Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Развитие научных основ обработки почвы 7
1.1. Задачи обработки почвы 7
1.2. Краткая история развития теоретических основ обработки почвы 45
1.3. Влияние обработки на плотность сложения пахотного слоя почвы 47
1.4. Влияние обработки почвы на засорённость посевов 49
1.5. Влияние обработки почвы на водный режим 51
1.6 Влияние обработки на активность микробиологических процессов в почве 53
1.7. Влияние обработки на поражаемость зерновых корневыми гнилями влияние предпосевной обработки почвы на урожайность яровых зерновых 56
Глава 2. Условия и методы решения исследований 59
2.1. Почвенно-климатические условия ' 59
2.2. Методика исследований 66
Глава 3. Влияние механической предпосевной обработки на показатели плодородия светло-серых лесных почв 69
3.1. Плотность сложения почвы 69
3.2. Влажность почвы 73
3.3. Биологическая активность почвы 75
3.4. Поражённость яровой пшеницы корневыми гнилями 78
3.5. Засорённость посевов 79
Глава 4. Влияние предпосевной обработки почвы на урожайность яровых зерновых культур и эффективность их возделывания . 87
4.1. Урожайность 87
4.2. Экономическая и энергетическая эффективность 91
Выводы 94
Литература 96
Приложение 114
- Краткая история развития теоретических основ обработки почвы
- Влияние обработки на активность микробиологических процессов в почве
- Поражённость яровой пшеницы корневыми гнилями
- Экономическая и энергетическая эффективность
Введение к работе
Механическая обработка почвы, являясь древнейшим звеном системы земледелия, остаётся важнейшим средством изменения урожайности сельскохозяйственных культур, в том числе и её повышения. Роль обработки почвы в земледелии менялась на протяжении веков и уменьшалась с интенсификацией производства. Внедрение научно обоснованных севооборотов, системы применения удобрений, средств защиты растений позволило оптимизировать факторы жизни растений более быстро и часто кардинальнее и дешевле, чем это было возможно за счёт механической обработки почвы. В настоящее время большинство хозяйств Нечерноземья не имеет возможности в достаточном объёме применять удобрения и пестициды, что повышает значение обработки почвы наряду с севооборотом, в создании урожая. В то же время есть часть землепользователей, которые, несмотря на всеобщие сложности, имеют довольно высокий уровень интенсификации земледелия и здесь роль механической обработки почвы будет иной.
Разнообразие почвенных и климатических условий Нижегородской области требует разработки системы обработки почвы применительно к ним. В регионе в значительной степени изучено влияние системы предпосадочной обработки почвы под картофель. Предпосевная обработка под яровые зерновые на светло - серых лесных почвах изучалась в 1963-1966 гг. В.П. Заикиным (1966), но эти исследования касались допосевного и послепосевного прикатывания. Значительные исследования по выявлению наиболее эффективных приёмов и их сочетаний в системе предпосевной обработки под ячмень и овёс в конце семидесятых годов провёл В.И. Чернов (1982), но в схемах его полевых опытов, по различным причинам, не нашло места применение комбинированного агрегата и не была испытана реакция яровой пшеницы на все изучавшиеся варианты обработки.
Задачи предпосевной, как и любой другой обработки почвы, заключаются в первую очередь, в изменении строения обрабатываемого слоя, что позволяет создавать оптимальные условия для жизни сельскохозяйственных растений. Снижение засорённости посевов за счёт предпосевной обработки почвы позволяет формировать наиболее продуктивные агрофитоценозы.
В практике научных исследований значительное место уделяется основной обработке почвы и меньше предпосевной. Кроме того, необходимость изучения предпосевной обработки связана с тем, что появляются новые или усовершенствованные орудия обработки почвы, которые не прошли сравнительных испытаний в наших условиях. Сорта культур, появившиеся в последнее время, по-иному реагируют на приёмы обработки почвы, поэтому возникает необходимость систематически вести изучение влияния предпосевной обработки почвы, как на показатели плодородия, так и на урожайность сельскохозяйственных культур. Поэтому нами в 1998-2000 гг. были поставлены полевые опыты в учхозе Нижегородской ГСХА «Новинки» и ОАО «Горбатовское» Павловского района Нижегородской области, где были изучены различные приёмы обработки светло-серых лесных почв под ячмень, яровую пшеницу и овёс, под которые подсевали многолетние травы.
Работа является составной частью исследований кафедры земледелия НГСХА по совершенствованию системы обработки почв в координационной программе РАСХН по выполнению задания 01.027 «Разработать почвощадя-щие, экологически обоснованные обработки почв для зональных систем земледелия».
Цели и задачи исследований. Целью исследований было найти наиболее приемлемые приёмы предпосевной обработки светло-серой лесной почвы, которые позволяли бы получать высокую урожайность зерновых культур.
Для реализации цели ставились следующие задачи:
Провести сравнительную оценку различных приёмов предпосевной обработки почвы по их влиянию на показатели плодородия.
Изучить влияние приёмов предпосевной обработки почвы на засорённость посевов.
Выявить наиболее эффективные приёмы предпосевной обработки почвы на урожайность ячменя, овса, яровой пшеницы.
Дать энергетическую и экономическую оценку возделывания зерновых культур при различных приёмах предпосевной обработки почвы.
Защищаемые положения:
Возможность и эффективность более мелких предпосевных обработок почвы под яровые зерновые на зяби после кукурузы на силос и картофеля.
Научная новизна. В условиях Нижегородской области впервые в таком объёме изучено влияние приёмов и глубины предпосевной обработки светлосерых лесных почв на показатели плодородия и урожайность яровых зерновых культур.
Практическая ценность. Проведённые исследования позволили сделать предложения производству по совершенствованию системы предпосевной обработки почвы под яровые зерновые. Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре земледелия Нижегородской ГСХА.
Апробация работы. Материалы исследований доложены в 2000 году на научной конференции Чувашской госсельхозакадемии, на кафедре земледелия Нижегородской госсельхозакадемии, в Нижегородском региональном институте управления и экономики АПК.
Краткая история развития теоретических основ обработки почвы
Значение обработки почвы неоднократно отмечалось в трудах отечественных (Комов И.М., 1789; Овсинский И.Е., 1899). Развитию научного земледелия в России способствовали труды А.Т. Болотова (1952), жизнь которого протекала во второй половине восемнадцатого и первой трети девятнадцатого веков (1738-1833). В более поздний период развития теории обработки почвы боль шой вклад внесли В.В. Докучаев, П.А. Костычев, А.А. Измаильский, В.Р. Вильяме, В.П. Горячкин, А.Г. Дояренко, Н.М. Туйлаков, В.В. Квасников, ПК. Иванов, М.Г. Чижевский, Т.С. Мальцев, А.И. Бараев, В.П. Нарциссов, С.А. Намов и др. (Земледелие, 1991). Значительное количество исследований по обработке почвы провели И.П. Макаров (1973, 1979, 1984, 1987, 1998), В.И. Румянцев (1964), ТТ. Данилов (1969, 1973, 1982), И.Б. Ревут (1964, 1968, 1972, 1981), И.А. Чуданов (1986, 1994), Д.И. Буров (1970), А.И. Кузнецов (1969, 1996), С.С. Сдобников (1968, 1980, 1984, 1988), А.И. Пупонин (1980, 1982, 1984, 1990, 1999), Н.И. Картамышев (1989, 1999), Г.И. Казаков (1973, 1989, 1990, 1994), Л.В. Ильина (1988, 1997), Х.Х. Хабибрахманов (1974, 1984, 1990), В.Ф. Мареев (1986, 2000), К.И. Саранин (1981, 1982) и др.
Примерно до тридцатых - сороковых годов двадцатого века в большинстве стран мира земледелие базировалось на применении отвальной обработки почвы плугами. К этому времени теория отвальной обработки получила наибольшее развитие и одним из её основоположников был В.Р. Вильяме (1939, 1949, 1951). Однако, ещё в прошлом веке Д.И. Менделеев (1954) высказывал мысль о необязательности вспашки.
В настоящее время доказано, что в ряде случаев обработка почвы без оборота пласта по сравнению с обычной вспашкой наиболее эффективна (Мальцев Т.С, 1971; Бараев А.И., 1968, 1981, 1984; Буров Д.И, 1970; Наумов С.А., Неклюдов А.Ф, 1969; Шикула Н.К. и др., 1974, 1991; Наумов С.А. и др., 1978, 1979, 1980, 1983, 1984; Обработка серых лесных..., 1984; Нкифоренко А.И, 1989). В Нечернозёмной полосе приёмы безотвальной обработки дают неоднозначный результат. Так В.П. Нарциссов (1956, 1959, 1979, 1980, 1982, 1983, 1984), изучая системы обработки серых лесных почв, установил, что наиболее эффективной в условиях Нижегородской области является вспашка в отличие от безотвальной обработки. По данным В.П. Заикина, А.Г. Шаблыкина (1989) на светло-серых лесных почвах плоскорезная обработка не уступала вспашке по урожайности зерновых только при проведении дополнительного дискования поля в конце лета. Во всех случаях плоскорезная обработка способствовала увеличению засорённости посевов (Осипов А.П., Чернов В.И., 1986; Климов А.В., 1986; Кошкин П.Д., 1986). В настоящее время большинство исследователей склоняется к применению системы комбинированной обработки почвы в севообороте (Смирнов Б.И., Ка-фарена В.И., 1970; Казаков Г.И., 1990; Картамышев Н.И., Герасимов М.Н., 1989; Хабибрахманов Х.Х., Долотин И.И., 1984; Мареев В.Ф., Чернов Р.А., 2000; Таланов И.П., 2000).
Комбинированный способ включает различные сочетания отвальной, безотвальной и роторной обработок почвы (Земледелие, 1991). Здесь же сказано, что однократное воздействие на почвы различными почвообрабатывающими орудиями называется приёмами, которые разделены на четыре группы в зависимости от глубины обработки: поверхностные - до 15 см; обычные (средняя) -15-25 см; глубокая - 25-35 см и сверхглубокая - более 35 см. предпосевная обработка под яровые зерновые практически всегда является поверхностной.
Изучение некоторых приёмов предпосевной обработки почвы под ячмень и овёс в Нижегородской сельскохозяйственной академии (Чернов В.И., 1982) показало, что при определённом типе засорённости светло-серых лесных почв она может быть минимальной. Аналогичные результаты были получены на оподзоленном чернозёме тяжелосуглинистого гранулометрического состава в Уральской сельхозакадемии (Чулкова В.В., 2000). Однако эти исследования не касались яровых зерновых, как покровных культур, и в качестве орудий обработки не были изучены комбинированные агрегаты.
Влияние обработки на активность микробиологических процессов в почве
Почвенные микроорганизмы имеют огромное значение в синтезе и минерализации органического вещества почвы и являются фактором существования агрофитоценозов (Левин Ф.И., 1972; Лыков A.M., 1983; Лобков В.Т., 1994).
Биологическая активность серых лесных почв может колебаться в широких пределах и зависит от наличия в почве свежих органических остатков, увлажнения в летний период, температуры. Он не всегда согласуется с величиной урожайности сельскохозяйственных культур (Нарциссов В.П., 1959; Савин A.M., 1976; Заикин В.П., 1990). Однако, в ряде исследований (Барангулова М.Н., Хариев, 1975; Ивенин В.В., 1995, 1996) урожай коррелирует с активностью целлюлозоразлагающих микроорганизмов. Е.Н. Мишустин, В.Т. Емцев (1970) считают, что эти микроорганизмы лучше развиваются при тех же условиях среды, которые оптимальны для большинства сельскохозяйственных культур.
Важнейшим показателем плодородия почв является гумус, уменьшение которого может происходить при интенсивной обработке и недостаточном поступлении органического вещества в почву. В целом в России продолжается де-гумификация пахотных земель и за 20-30 лет в Нечернозёмной полосе ежегодные потери гумуса составляют 0,5-0,7 т/га (Попов, 1987). По мнению ряда учёных, добиться снижения темпов потерь гумуса можно за счёт снижения интенсивности механической обработки почвы (Лыков A.M., 1982, 1985; Лыков A.M., Макаров И.П., 1982). Однако, Ф.Т. Девин (1972) считал, что высокая аэрация дерново-подзолистых почв, создаваемая при отвальной вспашке, наоборот способствует интенсивному гумусообразованию и при этом накапливается большая доля гуминовых кислот. По мнению Б.А. Никитина (1981) повышение аэрации почв в условиях хорошего увлажнения севера лесостепи способствует накоплению гумуса, а в более сухой части южной лесостепи оно снижает его запасы. Установлено, что при условии даже полного обеспечения величины урожая за счёт внесения минерального азота он в значительной степени формируется за счёт азота, содержащегося в гумусе (Лыков A.M., 1983, 1984) и с ростом биологического урожая возрастает доля в его формировании биологического азота. Поэтому одной из задач минимализации обработки почв является не столько снижение до минимума минерализации гумуса, сколько уменьшение непроизводительных его потерь. В связи с этим на высокоокульту ренных почвах интенсивность механической обработки должна быть меньше (Саранин К.И., 1981; Лыков A.M., 1989; Никитин Б.А., 1986).
Изменение продуктивности растений и содержание органического вещества в почве в зависимости от характера её использования, в том числе и системы обработки изучено на многих типах почв (Нарциссов В.П., 1956, 1959, 1982; Кононова М.М., 1963; Пестряков В.К., 1970; Александрова Л.Н., 1980; Лыков A.M., 1982; Заикин В.П., Шаблыкин А.Г., 1989; Ивенин В.В., 1990, 1995). Почва, содержащая больше гумуса обладает лучшими физико-механическими и технологическими свойствами и имеет более широкий интервал физической спелости, что очень важно для механической её обработки (Рассел Э.Д., 1955; Ревут И.Б., 1972; Костров К.А., Каргин И.Ф., 1978; Кошкин П.Д., Белов И.А., 1978; Ляско М.И., 1987; Марьин Г.С, 1971).
Поражённость яровой пшеницы корневыми гнилями
В севообороте с высокой насыщенностью зерновыми большой вред наносят им корневые гнили. Потери урожая от этой болезни составляют 3,5-7,0 %, в отдельные годы 14,0-15,0 % (Лошаков В.Г., Гусев Г.С, 1975).
Большое влияние на фтосанитарное состояние посевов оказывает механическая обработка почвы, минимализация обработки способствует аккумуляции растительных остатков в верхнем слое почвы, повышая тем самым инфекционную способность. В таких же условиях лучше развивается проволочник, совки, хлебная жужелица и другие вредители, усиливается вредоносность патогенов. Напротив, применение рациональной, разноглубинной обработки почвы, уменьшает численность вредителей и снижает развитие возбудителей болезней сельскохозяйственных культур (Нарциссов В.П., 1982).
В задачу наших исследований входило изучение влияния различных приёмов предпосевной обработки почвы на фитосанитарное состояние серых лесных почв. Наблюдения за поражённостью яровой пшеницы проводили в период перед началом полной спелости зерна. Результаты наблюдений представлены в таблице 12. Приёмы предпосевной обработки почвы оказывали существенное влияние на количество стеблей пшеницы, поражённых корневыми гнилями. Наибольший процент стеблей, подвергшихся заболеванию был в варианте 4, где перед посевом проводили дискование.
По обобщённым данным установлено, что средняя урожайность зерновых культур снижается на засорённых полях на 25 % (Захарен-ко В.А., 1988), а по данным Дубова Ю.Г. (1979) 30 % пашни, используемой в производстве, засорено в сильной степени, то есть свыше 300 сорняков на квадратный метр. В настоящее время, когда применение эффективных гербицидов из-за их высокой цены для большинства хозяйств Нечернозёмной зоны ограничено, возрастает значение севооборота и механической обработки почвы в снижении засорённости полей. Во многих случаях уменьшение количества сорняков в посевах происходит на обязательно за счёт применения более глубоких и сильно крошащих почву обработок. По данным В.В. Чулковой (2000) засорённость ячменя в фазу кущения боронование, как приём предпосевной обработки почвы, без внесения удобрений, не увеличивал засорённость по сравнению с вариантами, где дополнительно проводили культивации на 6-8 см или на 10-12 см. При внесении удобрений применение культивации способствовало снижению засорённости. В опытах В.И. Чернова (1982) в отдельные годы по более глубокой предпосевной культивации засорённость яровых зерновых была выше, чем по одному только боронованию. Влияние предпосевной обработки почвы на засорённость посевов зависит от типа засорённости и размещения семян сорняков в том или ином слое. Часто перемещение семян сорняков, готовых прорасти, из нижнего в верхний слой способствует увеличению засорённости посевов. Более глубокие предпосевные обработки, как правило, способствуют снижению численности корнеотпрысковых сорняков.
По наблюдениям в ОАО «Горбатовское» общее количество сорняков в посевах яровой пшеницы в значительной степени зависело от предпосевной обработки почвы (табл. 13). В период кущения яровой пшеницы наиболее сильно во все годы исследований она была засорена в варианте, где вслед за ранневесенним боронованием проводили дискование почвы тяжёлой бороной на глубину 10-12 см.
Экономическая и энергетическая эффективность
Самыми низкими затраты были на проведение предпосевной культивации на 4-6 см (табл. 29). При сравнении варианта 4 (контроль) по экономической эффективности с остальными видно, что только дискование перед посевом было хуже его, а остальные обеспечили условно чистый доход. Самым эффективным была культивация на 4-6 см, при которой получено 1,79 руб./руб. Энергетически наиболее эффективным оказалось возделывание ячменя о культивации на 4-6 см с предварительным боронованием, где энергетический коэффициент был выше на 0,6-1,0, чем в других вариантах предпосевной обработки (табл. 30). Под овёс наиболее энергетически эффективным было проведение трёхфазной обработки (вариант 4). На яровой пшенице все приёмы предпосевной обработки и их сочетание оказались по окупаемости затраченной энергии практически одинаковы. 1.
На светло-серых суглинистых почвах Волго-Вятского региона замена предпосевной культивации боронованием и использование культивации на 4-6 см не ухудшала плотности сложения по сравнению с более -глубокими обработками. 2. Между плотностью сложения почвы и урожайностью ячменя по годам существует тесная коррелятивная зависимость (-0,72). 3. Дискование в отдельные годы способствует снижению влажности верхнего слоя почвы в период всходов яровых зерновых культур. В среднем за годы исследований приёмы предпосевной обработки не оказали -существенного влияния на влажность почвы. 4. В среднем за три года степень разложения льняного полотна не зависела от приёмов предпосевной обработки почвы, между биологической активностью по годам и урожайностью существовала прямая зависимость. 5. Дискование перед посевом на 10-12 см способствовало увеличению поражённости яровой пшеницы корневыми гнилями на 8,6-18,7 % по сравнению с предпосевной культивацией или боронованием. 6. Применение дискования перед посевом в два года из трёх статистически достоверно способствовало увеличению общей засорённости ячменя. В среднем за три года перед уборкой количество сорняков в этом варианте было выше на 43-74 шт/м2 или 49,4-134,0 % больше, чем по культивациям. 7. Предпосевное боронование и дискование почвы увеличивало засорённость посевов яровой пшеницы многолетними сорняками перед уборкой в 2-3 раза по сравнению с культивацией. Дискова
