Авторефераты диссертаций >> Ресурсосберегающие способы обработки почвы при возделывании зерновых культур в лесостепи среднего поволжья
На правах рукописи
ЯКУНИН АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В ЛЕСОСТЕПИ
СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
Специальность 06.01.01. – общее земледелие
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Кинель - 2006
Работа выполнена в отделе ландшафтного земледелия ГНУ Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства в 1998-2003 гг.
Научный руководитель – академик РАСХН,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, лауреат Государственной премии РФ
в области науки и техники
Немцев Николай Сергеевич
Официальные оппоненты – доктор сельскохозяйственных
наук, профессор,
Корчагин Валентин Александрович
кандидат биологических наук, доцент
Марковский Александр Анатольевич
Ведущая организация – ГНУ Мордовский научно-исследовательский институт сельского хозяйства
Защита состоится « 26 » декабря 2006 года в «10» часов на заседании диссертационного совета Д.220.058.01. при ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия». 446400, Самарская область,
г. Кинель-4, п. Усть-Кинельский, диссертационный совет.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарской государственной сельскохозяйственной академии.
Автореферат разослан «24 » ноября 2006 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат биологических наук Г.К.Марковская
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Опыт отечественного и зарубежного сельского хозяйства показывает, что эффективность земледелия определяется, прежде всего, уровнем интенсификации его отраслей и рациональным использованием природных и антропогенных ресурсов. Главным средством решения этой задачи является освоение малозатратных систем земледелия на ландшафтной основе и комбинированных способов обработки почвы, которые с минимальными затратами труда и средств могут обеспечить воспроизводство почвенного плодородия и повышение эффективности сельскохозяйственного производства.
Теоретической основой зональных систем основной обработки почвы в севообороте служат положения, сформулированные академиком Н.М. Тулайковым, - всемерно ориентироваться на ресурсосберегающие и эффективные методы ведения хозяйства, сохранение и воспроизводство почвенного плодородия рациональное использование земли и создание условий для устойчивого сельскохозяйственного производства. Более чем полувековой опыт исследований подтвердил эти положения, которые получили своё дальнейшее развитие в работах П.К.Иванова, К.Г. Шульмейстера, Д.И. Бурова. Г.И. Казакова. А.И. Шабаева, В.А. Корчагин, И.А.Чуданова.
Основная обработка почвы, оставаясь наиболее энергоемким и продолжительным по сроку выполнения приемом в технологии возделывания зерновых культур, пока в недостаточной мере удовлетворяет требованиям максимального влагонакопления и влагосохранения, энергосбережения и не отвечает требованиям щадящего воздействия на почву и окружающую среду.
Поэтому разработка наиболее эффективных способов обработки почвы, направленных на накопление и сохранение почвенного плодородия, рост урожайности и качество зерна, снижение затрат, является актуальной.
Это позволит устранить негативные стороны постоянных, традиционных технологий и сделать их более продуктивными, экономичными и экологически безопасными. В связи с этим поиск путей минимализации основной обработки почвы без снижения урожаев сельскохозяйственных культур с учетом экологии среды имеет большое теоретическое и практическое значение. Для выявления наиболее эффективных приемов обработки почвы требуется более углубленное изучение этой проблемы в многофакторных стационарных опытах.
Цель и задачи исследований. Цель работы состояла в том, чтобы установить эффективность поверхностной (минимальной) обработки почвы в сравнении с отвальной и безотвальной обработкой в регулировании плодородия чернозема выщелоченного, и выявить возможность ее минимализации в звене севооборота с занятым паром в условиях земледелия лесостепи Среднего Поволжья.
В задачу исследований входило:
- дать количественную оценку устойчивости урожайности зерновых культур в зависимости от способов обработки почвы;
- выявить влияние различных способов обработки почвы на агрофизические параметры плодородия чернозема выщелоченного, биологическую активность, питательный режим, накопление продуктивной влаги и ее расход на формирование урожайности;
- изучить видовой и количественный состав сорного компонента агрофитоценозов;
- выявить влияние способов основной и предпосевной обработки почвы на продуктивность зерновых культур в севообороте: горох, озимая пшеница, яровая пшеница, ячмень;
- определить наиболее экономически и энергетически эффективные способы основной обработки почвы в севообороте с занятым паром.
Научная новизна. Впервые на черноземах выщелоченных лесостепи Среднего Поволжья установлена высокая экономическая и энергетическая эффективность поверхностной обработки почвы в звене севооборота с занятым паром. Дана оценка влияния поверхностной обработки на основные агрофизические, агрохимические и агробиологические показатели плодородия чернозема выщелоченного. Изучено влияние разных способов механической обработки на количественный состав сорного компонента агрофитоценоза. Показана связь урожайности с элементами ее структуры и вклад отдельных структурных элементов в ее формирование. Установлена возможность минимализации основной и предпосевной обработки почвы в звене севооборота с занятым паром.
Практическая ценность работы. Выполненная работа по изучению эффективности приемов основной обработки почвы позволила теоретически обосновать и практически на больших площадях применять поверхностную обработку почвы, которая наиболее рационально использует биоклиматические ресурсы, повышает эффективное и стабилизирует потенциальное плодородие с наименьшими затратами, наибольшей рентабельностью и коэффициентом энергетической эффективности.
Результаты стационарных исследований и предложенные методы по оптимизации способов основной обработки почвы являются неотъемлемой частью технологии возделывания зерновых культур в севооборотах с занятым паром и предназначены для использования при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия в хозяйствах различной формы собственности. На основании результатов наших исследований подготовлен ряд конкретных предложений и рекомендаций для Ульяновской области по возделыванию основных сельскохозяйственных культур в 2002-2006 гг. Практическая ценность диссертационной работы подтверждается внедрением рекомендуемых ресурсосберегающих способов обработки почвы на площади 110,0 тыс.га с годовым эффектом более 30 млн. рублей.
Апробация работы. Материалы диссертации апробированы в виде докладов: на областной межвузовской научно-практической конференции Ульяновск 2002, 2003, 2004, на Всероссийской научно-практической конференции «Адаптивные технологии производства качественного зерна в засушливом Поволжье» (Саратов, 2004), на Всероссийской научно-практической конференции «Современное развитие АПК; Региональный опыт, проблемы, перспективы» (Ульяновск, 2005), в рекомендациях, научных трудах Ульяновского НИИСХ, а также на ежегодных заседаниях Ученого Совета ГНУ Ульяновский НИИСХ (2002-2006 гг.).
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 119 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы. Содержит 35 таблиц, 15 рисунков и 22 таблицы в приложении. Список литературы включает 235 источников отечественных и 8 – зарубежных авторов.
На защиту выносятся следующие положения: Наиболее эффективным способом основной обработки почвы в севообороте с занятым паром является поверхностная обработка почвы, проводимая комбинированными агрегатами на 8-10 см, повышающая производительность труда на 20%, сохраняющая почвенное плодородие и снижающая экологическую напряженность.
Применение поверхностной обработки почвы обеспечивает улучшение водно-физических свойств и питательного режима почвы, не приводит к увеличению засоренности посевов, что способствует снижению производственных затрат с одного гектара на 281 руб.
Проведение двукратного весеннего боронования, вместо ранее принятого весеннего боронования зяби с последующей культивацией за счет лучшего сохранения почвенной влаги в обрабатываемом слое, урожайность яровой пшеницы и ячменя не снижалась, а расход горючего и трудовые затраты сократились соответственно на 14,8 и 34,8%.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Условия проведения опытов и методика исследований. Исследования проводились на опытном поле лаборатории обработки почвы в Ульяновском НИИСХ в 1998-2003 годах в звене севооборота с занятым паром, развернутом во времени и пространстве, со следующим чередованием культур: горох (199-2000 гг.); озимая пшеница (2000-2001 гг.); яровая пшеница (2001-2002 гг.); ячмень (2002-2003 гг.).
Почва опытного участка представлена черноземом слабовыщелоченным тяжелосуглинистым на желто-бурой карбонатной глине. Пахотный слой характеризуется следующими показателями: гранулометрический состав почвы тяжелосуглинистый (частиц 0,01 мм – 45%). Мощность гумусового горизонта 79 см, содержание гумуса 5,2%, реакция рН водной вытяжки верхнего горизонта 7,0 вниз по профилю увеличивается до 8,1. Почвы не засолены легкорастворимыми солями, сухой остаток не превышает 0,98%.
Поставленные задачи решали в полевых опытах, заложенных по предшественнику яровая пшеница. Изучались следующие варианты основной и предпосевной обработки почвы:
I. - Для основной обработки
1. Без основной обработки
2. КПШ-5+БИГ-3А на 8-10 см (поверхностная)
3. Вспашка на 25 см (контроль)
4. Вспашка на 18 см
5. Обработка стойками СибИМЭ на 25 см (безотвальная)
II. – Для предпосевной обработки
1. Боронование + культивация
2. Боронование + боронование
3. Боронование
На варианте без осенней обработки весной почва обрабатывалась культиватором КПЭ-3,8 на 8-10 см с последующим наложением предпосевных обработок. Площадь делянки при основной обработке 1000 м2 (20х50), при предпосевной обработке – 200 м2 (20х10). Учетная площадь 160 м2 (20х8). Повторность четырехкратная.
Опыт проводился на двух фонах: 1 – удобренный фон; 2 – без удобрений.
На удобренном фоне одновременно с посевом озимой пшеницы и яровых культур вносились минеральные удобрения. Их дозы составили в среднем на гектар N30P30K30. Кроме того, весной посевы озимой пшеницы подкармливали азотом в дозе 30 кг д.в. В фазе кущения посевы опрыскивались гербицидом луварам, 1 л/га, 50%.
Повторность опытов четырехкратная, размещение делянок систематическое в два яруса. Для посева использовали районированные сорта – горох «Труженик», озимая пшеница «Харьковская 92», яровая пшеница «Землячка» и ячмень «Прерия».
За контроль в опытах была принята отвальная обработка почвы на 25 см. В дальнейшем при обсуждении результатов исследований последовательность вариантов сохраняется.
В полевых опытах изучали: физические свойства почвы, водный и пищевой режимы, биологическую активность, засоренность почвы и посевов, урожайность и структуру урожая, качество продукции, давали экономическую оценку изучаемых способов обработки почвы.
Наблюдения, определения и учеты проведены по общепринятым методикам: структура почвы (сухое и мокрое просеивание) определялась на приборе И.М. Бакшеева, плотность почвы – отбором проб с ненарушенным сложением с помощью режущих колец, влажность почвы – методом высушивания почвы до постоянного веса при температура +105°С, биологическая активность почвы – методом льняных полотен, содержание подвижных форм фосфора – по Чирикову, обменного калия – на пламенном фотометре по методу Чирикова, нитратного азота – по методу Грандваль-Ляжу, засоренность посевов – количественно весовым способом. При закладке опытов и проведении других исследований и наблюдений руководствовались методическими указаниями Б.А. Доспехова. Урожай учитывали сплошным обмолотом комбайном СК-5 поделяночно с приведением зерна к 14% влажность и 100% чистоте.
Математическая обработка экспериментальных данных проводилась методом дисперсионного анализа (Б.А. Доспехов, 1985) на персональном компьютере с использованием программы AGROS версия 2.06.
Расчет экономической эффективности проведен по принятым нормативам и расценкам в ОНО ОПХ «Тимирязевское».
Агрофизические свойства и динамика влажности почв. Центральное место в физике почв занимает изучение их плотности, общепринятым критерием которой считают показатели равновесной и оптимальной плотности (Н.А. Качинский, 1965, И.Б.Ревут, 1972). В обобщенной сводке данных по оптимальной плотности показаны значительные различия этого параметра для разных культур, что определяется не только различной реакцией растений, но и почвенно-климатическими условиями природных зон. Применительно к объекту наших исследований оптимальная плотность, по сообщению Г.И. Казакова (1997), под посевами зерновых культур составляет от 0,98 до 1,2 г/см3, гороха - 1-1,1 г/см3. Озимые зерновые лучше развиваются на более плотной почве (1,2 г/см3). Н.К. Шикула, Г.В. Назаренко (1990) указывают, что избыточная плотность ухудшает ее водный режим, препятствует росту корней, ослабляет интенсивность биохимических процессов и нитрификационной способности. В чрезмерно рыхлой почве усиливаются потери влаги, нарушается прочный контакт корней с почвой, что вызывает непомерно большое их развитие в ущерб надземной части урожая.
Как показали наши исследования, способы основной обработки почвы оказали неоднозначное воздействие на плотность сложения. К тому же сами культуры оказывают также неодинаковое влияние на агрофизическое состояние почв.
В начале исследований в посевах гороха по всем способам основной обработки плотность почвы в слое 0-30 см была оптимальной и находилась в пределах от 1,00 до 1,06 г/см3. Верхнем 0-10 см слое почвы на вариантах поверхностной обработки на 8-10 см комбинированным агрегатом КПШ+БИГ-3А и по вспашке плугом на 18 см произошло некоторое разуплотнение почвы, которое составляло 0,98 г/см3, а на других варианта оно было равно 1,00-1,04 г/см3.
На последней культуре в звене севооборота ячмене наблюдалось уплотнение почвы по всем вариантам опыта. Наиболее заметное уплотнение произошло на вариантах без осенней обработки и на варианте с поверхностной обработкой на 8-10 см, где плотность 0-30 см слоя составила 1,29-1,30 г/см3. На других вариантах основной обработки почвы находилась в пределах 1,20-1,23 г/см3 (табл. 1).
Таблица 1
Изменение плотности сложения пахотного слоя почвы
в зависимости от способов основной обработки (г/см3)
| Вариант | Слои почвы, см | |||
| 0-10 | 10-20 | 20-30 | 0-30 | |
| В начале опыта – горох | ||||
| Без основной обработки | 1,04 | 1,07 | 1,09 | 1,07 |
| КПШ-5+БИГ-3А на 8-10 см | 0,98 | 1,11 | 1,08 | 1,06 |
| Вспашка на 25 см | 1,04 | 0,99 | 1,10 | 1,04 |
| Вспашка на 18 см | 0,98 | 1,10 | 1,10 | 1,06 |
| Ст. СибИМЭ на 25 см | 1,00 | 1,04 | 0,96 | 1,00 |
| В конце опыта – ячмень | ||||
| Без основной обработки | 1,23 | 1,35 | 1,32 | 1,30 |
| КПШ-5+БИГ-3А на 8-10 см | 1,27 | 1,30 | 1,30 | 1,29 |
| Вспашка на 25 см | 1,15 | 1,25 | 1,29 | 1,23 |
| Вспашка на 18 см | 1,17 | 1,24 | 1,19 | 1,20 |
| Ст. СибИМЭ на 25 см | 1,15 | 1,25 | 1,29 | 1,23 |
