Влияние способов зяблевой обработки на элементы плодородия тяжелосуглинистого чернозема и продуктивность ячменя в условиях лесостепи заволжья

На правах рукописи

КИРОВА НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА

Влияние способов зяблевой обработки на

элементы плодородия тяжелосуглинистого

чернозема и продуктивность ячменя

в условиях лесостепи Заволжья

06.01.01 – общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Кинель – 2006

Работа выполнена на кафедрах сельскохозяйственные машины и экологии и

БЖД ФГОУ ВПО Самарской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Рабочев Геннадий Иванович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Морозов Владимир Иванович

кандидат сельскохозяйственных наук,

доцент Кутилкин Василий Григорьевич

Ведущая организация: ГНУ Самарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. Н.М.Тулайкова

Защита диссертации состоится « 26 » декабря 2006 года в 1000 часов на

заседании диссертационного совета Д.220.058.01 при ФГОУ ВПО Самарской

государственной сельскохозяйственной академии

Адрес: 446442, Самарская область, г. Кинель, пгт Усть-Кинельский,

ФГОУ ВПО Самарская ГСХА, ул. Учебная, 2, диссертационный совет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО Самарской

государственной сельскохозяйственной академии

Автореферат разослан «______» ноября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

к.б.н., профессор - Г.К.Марковская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Лесостепная зона Самарского Заволжья характеризуется благоприятными почвенно-климатическими условиями для выращивания высоких урожаев зерновых культур и вносит существенный вклад в накопление зерновых ресурсов. Крупным резервом роста урожайности этих культур и сборов зерна является дальнейшее совершенствование систем обработки почвы.

Основными условиями получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур в условиях лесостепного Заволжья является обработка почвы, способствующая максимальному накоплению, сбережению и продуктивному использованию почвенной влаги. Однако задачи формирования и сохранения влаги в почве и ее рациональное использование решены не в полной мере.

В связи с этим поиск и изучение эффективных способов и технических средств обработки почвы, оптимизирующих агрофизические свойства и водный режим тяжелосуглинистых черноземных, активизирующих формирование высоких и устойчивых запасов продуктивной влаги, повышающих эффективность использования осадков осеннее-зимнего периода является актуальным для производства и науки земледелия.

Цель и задачи исследований. Цель наших исследований заключалась в выявлении способов и технических средств зяблевой обработки почвы, способствующих лучшему накоплению осадков осеннее-зимнего периода и рациональному использованию запасов продуктивной влаги посевами ячменя.

Для реализации поставленной цели в ходе исследований решались следующие задачи:

• обосновать теоретические и методологические подходы к изучению способов и технических средств зяблевой обработки почвы на запасы продуктивной влаги, урожай и качество зерна ячменя в условиях лесостепи Заволжья;
• дать сравнительную оценку изучаемым способам и техническим средствам зяблевой обработки и установить их влияние на водно-физические свойства почвы, водный режим почвогрунтов, засоренность посевов и урожайность ячменя в звене зернопаропропашного севооборота;
• выявить наиболее эффективные способы и технические средства зяблевой обработки и определить запасы продуктивной влаги, структуру водного баланса, водопотребление и урожайность ячменя;
• дать экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемых способов и технических средств зяблевой обработки и определить возможность их рекомендовать для практического использования в сельскохозяйственном производстве.

Научная новизна исследований. В результате проведения стационарных полевых опытов по изучению способов и технических средств зяблевой обработки почвы определено их влияние на повышение влагообеспеченности чернозема обыкновенного лесостепи Заволжья в условиях Самарской области. Изучены влагосберегающие способы зяблевой обработки почвы и установлено их влияние на накопление запасов продуктивной влаги и урожайность ячменя. Определена экономическая и биоэнергетическая эффективность способов и технических средств зяблевой обработки почвы при возделывании ячменя.

Практическая значимость. Установлены оптимальные способы зяблевой обработки чернозема обыкновенного, формирующие высокие и устойчивые запасы продуктивной влаги в условиях лесостепного Заволжья. Научно обоснованы эффективные ресурсосберегающие способы и технические средства зяблевой обработки почвы, обеспечивающие стабильное получение урожаев ячменя более 1,6 т/га.

Результаты исследований могут быть использованы при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия на черноземах обыкновенных лесостепного Заволжья, непосредственно агрономами хозяйств в практической работе, а также в учебном процессе при чтении курса «Экологическое земледелие» на агрономическом факультете СГСХА.

Положения, выносимые на защиту:

- в условиях лесостепи Заволжья более оптимальное строение пахотного слоя при возделывании ячменя обеспечивала вспашка 25…27 см с углублением на 40…45 см ленточным способом, интервал между лентами 1,4 м и вспашка 25…27 см с углублением на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, интервал между лентами 1,4 м;

- применение вспашки 25…27 см с углублением на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, интервал между лентами 1,4 м, обеспечивает большее накопление продуктивной влаги;

- минимальное количество сорняков зафиксировано при вспашке 25…27 см с углублением на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, интервал между лентами 1,4 м;

- экономически и энергетически оправдано возделывание ячменя при зяблевой вспашке 25…27 см с углублением пахотного горизонта на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, интервал между лентами 1,4 м.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на V Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая среда и экологическое образование и воспитание» в г. Пензе (2005 г.), на III Международной научно-практической конференции «Аграрная наука – сельскому хозяйству» Самарской государственной сельскохозяйственной академии (2006 г.), опубликованы в журнале «Агро-информ» Министерства сельского хозяйства Самарской области (2005 г.), в журнале «Вестник Саратовского ГАУ» (2006 г.). По теме диссертации опубликованы четыре научные работы.

Работа выполнена на кафедрах сельскохозяйственные машины, экологии и БЖД ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА». Исследования по данной теме являются составной частью проблемы «Управление системой «почва - рабочие органы» с целью оптимизации водного режима растений в условиях Среднего Поволжья» и выполнены в соответствии с тематическим планом научных исследований кафедры сельскохозяйственные машины Самарской ГСХА. Номер государственной регистрации: 01.950000896.

Автор выражает благодарность за представленный материал для изучения и возможность проведения исследований на опытном поле кафедры сельскохозяйственные машины, доктору технических наук, профессору А.И.Канаеву, научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Г.И.Рабочеву за помощь во время обработки и анализа материала исследования при написании диссертации.

Степень личного участия. Личный вклад автора состоит в разработке научной гипотезе, программы исследований, проведении полевых, производственных опытов и обобщении экспериментального материала. Настоящая работа подводит итоги исследований, проведенных автором в Самарской ГСХА в 2000-2003 гг. Лабораторные исследования, обработка и анализ собранного материала выполнены автором полностью самостоятельно с 2000 года. Лично автору принадлежит 0,9 печ. л.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 133 страницах, содержит 25 таблиц, 13 рисунков и 15 приложений. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов. Список литературы включает 226 источников, в том числе 7 на иностранном языке.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились на опытном поле кафедры сельскохозяйственные машины Самарской ГСХА в 2000…2003 гг. Закладка полевых стационарных опытов, проведение сопутствующих наблюдений и лабораторных анализов проведены согласно принятой программы исследований. Рельеф опытного участка выровненный, с незначительным уклоном в северо-восточном направлении. Почва опытного участка – чернозем обыкновенный среднемощный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса 6,3 %, подвижного фосфора – 14,3, обменного калия – 14,5 мг на 100 г почвы. Сумма поглощенных оснований варьирует в пределах 43,6-44,8 мг-экв/100 г почвы, рН солевой вытяжки верхнего горизонта 6,7, вниз по профилю увеличивается до 7,2.

Метеорологические условия в годы проведения исследований были контрастными: за период сентябрь-ноябрь количество осадков составило в 2000 году – 56 мм, в 2001г – 181 мм, в 2002 г - 142 мм; за период вегетации май-август – 168,91 и 217 мм соответственно, что свидетельствует о существенной вариабельности гидротермических условий.

Гидротермический коэффициент периода вегетации в годы исследований составил 0,78, 0,46 и 1,00 соответственно.

Методика исследований и схема опытов. Объектом исследований служил районированный сорт ячменя «Волгарь», выведенный в Поволжском НИИ селекции и семеноводства им. П.Н.Константинова.

Ячмень размещался в звене шестипольного зернопаропропашного севообороте со следующим чередованием культур: 1. Пар чистый; 2. Озимая пшеница; 3. Просо; 4. Яровая пшеница; 5. Кукуруза; 6. Ячмень.

В севообороте применялась рекомендуемая органно-минеральная система удобрения для Центральной зоны Самарской области. В чистый пар под основную обработку вносился навоз из расчета 40 т/га, на остальных полях применялись минеральные удобрения. Под ячмень вносилось: N45P50K30 кг д.в. на 1 га. Фосфорные и калийные минеральные удобрения вносились осенью под основную обработку почвы, а азотные удобрения весной под предпосевную культивацию или в подкормку.

В севообороте в поперечном направлении заложено четыре варианта зяблевой обработки почвы:

1. Вспашка 25…27 см (контроль).

2. Вспашка 25…27 см с углублением пахотного горизонта на 40…45 см ленточным способом, интервал между лентами 1,4 м.

3. Вспашка 25…27 см с углублением пахотного горизонта на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, интервал между лентами 1,4 м.

4. Плоскорезная обработка 28…30 см.

Предпосевные и весеннее-летние обработки почвы на всех вариантах были одинаковыми и общепринятыми для условий лесостепной зоны Самарской области.

Исследования проводились на поле площадью 37,60 га, длиной 940, шириной 200 м. На поле заложено 24 учетных делянки площадью 1,12 га каждая. Ширина делянок 40, длина 280 м. Закладка опытов проводилась в августе 2000 года. Весной 2001 года проведено покровное боронование и предпосевная культивация.

Посев ячменя осуществлялся вдоль поля, или поперек всех делянок. С целью исключения влияния физико-механических свойств почвы и рельефа поверхности поля, опыты на делянках заложены в трехкратной повторности.

Сопутствующие исследования, учеты и наблюдения.

1. Метеорологические наблюдения за годы исследований анализировались по данным АМС «Усть-Кинельская» в течение всего периода вегетации растений.

2. Влажность почвы определялась термостатно-весовым методом. Пробы почвы отбирались перед посевом и уборкой урожая, через каждые 10 см до глубины 100 см в трехкратной повторности.

3. Плотность сложения почвы изучалась методом режущих колец, предназначенных для отбора образцов с ненарушенным сложением. Пробы почвы брались перед посевом и уборкой урожая, на глубину 30 см по слоям 0-10, 10-20, 20-30 см в трехкратной повторности.

4. Структурно-агрегатный состав почвы определяли по методу Саввинова Н.И. Пробы для анализа отбирали в фазу трубкования ячменя, в 3-5 местах по слоям 0-10 см, 10-20 см и 20-30 см.

5. Определение засоренности посевов ячменя проводили перед уборкой количественно-весовым методом, предложенным Смирновым Б.М. Учет производили наложением квадратных рамок размером 1 м2 на всех вариантах опыта в шестикратной повторности. Взвешивание проводили с точностью до 0,1 г. Количество стеблей сорняков и их масса определяли отдельно по каждой вредоносно-морфологической группе. В посевах ячменя выделяли три группы: малолетние однодольные (злаковые), малолетние двудольные и многолетние (Доспехов Б.А. и др.).

6. Структурный анализ урожая ячменя проводили перед уборкой на двух несмежных повторностях, с закрепленных площадок 1 м2 отбирали снопы. При анализе определяли следующие показатели: общую и продуктивную кустистость; высоту растений; длину колоса; количество зерен в колосе и массу зерна с колоса.

7. Учет урожая проводили путем уборки учетных делянок комбайном Сампо-500. Учетная площадь делянки 1,12 га.

8. Расчет экономической эффективности результатов исследований выполняли на ПЭВМ на основе технологических карт и складывающихся рыночных цен на продукцию и основные средства производства (В.И.Несмеянов).

9. Расчет агроэнергетической и биоэнергетической эффективности проведен в соответствии с методикой Самарской ГСХА (Рабочев Г.И. и др.) на ПЭВМ Pentium III.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Структура почвы. В результате исследований было установлено содержание агрономически ценных агрегатов чернозема обыкновенного в зависимости от способов зяблевой обработки (табл. 1).

Таблица 1

Структурно-агрегатный состав почвы в период посева ячменя (2000-2003 гг.)

Варианты обработки почвы	Слой почвы, см	Количество агрегатов, %
		>10 мм	10-0,25 мм
I	0-10	23,6	60,1	18,7
	10-20	29,3	61,9	11,7
	20-30	23,3	61,6	15,0
	0-30	25,4	61,2	15,1
II	0-10	25,0	67,2	11,6
	10-20	25,2	67,9	10,3
	20-30	21,5	68,0	9,6
	0-30	23,8	67,7	10,5
III	0-10	25,7	68,8	7,9
	10-20	20,7	68,1	13,6
	20-30	25,0	68,0	9,4
	0-30	23,8	68,5	10,3
IV	0-10	24,6	66,2	9,6
	10-20	24,6	67,5	9,3
	20-30	25,5	67,3	13,5
	0-30	24,9	67,0	10,8

Суммарное количество агрегатов агрономически ценных фракций на опытных вариантах было заметно выше, чем на контроле. При этом минимальное количество частиц размером 0,25-10 мм содержалось на вспашке (61,2%), максимальное – на вспашке с углублением пахотного горизонта с заделкой стерни (68,5%). При практически одинаковом содержании глыбистой фракции на всех вариантах (23,8-25,4%), количество пылеватых частиц на контроле было максимальным (15,1%), на опытных вариантах 10,5; 10,3 и 10,8% соответственно (рис. 1).

Рис. 1 Структурно – агрегатный состав почвы в период посева ячменя

Полное представление о соотношении в почве агрегатов различных фракций неодинаковой агрономической ценности дает коэффициент структурности (табл. 2), выражающий отношение агрономически ценных отдельностей к сумме фракций макро- и микроагрегатов (А.Ф.Вадюнина, З.А.Корчагина).

Таблица 2

Коэффициент структурности пахотного слоя почвы в

период посева ячменя (2000-2003 гг.)

Варианты обработки почвы	Слои почвы, см
	0-10	10-20	20-30	0-30
I	1,58	1,68	1,66	1,64
II	2,71	2,78	2,78	2,74
III	2,91	2,94	2,89	2,90
IV	2,56	2,64	2,60	2,57