Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние изученности вопроса сидерации, как альтернативного источника органических удобрений в биологизации земледелия
1.1. Необходимость перехода на биологически ориентированную систему удобрения 9
1.2. Влияние зеленого удобрения на урожайность сельско хозяйственных культур 11
1.3. Регулирование процессов гумусообразования в зависимости от способов заделки сидератов 13
2. Почвенно-климатические условия самарской области и района исследовваний
2.1. Природно-климатические условия Самарской области 19
2.2. Почвы Самарской области и характеристика опытного участка 21
2.3. Агрометеорологические условия в годы исследований 22
3. Методика и агротехника проведения исследований
3.1. Методика проведения опыта, наблюдений и анализов 29
3.2. Агротехника опыта 32
4. Особенности формирования агрофитоценозов сидеральных культур в условиях степного Заволжья 34
5. Влияние сидеральных культур, способов измельчения и заделки на элементы эффективного плодородия и урожайность сельскохозяйственных культур
5.1. Структурно-агрегатный состав почвы 41
5.2. Объемная масса пахотного слоя почвы 50
5.3. Динамика влажности почвы 61
5.4. Баланс гумуса 73
5.5. Биологическая активность почвы 78
5.6. Питательный режим почвы 86
5.7. Засоренность посевов 101
5.8. Урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции 109
5.9. Структура урожая яровой пшеницы 119
6. Экономическая и биоэнергетическая оценка возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте в зависимости от сидерата и способа измельчения и заделки его в почву
6.1. Экономическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур 122
6.2. Биоэнергетическая эффективность возделывания сельскохозяйственных культур 129
Выводы 138
Рекомендации производству 141
Библиографический список использованной литературы 142
Приложения 175
- Влияние зеленого удобрения на урожайность сельско хозяйственных культур
- Агрометеорологические условия в годы исследований
- Особенности формирования агрофитоценозов сидеральных культур в условиях степного Заволжья
- Урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ. Интенсификация сельскохо
зяйственного производства, выражающаяся в росте технической оснащенности,
необоснованно широком использовании минеральных удобрений и пестицидов,
не только позволила значительно увеличить урожайность
сельскохозяйственных культур, но и ускорила проявление отрицательных последствий. Все это привело к нежелательным изменениям в агроэкосистемах и, в конечном итоге, разрушило структуру природных биоценозов, ухудшило экологическую обстановку из-за загрязнения почвы, окружающей среды и биосферы.
Экономические трудности переходного периода обострили другую
проблему. Высокие цены на минеральные удобрения и большие топливно-
энергетические затраты, связанные с внесением органики, при незначительном
росте цен на сельскохозяйственную продукцию привели к резкому снижению
объема внесения удобрений. Так, в 1990 году в Самарской области на 1 га
посева сельскохозяйственных культур было внесено 51,2 кг действующего
Щ вещества минеральных удобрений и 2,4 т навоза. В 1995 году эти показатели
( снизились до 6,0 кг/га и 0,3 т/га соответственно, а под урожай 2000 года
органику практически не вносили - 0,08 т/га.
Несмотря на наметившуюся в настоящее время тенденцию увеличения объемов внесения (в 2004 году было внесено 16,4 кг/га д.в. минеральных удобрений и 0,4 т/га органических) и рационального использования удобрений этого количества явно недостаточно для ослабления темпов падения почвенного плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур.
В связи с дефицитом традиционных видов удобрений особенно
актуальным становится использование в качестве ресурсов органики не только
^ навоза, но и сидератов, растительных остатков возделываемых культур,
расширение посевов многолетних трав и запашка соломы.
Введение в севообороты сидеральных культур является одним из важных приемов возмещения потерь органического вещества в почве. Д.Н. Прянишников писал: «И там, где для улучшения почв особенно необходимо обогащение их органическим веществом, а навоза по той или иной причине не хватает, зеленое удобрение приобретает исключительно большое значение» (242). Запашка зеленой массы сидератов позволяет обогатить почву органикой, эквивалентной внесению 20-30 т навоза на 1 га, при меньших, в 2-3 раза затратах (72, 149, 326).
Согласно, разработанной для Самарской области, системы ведения агропромышленного производства для обеспечения бездефицитного баланса гумуса необходимо довести площадь сидеральных паров до 100-150 тыс. га или 25% паровых полей (277).
Однако следует заметить, что сидерацию нельзя рассматривать односторонне, то есть только как источник азотного удобрения или органического вещества, она оказывает комплексное воздействие. Зеленое удобрение способствует улучшению физико-химических свойств почвы — понижает кислотность, повышает содержание поглощенных оснований, поглотительную способность и буферность, влагоемкость, скважность и водопроницаемость, обогащает почву микрофлорой, усиливает ее биологическую активность и выделение углекислоты, уменьшает сопротивление почвы при механической обработке, создает оптимальные условия для минерального питания растений.
В целях повышения эффективности использования сидерации в земледелии прежде всего необходим подбор наиболее продуктивных сидеральных культур и рациональное размещение их посевов в полевых севооборотах. Не менее важное значение имеет также выбор наиболее оптимальных способов измельчения и заделки зеленой массы сидератов, так как научнообоснованное их сочетание приведет к усилению положительного влияния сидерации на водный, воздушный, пищевой режимы почв, ее фитосанитарное состояние, что в конечном итоге будет способствовать
.6-
сохранению плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИИ. Изучить влияние сидератов, способов их
?. измельчения и заделки на элементы эффективного плодородия почвы и
' урожайность сельскохозяйственных культур в короткоротационном
зернопаровом севообороте Степного Заволжья.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ:
определить наиболее эффективные однолетние сидеральные культуры и их смеси, а также установить рациональный способ измельчения и заделки их в почву;
изучить влияние биогенных факторов на агрофизические, агрохимические и биологические показатели плодородия почвы;
установить влияние изучаемых агроприемов на продуктивность сельскохозяйственных культур в зернопаровом севообороте;
- рассчитать экономическую и биоэнергетическую эффективность
* возделывания сельскохозяйственных культур в севообороте в зависимости
от сидерата, способа его измельчения и заделки в почву.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые в условиях степной части Среднего
Поволжья проведены исследования по использованию сидеральных паров под
яровые зерновые культуры в короткоротационном севообороте. Проведена
сравнительная оценка продуктивности однолетних культур и их смесей для
применения в качестве сидератов, разработаны способы подготовки их к
заделке в почву, рекомендованы приемы основной обработки почвы в
севообороте. Установлено влияние агротехнических приемов на элементы
^ эффективного плодородия почвы и урожайность сельскохозяйственных
культур. Дана экономическая и биоэнергетическая оценка сидерации в зернопаровом севообороте.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
Наиболее эффективными сидеральными культурами являются смесь подсолнечник+горох+овес и фацелия, обеспечивающие наибольшее поступление в почву биофильных элементов питания.
Глубокая заделка сидеральних культур на фоне предварительного измельчения или дискования способствует улучшению основных показателей плодородия почвы и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
С учетом изменения энергии гумуса энергетически целесообразнее применять в севообороте глубокую заделку сидератов в сочетании с предварительным измельчением или дискованием биомассы.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Сидеральные пары в условиях Среднего Поволжья рекомендуются для посева по ним озимых культур. Однако применение сидеральных паров под озимые в степных районах Среднего Поволжья в большинстве случаев не оправданно и может носить только факультативный характер. В связи с этим, внедрение разработанных приемов подбора однолетних культур, способов подготовки и заделки в почву дает возможность товаропроизводителям использовать их для выращивания сильных сортов яровой мягкой пшеницы с высоким качеством продукции, сохраняя при этом плодородие черноземных почв.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Экспериментальные данные прошли производственную проверку в опытно-производственном хозяйстве «Центральное» Самарского НИИСХ и внедрены на площади 350 га.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ И ПУБЛИКАЦИЯ. Основные вопросы диссертации докладывались на ученом совете Самарского НИИСХ (1996, 1997, 1998, 1999 гг.), на научной конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных работников Самарской ГСХА в 1997 году, на
Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ТатНИИСХ в 2000 году.
По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.
Исследования являются составной частью проблемы «Влияние биологических факторов и обработки почвы на плодородие черноземных почв в полевых севооборотах» и выполнены в соответствии с тематическим планом научных исследований лаборатории обработки почвы Самарского НИИСХ. Номер государственной регистрации 01,96.0010527.
Материалы диссертации использовались в научной разработке «Научные основы современных систем земледелия и ресурсо-энергосберегающих технологических комплексов возделывания сельскохозяйственных культур в Среднем Поволжье», которая была награждена дипломом РАСХН за лучшую завершенную научную разработку по отделению растениеводство по итогам 2001 года.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 141 странице машинописного текста, включает 39 таблиц, иллюстрирована 5 рисунками, содержит 37 приложений. Библиографический список включает 354 источника, в т.ч. 8 зарубежных авторов.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю доктору с.-х. наук, профессору И.А. Чуданову, кандидату с.-х. наук Е.А, Боряковой, а также научным сотрудникам и техникам лаборатории обработки почвы за оказанную всестороннюю помощь в проведении научно-исследовательской работы.
Влияние зеленого удобрения на урожайность сельско хозяйственных культур
История применения зеленого удобрения в земледелии нашей страны началась с конца XIX столетия, хотя прием удобрения почвы с помощью искусственно посеянных растений далеко не нов. Еще древние римляне, как известно, возделывали люпины ради зеленого удобрения, а впоследствии сидерацию стали применять во Франции и Италии, где в силу чрезвычайно благоприятных условий она получила широкое распространение (9, 60, 72, 92, 286).
В России этим вопросом занимались такие видные ученые, как А.Н. Энгельгардт, профессор СМ. Богданов и, более других ученых, профессор П.В. Кудрин. Однако научные основы сидерации были разработаны значительно позже, в первую очередь, в исследованиях академика Д.Н. Прянишникова (242).
Современные данные науки и передовой практики свидетельствуют о высокой эффективности использования сидеральных культур на удобрение. Исследования и опыт хозяйств Белоруссии, Украины, ряда областей Нечерноземья и других регионов страны показали, что сидераты обеспечивают прибавку урожая первой культуры в среднем: картофеля - 60-90 ц/га, зеленой массы кукурузы и подсолнечника - 50-100, зерна ячменя, овса, озимой ржи, гречихи - 5-9 ц/га (8, 28, 92, 161,262, 298, 311).
Установлено высокое последействие зеленого удобрения на вторую и последующие культуры. В многолетних опытах Новозыбковской опытной станции урожай картофеля, идущего второй культурой после зеленого удобрения, в среднем за 21 год, повысился на 53,9 ц/га. Овес, посеянный третьей культурой, в среднем за 19 лет дал прибавку урожая зерна 1,9 ц и соломы 1,4 ц/га. В целом, продуктивность севооборота под влиянием сидерации повысилась на 45,3% (284).
По другим данным Новозыбковской опытной станции на рыхлых песках отмечено последействие зеленого удобрения на четвертой культуре севооборота, а на суглинистой почве и на пятой (9).
Анализ данных научно-исследовательских учреждений свидетельствует об эффективности введения сидеральных паров не только в зонах достаточного увлажнения, но и в степных районах с дефицитом осадков.
Однако в условиях Среднего Поволжья большинство авторов сходятся на том, что сидеральные пары лучше всего использовать как предшественники яровых культур, так как сидераты сильно иссушают почву, а после их заделки очень часто наблюдается засушливая погода и бывает трудно получить хорошие всходы озимых.
Исследования, проведенные Самарской ГСХА в 1989-1992 гг., показали, что урожайность озимой пшеницы после черного пара была на 8,9-13,3% выше, чем после сидерального (96). Аналогичные данные были получены и в Самарском НИИСХ в 1992-1996 гг. (26).
Опыты, проведенные И.А. Чудановым и И.И. Поповым в 1989-1993 гг., показали высокую эффективность сидеральных паров как предшественников яровой твердой пшеницы. Так, внесение навоза (30 т/га) в паровом поле повысило урожайность яровой твердой пшеницы на 3,2 ц/га, тогда как заделка зеленого удобрения (вико-овес) — на 5,5 ц/га по сравнению с контролем (не удобренный чистый пар). Положительный эффект от заделки биомассы отмечался и в последействии: прибавка урожая ячменя составила 2,6 ц/га (334).
Данные Оренбургского НИИСХ показали, что эффективность зеленого удобрения в большей степени зависела от погодных условий. В засушливые годы эффекта от них как в действии, так и в последействии обычно не наблюдалось. Урожайность яровой пшеницы и ячменя в эти годы не зависела от вида пара и была практически одинакова, тогда как во влажные годы дополнительный сбор зерна от зеленого удобрения в севообороте на южном черноземе составил до 7,0 ц/га, на обыкновенном - до 7,9 ц/га (191).
Помимо погодных условий, на эффективность действия зеленого удобрения оказывает влияние очень много факторов: тип почвы, вид растения, количество и химический состав растительной массы, сроки и способы заделки и т.д. (54, 72, 156, 192, 218, 347).
Во многих работах отмечается повышение эффективности зеленого удобрения при сочетании их с внесением туков и другими органическими удобрениями: навозом, компостами, соломой (16, 100, 137, 169, 317, 319).
«Приходится вспомнить о зеленом удобрении - пишет Д.Н. Прянишников — оно дает азот и органическое вещество, а вместе с фосфором и калием способно заменить навоз» (242). Е.К. Алексеев (1948) подчеркивает, что вносимая в почву растительная масса обогащает ее органическим веществом - «активным перегноем», тем самым, улучшая ее физико-химические свойства.
Увеличение содержания гумуса от применения зеленого удобрения отмечают многие исследователи (59, 141, 168, 169, 217, 257, 265). Однако часть из них считает, что это увеличение является кратковременным.
Так, опыты, проводимые СМ. Надежкиным, Ю.В. Корягиным и Т.В. Лебедевой (1998) на выщелоченном черноземе, показали, что содержание гумуса в первый год после внесения зеленого удобрения возросло на 0,07-0,10% по сравнению с контролем (черный пар). В дальнейшем же наблюдалась минерализация новообразованного органического вещества, и под четвертой культурой севооборота содержание гумуса возвратилось к исходному или незначительно превысило его.
Опубликованные данные опытов К.И. Довбана (1990), Н.А. Максютова (1996), В.Ф. Кормилицына (1994) также говорят о том, что зеленое удобрение не накапливает, а поддерживает содержание гумуса в почве на исходном уровне.
Ряд исследователей придерживается противоположной точки зрения (138, 163, 306). Они считают, что внесение свежего органического вещества, являющегося энергетическим субстратом для развития микроорганизмов, приводит к усилению биологической активности почвы. Интенсивная мобилизация питательных элементов и особенно азота, не только не стабилизирует запас гумуса, а неизбежно ведет к снижению его содержания.
При внесении зеленого удобрения важным моментом является регулирование интенсивности и направленности биохимической деятельности микроорганизмов, что позволяет в различной степени влиять на процессы минерализации и гумификации.
На легких, хорошо аэрируемых песчаных и супесчаных почвах, чтобы сдерживать интенсивность минерализации органики, заделку зеленого удобрения целесообразно сочетать с добавкой злаковой соломы из расчета 1:2 или 1:3, которая выступает в данном сочетании как ингибитор процесса нитрификации. На глинистых и суглинистых почвах рекомендуется соотношение 1:1. На сильно уплотненных, тяжелых, старопахотных почвах запахивать зеленое удобрение можно в чистом виде, 2-3 раза в течение шестилетней ротации севооборота (143).
В регулировании процессов микробиологического синтеза гумуса большая роль отводится способам механической обработки почв, так как путем чередования вспашки с глубоким безотвальным рыхлением и минимальной обработкой можно успешно управлять процессами гумусообразования, формируя мощный высокогумусированный пахотный слой.
Тем не менее, в отношении глубины и способов заделки сидератов, способствующих различному распределению вносимой биомассы по профилю почвы, единого мнения среди ученых нет. Вопрос: «Какое строение пахотного слоя выгодно для растения: природное с затуханием плодородия по мере углубления, равномерное или обратное с наличием обогащенной прослойки внизу» - остается дискуссионным.
Агрометеорологические условия в годы исследований
Погодные условия месяца с не большими морозами и положительными температурами сказались на характере разрушения снежного покрова. Возобновление вегетации у озимых отмечалось в первой декаде апреля, т.е. 4 апреля, что на 12 дней раньше многолетних сроков. Нарастание температуры шло интенсивно. Посев яровых культур проводили во 2-ой декаде апреля. Вегетационный период отличался повышенным температурным режимом -средняя температура воздуха за май-июль на 0,7С превышала среднемноголетнюю норму. Сумма эффективных температур за период май-август была на 213 выше нормы. Количество суховейных дней составило 46, при среднемноголетнем, равном 25.
Весенне-летний период характеризовался дефицитом осадков. Особенно в апреле-июне, их количество было в 2,1-3,7 раза ниже среднемесячной нормы. Сумма осадков в июле (42,3 мм) была близка к норме, причем почти все их количество (41,3 мм) выпало в первой декаде месяца.
Осенний период 1995 года также характеризовался недостатком влаги. За сентябрь-ноябрь выпало 41% осадков от многолетнего уровня. Среднемесячная температура воздуха за осенние месяцы была выше среднемноголетних значений.
Зима выдалась холодной. Осадков выпало немного меньше нормы (84%). Обильные снегопады прошли в феврале. Максимальная высота снежного покрова составила 34 см.
Весна в 1996 году была затяжной, с пониженными температурами в марте и апреле. Последний весенний месяц характеризовался неустойчивым температурным режимом. В первых двух декадах наблюдалась жаркая погода, со средней температурой воздуха в большинстве дней (на 2-10С выше многолетних значений) и прохладной погодой в 3-ей декаде (на 2-7С ниже нормы). Сумма осадков за май составила 19 мм при норме 33,7 мм. Недостаточное количество влаги в пахотном слое почвы и очень сильная весенняя засуха отрицательно сказались на дружности появления всходов яровой пшеницы.
Июнь был прохладным и дождливым, со среднемесячным количеством осадков на 70% выше нормы. Июль и август отличались засушливой погодой. В целом период активной вегетации 1996 года отличался недостатком осадков, что на 51 мм или 30% ниже среднемноголетних показателей и более высокой (превышение 169) суммой эффективных температур, ГТК равнялся 0,5. Осень выдалась сухой, несколько прохладной в первой половине сезона. Снежный покров установился 1 декабря, что близко к среднемноголетним значениям. В основном зимой преобладал повышенный температурный режим и обилие осадков. За ноябрь-март выпало 155,3 мм осадков при норме 143 мм. Максимальная высота снежного покрова составила 42 мм. Отрицательная аномалия температур наблюдалась лишь в январе. Весна 1997 года была затяжной, переход среднесуточной температуры через 5С наблюдался 3 апреля. Однако, затем резко похолодало до отрицательных значений и установился снежный покров высотой 22 см. Устойчивый переход через 5С отмечался 13 апреля, что на 3 дня раньше многолетних сроков. Вегетационный период 1997 года характеризовался избыточным количеством осадков. За май-июль их сумма составила 239,4 мм (191% нормы). Особенно дождливым был май-122,8 мм против 33,7 мм по среднемноголетним данным. Дожди хорошо увлажнили почву и способствовали дружному прорастанию семян. Дальнейший рост и развитие растений также проходили при благоприятных условиях. Суховейных дней было меньше обычного. Несмотря на то, что сумма эффективных температур за период активной вегетации была несколько ниже (на 66) среднемноголетнего уровня это не помешало получить высокие урожаи яровых зерновых культур - ячменя до 4,16 т/га, яровой пшеницы до 2,7 т/га. Сухая погода в августе способствовала быстрой уборке сельскохозяйственных культур. -28 Первый осенний месяц выдался холодным и дождливым. Октябрь же отличался повышенным температурным режимом. Среднемесячная температура воздуха была выше обычной на 2,3С. Зима характеризовалась неустойчивой погодой, сильные морозы сменялись длительными оттепелями. Среднемесячная температура за ноябрь-март составила -8ДС при многолетнем значении -8,9С, т.е. было немного теплее обычного. Количество осадков было близко к норме 102%. Апрель 1998г. был холодным, с частыми заморозками. Среднемесячная температура воздуха на 3,1 С была ниже сред немноголетней. Сход снежного покрова наблюдался 15-го числа. Быстрое нарастание температуры наблюдалось в мае. Осадков практически не было (0,8 мм). В целом агрометеорологическая обстановка за период май-август складывалась крайне напряженно для произрастания растений, ГТК равнялся 0,2. Сумма эффективных температур была на 208 выше среднемноголетнего уровня, количество выпавших осадков составило 32% от нормы. Дефицит осадков, повышенный температурный режим, большое количество суховейных дней и сильная почвенно-атмосферная засуха отрицательно повлияли на урожайность сельскохозяйственных культур. У яровой пшеницы она составила 0,51-1,17 т/га, у овса 0,26-0,51 т/га. Таким образом, различные погодные условия за годы проведения исследований позволяют объективно оценить изучаемые агроприемы.
Особенности формирования агрофитоценозов сидеральных культур в условиях степного Заволжья
Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от уровня плодородия почвы, существенное влияние на которое оказывают органические удобрения. Неисчерпаемым, постоянно возобновляемым источником органического вещества служит сидерация.
В нашей стране имеются большие потребности и возможности широкого возделывания сидератов. Однако площадь их посевов очень небольшая. Тогда как расчёты показывают, что замена чистого пара, на сидеральный в зоне достаточного увлажнения может обеспечить получение 100—120 млн. тонн зелёного удобрения в год, и предохранить от вымывания из почвы 100 тыс.тонн азота (223).
В исследованиях ряда научных учреждений нашей страны и за рубежом было выяснено, что наиболее целесообразны промежуточные культуры сидератов (подсевные и пожнивные) (78, 74, 177, 181, 226, 234).По данным ВНИИ кормов только в Европейской части нашей страны посевы промежуточных сидератов могут ежегодно составлять 12—13 млн. га (223).
Большой хозяйственный интерес представляет возделывание многоукосных сельскохозяйственных культур и комбинированное использование выращенной продукции, когда первый укос убирают на корм, а второй запахивают на сидеральное удобрение (301).
В последние годы научные учреждения предлагают большой набор сидеральных культур, но для выбора того или иного сидерата необходимо рекомендовать следующие общие критерии (90, 93, 154): - максимальное накопление органического вещества с достаточно большим количеством биогенных элементов при сравнительно низкой норме высева и высоком коэффициенте размножения семян, снижающим затраты на сидерацию; - способность биомассы сидератов к быстрой минерализации в первые месяцы её заделки в почву, не повышая токсичности под озимыми культурами; - развитие мощной корневой системы, являющейся дополнительным источником питания для сельскохозяйственных культур и энергетическим материалом для микроорганизмов; - обеспечение раннего срока заделки биомассы в почву, с целью сохранения времени для восполнения влагозапасов и подготовки поля к посеву озимых; отдавать преимущество сидератам, имеющих низкий коэффициент транспирации. Изучение культур выращиваемых на зелёное удобрение показало, что в условиях лесостепи Среднего Поволжья (данные Пензенской ГСХА) не бобовые культуры обеспечивали получение от 222,5 до 513,8 ц/га зелёной массы, а бобовые от 287,6 до 426,8 ц/га (150). Однако, помимо урожайных данных, важным моментом является содержание элементов питания в биомассе. Многочисленными исследованиями было выяснено, что по количеству питательных веществ, аккумулированных в органической массе (кг/га), сидеральные культуры располагаются таким образом (161): - по азоту - гречиха, горох, подсолнечник, озимая рожь, рапс - 68-165; - по фосфору - гречиха, горох, подсолнечник, рапс, озимая рожь - 4,9-17,4; - по калию - гречиха, горох, рапс, подсолнечник, озимая рожь - 64,6-208,2; По сумме питательных веществ, содержащихся в растительной массе, культуры стоят в следующей убывающей последовательности: донник белый, донник жёлтый, люпин, амарант, сурепица, редька масличная, сераделла, фацелия (298). Помимо основных элементов питания, зеленое удобрение способствует обогащению почвы микроэлементами (294). Эффективность сидеральных культур определяется не только урожайностью основной продукции, но и количеством и качеством корневых и пожнивных остатков, которые являются важным источником восполнения запасов органического вещества, а также минеральных элементов питания растений (228, 280). Количество пожнивных и корневых остатков, поступающих в почву, колеблется в зависимости от вида растений и величины урожая (46, 55, 87,106, 138,139, 183, 275, 305). Для получения максимального эффекта от сидерации необходимо при возделывании сидеральных культур одновременно применять и минеральные удобрения (108, 150, 200). Внесение удобрений в опытах О.Г. Котляровой, В.В. Черенкова (1998) позволило увеличить накопление сухого органического вещества в наземной массе сидератов на 10-63%, в корнях на 10-34%.
В нашем опыте, в качестве сидератов, мы использовали распространённые в зоне культуры: рапс и фацелию в чистых посевах, и многокомпонентные смеси: подсолнечник с горохом и овсом, вику с суданской травой и овёс с рапсом (табл. 2)
В засушливых условиях Среднего Поволжья продуктивность сидеральных культур зависит не только от их биологических особенностей, но и от влагообеспеченности вегетационного периода. В острозасушливом 1995 году урожайность зелёной массы сидератов не превышала 8,0 т/га -подсолнечник+горох+овёс, а у рапса составила лишь 4,65 т/га.
1996 год также характеризовался неблагоприятными погодными условиями, но осадки, выпавшие в начале июня, положительно повлияли на ростовые процессы, в результате урожайность биомассы сидератов была выше по сравнению с предыдущим годом. Максимальный выход продукции обеспечила трехкомпонентная смесь подсолнечника с овсом и горохом. Суданская трава, в смешанных посевах с яровой викой, в силу своих биологических особенностей, нормально росла и развивалась в условиях засухи, подавляя тем самым развитие бобового компонента, что привело к сильному изреживанию посевов. Урожайность органической массы в этом варианте была наименьшей и составила 10,71 т/га.
Урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции
Освоение прогрессивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, внедрение новых высокопродуктивных сортов и гибридов и рациональное использование удобрений способствует заметному повышению урожайности культур.
Однако сильная засоренность посевов продолжает оставаться одним из серьезных препятствий на пути дальнейшего развития растениеводства. Общие потери урожая из-за засоренности в мире составляют 11,5% от всей растениеводческой продукции (174, 351). В нашей стране эта цифра колеблется в пределах 17,9%, что в зерновых единицах соответствует 225,5 млн.т. (89).
Даже при слабой засоренности зерновых культур до 15 штУм сорные растения отчуждают около 15 кг/га азота, 10 кг/га фосфора и 40 кг/га калия, а между тем для формирования только 1 т зерна растения расходуют 25 кг/га азота, 15 кг/га фосфора и 15 кг/га калия (71, 107, 135).
Характер и интенсивность засоренности посевов обусловливают особенности системы земледелия - севообороты, обработку почвы, а также удельный вес возделываемых культур в общей структуре посевных площадей (101,172,193,260,282,344). Следовательно, одним из путей научно-технического прогресса в земледелии является переход на научно обоснованные, экологически сбалансированные, ресурсосберегающие системы защиты сельскохозяйственных культур от сорных растений (12,65, 243, 281). Обработке почвы принадлежит ведущая роль в уничтожении сорняков и предупреждении их распространения.
Работами многих исследователей (34, 61, 159, 246, 292, 341) доказано, что наиболее эффективным приемом, существенно снижающим засоренность посевов сельскохозяйственных культур, является глубокая вспашка.
Однако, по мнению B.C. Цикова (1988), А.И. Пупонина, А.В. Захаренко (1989) оборачивание пахотного слоя при ежегодной вспашке приводит к тому, что семена многих сорняков, глубоко заделанных в почву, в следующем году, не успев потерять всхожесть, вновь оказываются в верхней части. Поэтому более эффективна в борьбе с сорняками вспашка один раз в 2-4 года при обязательном двукратном или лемешном лущении в остальные годы.
Исследованиями, проведенными в различных почвенно-климатических зонах страны, установлено значительное снижение засоренности посевов при проведении двухъярусной вспашки (24, 45, 95, 225, 291), обеспечивающий оборот верхнего пласта на 180 и укладку его на дно борозды.
Ф.Т. Моргун, Н.К. Шикула (1984), П.К. Иванов (1973), И.А. Чуданов (1976), В.А. Корчагин (1978, 1986) с целью снижения потенциальной засоренности почвы рекомендуют плоскорезную обработку под пар, если не вносятся органические удобрения.
Большая роль в сороочищении полей отводится парам. Успешно позволяет бороться с сорняками введение в севообороты сидеральных паров. В полевых опытах, проводимых ВНИИПТИОУ (1981-1990 гг.), засоренность посевов под пологом редьки масличной на зеленое удобрение снизилась на 89%. Эти же исследования показали, что сорняки отличаются большой конкурирующей способностью в сравнении с культурными растениями в борьбе за факторы жизни. Они способны за короткий период накапливать относительно большой объем биомассы и выносить из почвы значительное количество элементов питания. На этой основе сорняки, в основном однолетние, сами могут выполнять роль сидератов (222). Целый ряд исследователей, изучая засоренность посевов сельскохозяйственных культур при использовании зеленого удобрения, установили, что сидеральные пары по сороочистительной способности являются не менее эффективными, чем чистый пар (85, 86, 104, 178, 212, 237, 307).
Однако, в опытах, проводимых В.П. Заикиным, Ф.П. Румянцевым, В.В. Ивениным (1995, 1996), В.М. Дудкиным, А.С. Акименко, И.В. Дудкиным и др. (1998), происходило некоторое увеличение количества сорняков в посевах озимой пшеницы и последующих культурах при введении сидерального пара. Аналогичные данные получены и в Самарском НИИСХ (330).
А.А. Марковский, В.А. Милюткин, Р.В. Науметов (1998) связывают увеличение засоренности посевов после сидеральных паров с переносом сроков заделки сидератов на более поздний период (например, на фазу плодообразования), когда возникает опасность засорения поля семенами сидератов и семенами самих сорняков, особенно если начавшиеся в это время дожди помешают провести заделку в намеченные сроки.
Таким образом, литературные данные по этому вопросу очень противоречивы. Поэтому, в наших исследованиях, предпринята попытка выяснить влияние сидеральных культур, в зависимости от способов их измельчения и заделки, на засоренность посевов сельскохозяйственных культур.
Наблюдения показали, что в общем видовом составе сорных растений в рассматриваемый период преобладали малолетние сорняки, которые были представлены группой однолетних: яровых ранних (горец вьюнковый — Polygonum convolvulus L., марь белая - Chenopodium album, пикульник обыкновенный - Galeopsis tetrahit L.), и яровых поздних (щирица запрокинутая и жминдовидная - Amaranthus retroflexus и A.blitoides, мышей сизый и зеленый - Setaria glauca и S.viridis, просо куриное - Panicum grus galli L., паслен черный - Solanum nigrum L.). Изредка встречались пастушья сумка (Capsella bursa pastoris L.) из группы зимующих и единичные растения двулетних сорняков донник желтый (Melilotus officinalis L.), смолевка вильчатая - (Siena dichotoma L.). Многолетних сорняков насчитывалось в посевах значительно меньше, и представлены они были группой корнеотпрысковых (бодяк полевой или осот розовый - Cirsium arvense L., вьюнок полевой - Convolvulus arvensis L., осот полевой или желтый - Sonhus arvensis L., молочай прутьевидный - Euphorbia virgata Waldst et Rit.).
Визуальную оценку засоренности посевов проводили по пятибалльной шкале, при этом 1 балл означает покрытие сорняками 10% площади, 2 - от 11 до 25, 3 - от 26 до 35, 4 - от 36 до 50 и 5 — от 56 до 75%. Согласно такой градации засоренность посевов в наших опытах оценивалась в 2 балла, что соответствует слабой степени покрытия сорняками.
Посевы яровой пшеницы перед уборкой в среднем за 3 года исследований были сравнительно чистыми от сорной растительности (табл. 25).
