и, как правило, резко снижается урожайность сельскохозяйственных культур. Задача обработки такой почвы весной состоит в оптимизации негативных и сохранении полезных обстоятельств для роста и развития выращиваемых культур.
