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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

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

06.01.01 - общее земледелие

КИРОВА НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА

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

зяблевый обработка почва ячмень

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	<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

Более высокий коэффициент структурности отмечается на вспашке почвы с углублением пахотного горизонта ленточным способом, на вспашке почвы с углублением пахотного горизонта с ленточной заделкой стерни (2,74-2,90). Плоскорезная обработка увеличивала содержание пылеватых частиц и снижала коэффициент структурности до 2,56. При этом максимальное его значение отмечалось на третьем варианте - 2,90. Следует отметить, что структура различных частей пахотного слоя изменяется в зависимости от способов обработки (рис. 2).



Варианты обработки почвы

Рис. 2 Коэффициент структурности пахотного слоя

На контроле коэффициент структурности был приблизительно одинаков по всей глубине обрабатываемого слоя. На опытных вариантах наблюдалось улучшение структуры с увеличением глубины, что, связано с повышением доли пылеватых частиц в верхней части пахотного слоя.

Одним из важнейших качественных показателей устойчивости структуры почвы является водопрочность агрегатов. Исследованиями установлено, что в среднем за три года количество водопрочных агрегатов в зависимости от способов обработки изменялось незначительно. На вспашке 25…27 см с углублением пахотного горизонта ленточным способом и вспашке 25…27 см с углублением пахотного горизонта с ленточной заделкой стерни, количество водопрочных агрегатов за годы исследований находилось в пределах 58,9-62,2 и 59,4-63,1%, а в среднем за три года составило 60,6-61,2%, при плоскорезной обработке этот показатель был 60,0%, а на контроле - до 58,2%.

Строение пахотного слоя. Сложение почвы, являющееся важным почвенно-физическим условием жизни культурных растений, регулируется различными приемами обработки и почвообрабатывающими орудиями, придающими ей разную плотность на определенное время. Самая высокая плотность пахотного слоя в среднем за три года отмечалась на плоскорезной обработке - 1,19 г/см³, на контроле ее величина была наименьшей - 1,13 г/см³.

Варианты без заделки стерни повышали плотность сложения до 1,18 г/см³, а с заделкой стерни - до 1,16 г/см³. При этом, ее увеличение перед посевом ячменя по сравнению с контролем составило 2,6-5,3%. Согласно исследований Г.И.Казакова оптимальное строение пахотного слоя при возделывании яровых зерновых культур создается при плотности почвы 1,1-1,2 г/см³, общей пористости 60…63%. В наших опытах близкое к этому строение пахотного слоя обеспечила вспашка с углублением пахотного горизонта с ленточной заделкой стерни, при этом и остальные почвенно-физические показатели не вышли за границы допустимых пределов.

Установлено, что на вспашке 25…27 см плотность пахотного слоя имеет тенденцию к увеличению в его нижней части. Примерно та же картина наблюдается в варианте на вспашке 25…27 см с углублением пахотного горизонта на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, где происходит значительное разрыхление верхней части пахотного слоя и уплотнение нижней. Применение плоскорезной обработки ведет к образованию в средней части обрабатываемого слоя уплотненной прослойки.

Показатель общей скважности также находился в границах оптимального на всех способах обработки. При этом прослеживается явная тенденция к увеличению скважности на вспашке (контроль). В среднем за годы исследований она составила до 59,4%, в то время как в вариантах опыта этот показатель снижается на 9,4-9,7%. Наименьшей общая скважность была на плоскорезной обработке - 56,2 %.

Гидрологические параметры и влагоемкость чернозема обыкновенного. Черноземные почвы отличаются высоким потенциальным плодородием. По географическим условиям они приурочены к зоне, периодически подвергающейся действию засух. В неорошаемом земледелии для получения оптимальных урожаев сельскохозяйственных культур важно создать такой режим влажности почвы, при котором растения максимально используют запасы влаги, накопленные за счет атмосферных осадков и эффективных способов обработки почв.

Известные российские ученые А.А. Роде, С.И. Долгов, Н.А. Качинский доказали, что вода в почве при различном ее содержании далеко неравнозначна по своим свойствам. Одно и тоже влагосодержание в различных почвах может быть различно по подвижности, по доступности для растений. Нами изучены почвенно-гидрологические константы чернозема обыкновенного, характеризующие количественное и качественное состояние почвенной влаги в полевых и лабораторных условиях, а также установлены расчетным путем.

Метровый слой чернозема обыкновенного обладает высокой влагоемкостью. Величина полной влагоемкости достигает 51%, что связано с тяжелым гранулометрическим составом и высокой гумусностью этих почв. Капиллярная влагоемкость колеблется в них около 38%, уменьшаясь в отдельных случаях до 32%.

Предельная полевая влагоемкость (НВ) в 0-100 см слое уменьшается от 36,9 до 23,4% от веса сухой почвы. В среднем по слоям НВ составила: 0-30 см -35,4%, 0-60 см - 32,2%, 0-100 см - 29,0%.

Запас продуктивной влаги в пахотном слое превышает запас недоступной влаги, отношение . Большая часть воды за пределами пахотного слоя находится в связанной форме.

Формы влаги в метровом слое чернозема обыкновенного в процентах от НВ имеют следующие параметры:

- полевая влагоемкость (НВ) - 29,0% от массы сухой почвы, или 1,0;

- влажность разрыва капилляров (ВРК) - 24,1% от массы сухой почвы, или 0,83НВ;

-влажность завядания (ВЗ) - 15,2% от массы сухой почвы, или 0,52 НВ.

Влагообеспеченность почвы и влагопотребление посевов ячменя. В течение всего периода исследований наиболее благоприятные условия для накопления и сохранения осенних осадков складывались на варианте с вспашкой 25…27 см с углублением пахотного горизонта на 40…45 см ленточным способом с заделкой стерни (вариант III). Запасы доступной влаги в метровом слое здесь были выше в среднем соответственно на 30, 19 и 13%, чем на вариантах I, II и IV (табл. 3).

Таблица 3 Содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы перед устойчивым замерзанием, мм

Годы исследований	Варианты обработки почвы
	I	II	III	IV
2001	70,2	80,6	100,4	87,0
2002	54,8	63,0	78,4	67,9
2003	79,5	91,2	113,7	98,4
среднее	68,2	78,3	97,5	84,4

Минимальное содержание влаги отмечалось на контроле - от 54,8 до 79,5 мм, что подтверждает высокую испаряющую способность вспаханной почвы. Вспашка 25…27 см с ленточным углублением пахотного горизонта с заделкой стерни позволила сохранить больше влаги на 30%, чем вспашка 25…27 см (контроль).

Плоскорезное рыхление на 28-30 см, способствовало накоплению на 19% влаги больше, чем вспашка 25…27 см.

К началу сева ячменя самое высокое содержание влаги в метровом слое почвы отмечалось на вариантах с заделкой стерни (табл. 4). В варианте III продуктивной влаги накопилось больше по сравнению с I, II и IV вариантами, разница составляла 20; 14 и 9% соответственно. При этом наименьшее количество влаги содержалось на контроле, поскольку вспаханная с осени зябь и после таяния снега продолжала интенсивно испарять влагу.

Таблица 4 Содержание продуктивной влаги в почве перед посевом ячменя, мм

Годы исследований	Слой почвы, см	Варианты обработки почвы
		I	II	III	IV
2001	0-30	55,3	58,7	68,3	61,6
	0-60	103,4	109,6	127,4	115,0
	0-100	191,8	203,9	236,3	215,2
2002	0-30	49,6	52,6	60,6	55,7
	0-60	92,8	98,3	113,0	103,8
	0-100	172,3	182,2	209,7	196,1
2003	0-30	52,5	56,1	65,8	59,0
	0-60	98,0	104,9	122,7	110,1
	0-100	181,9	194,6	227,6	205,9
Среднее за 2001-2003 гг.	0-30	52,5	55,8	64,9	58,8
	0-60	98,1	104,3	121,0	109,6
	0-100	182,0	193,6	226,3	205,7

Из данных таблицы 4 видно, что запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы разнятся в зависимости от способов зяблевой обработки. За годы исследований запасы продуктивной влаги перед посевом ячменя по плоскорезной обработке почвы в среднем были больше на 12%, чем по отвальной вспашке. А с углублением пахотного горизонта ленточным способом и с углублением пахотного горизонта с ленточной заделкой стерни, запасы продуктивной влаги были больше контрольного варианта соответственно на 6 и 11%. Варианты с углублением пахотного горизонта незначительно уступают вариантам с плоскорезной обработкой, так как оставленная стерня служит мульчей и уменьшает испарение влаги.

Посевы ячменя за май-июль 2001-2003 гг. в среднем по вариантам опытов расходовали из почвы 141; 150; 179; 161 мм (58; 60; 64; 61%) соответственно. Это соотношение существенно меняется в зависимости от увлажнения почвы в течение вегетации. В нормально увлажненный 2001 год и засушливые периоды 2002 года основным источником влаги была почва, в избыточно увлажненном 2003 году расход влаги из почвы соответствует расходу влаги, сформированной за счет осадков.

Самые высокие запасы продуктивной влаги, так же как и больший диапазон колебания их в посевах ячменя характерны для варианта III (табл. 5). В течение вегетации происходило постепенное снижение запасов влаги. В среднем за 2001-2003 гг. в изучаемых вариантах из слоя почвы 0-30 см растения использовали 35; 37; 45; 40 мм влаги, из слоя почвы 0-60 см - 74; 79; 95; 84 мм, из слоя 0-100 см - 138; 148; 178; 158 мм продуктивной влаги соответственно.

Аналогичная картина наблюдается после уборки ячменя. Преимущество во влагонакоплении сложившееся в опытных вариантах, сохранялось в течение всего периода вегетации возделываемой культуры вплоть до уборки урожая (табл. 6).

Так разница в содержании продуктивной влаги после уборки ячменя за 2001-2003 гг. составила 4,11 и 7% соответственно в пользу опытных вариантов. Такая тенденция отмечалась в благоприятном по влагообеспеченности 2003 и засушливом 2002 годах.

На черноземах обыкновенных лесостепного Заволжья обработка почвы оказывает заметное влияние на влагообеспеченность посевов. Осадки периода вегетации значительно дополняют весенние запасы продуктивной влаги в почве. Среднегодовая влагообеспеченность за 2001-2003 гг. составила 286…329 мм, при этом соотношение между осадками и почвенными запасами во влагообеспеченности посевов составляет от 32:68 до 36:64%, а расходуемая продуктивная влага составляет 48…54% влагообеспеченности. Доля накопленной влаги в 0-100 см слое составила от 78 до 87% от наименьшей влагоемкости, что свидетельствует об эффективности влагонакопительных мероприятий. За годы исследований влагообеспеченность метрового слоя почвы в опытных вариантах II, III и IV выше контроля соответственно на 4; 15 и 8 %.

В посевах ячменя самый большой диапазон изменений влагообеспеченности в 0-100 см слое почвы в годы исследований в сравнении со среднемноголетними показателями зафиксирован в 2002 г, когда влагообеспеченность снизилась на 18…21% и

Таблица 5 Запасы продуктивной влаги в разных слоях почвы в посевах ячменя, мм

Годы исследований	Месяц	Варианты обработки почвы
		I	II	III	IV
		Слой почвы, см
		0-30	0-60	0-100	0-30	0-60	0-100	0-30	0-60	0-100	0-30	0-60	0-100
2001	май	55,3	103,4	191,8	58,7	109,6	203,9	68,3	127,4	236,4	61,6	115,0	215,2
	август	20,2	28,7	49,6	20,9	27,5	51,1	21,9	28,9	53,5	20,9	27,8	52,0
2002	май	49,6	92,8	172,3	52,6	98,3	182,2	60,6	113,0	209,7	55,7	103,8	196,1
	август	13,0	17,9	33,3	13,5	18,4	34,2	14,1	19,3	35,8	13,4	18,5	34,9
2003	май	52,5	98,0	181,9	56,1	104,9	194,6	65,8	122,7	227,6	59,0	110,1	205,9
	август	20,1	26,4	49,2	21,5	28,4	52,7	22,7	29,9	55,4	22,0	29,3	54,8
Среднее за 2001-2003 гг.	май	52,5	98,1	182,0	55,8	104,3	193,6	64,9	121,0	226,3	58,8	109,6	205,7
	август	17,8	24,3	44,0	18,6	24,8	46,0	19,6	26,0	48,2	18,8	25,2	47,2

Таблица 6 Содержание продуктивной влаги в почве при уборке ячменя, мм

Годы	Слой почвы, см	Варианты обработки почвы
		I	II	III	IV
2001	0-30	20,2	20,9	21,9	20,9
	0-60	28,7	27,5	28,9	27,8
	0-100	49,6	51,1	53,5	52,0
2002	0-30	13,0	13,5	14,1	13,4
	0-60	17,9	18,4	19,3	18,5
	0-100	33,3	34,2	35,8	34,9
2003	0-30	20,1	21,5	22,7	22,0
	0-60	26,4	28,4	29,9	29,3
	0-100	49,2	52,7	55,4	54,8
Среднее за 2001-2003 гг.	0-30	17,8	18,6	19,6	18,8
	0-60	24,3	24,8	26,0	25,2
	0-100	44,0	46,0	48,2	47,2

составила 240…269 мм. В благоприятном 2003 году влагообеспеченность поднялась на 12% и составила в почве 335…368 мм. Варьирование влагообеспеченности по годам примерно одинаково во II и IV вариантах. В варианте III диапазон колебаний влагообеспеченности ниже, чем в остальных опытных вариантах, что свидетельствует о лучших условиях формирования запасов влаги.

Средний многолетний расход влаги на центнер зерна в опытных вариантах составляет 13,9-14,6 мм/ц. В засушливых условиях 2002 года расход влаги на единицу продукции снижается до 15,8…16,2 мм/ц (табл. 7).

Корреляционно-регрессионный анализ данных урожайности ячменя (У, ц/га) и суммарного влагопотребление за вегетационный период (Х, мм) позволил вывести уравнения регрессии и рассчитать коэффициенты корреляции, показывающие зависимость колебания урожайности ячменя от суммарного влагопотребления.

В опытных вариантах взаимосвязь урожайности ячменя (У, ц/га) и суммарного влагопотребления за вегетационный период аппроксимируется уравнениями:

У_I = -0,026х² + 1,3271х - 152,79; R² = 0,98;

У_II = -0,031х² + 1,6437х - 200,03; R² = 0,99;

У_III = -0,0037х² +2,1765х - 299,18; R² = 0,99;

У_IV = -0,0038х² + 2,0956х - 269,96. R² = 0,98;

Таблица 7 Урожайность ячменя и его влагопотребеление в зависимости от способов обработки почвы

Годы исследований	Варианты обработки почвы	Урожайность, ц/га	Суммарное влагопотребеление, мм	Расход влаги на 1 ц, мм
2001	I	16,5	255,0	15,4
	II	18,3	265,6	14,5
	III	21,5	295,6	13,7
	IV	19,2	276,0	14,4
2002	I	12,2	198,0	16,2
	II	13,1	207,0	15,8
	III	14,7	232,9	15,8
	IV	13,6	220,2	16,2
2003	I	19,6	273,4	13,9
	II	20,5	282,6	13,8
	III	24,3	312,9	12,9
	IV	22,0	291,8	13,3
Среднее за 2001-2003 гг	I	16,1	242,1	16,9
	II	17,3	251,7	14,6
	III	20,2	280,5	13,9
	IV	18,3	262,7	14,3

НСР_{05 2001 г. 0,31}

_{2002 г. 0,46}

_{2003 г. 0,10}

Различные приемы зяблевой обработки оказали существенное влияние на величину и характер засоренности. Вспашка на 25…27 см с углублением ленточным способом и вспашка на 25…27 см с углублением и ленточной заделкой стерни обеспечивают более низкий уровень засоренности в течение всего вегетационного периода. В третьем варианте по сравнению с контролем засоренность меньше на 14,3%, а по сравнению с плоскорезной обработкой на 41,6%.

Экономическая и биоэнергетическая эффективность способов зяблевой обработки. Анализ экономической эффективности различных видов зяблевой обработки почвы показывает, что имеются различия по их продуктивности (табл. 8). Применение вспашки на 25…27 см способствовало получению рентабельности 62,8%, во втором, третьем и четвертом вариантах рентабельность возрастала на 0,6; 6,9; 2,0% соответственно.

Таблица 8 Влияние агроприема на экономическую эффективность производства продукции ячменя (2001-2003 гг)

Показатели	Варианты обработки почвы
	I	II	III	IV
1. Урожайность, т/га	1,61	1,73	2,02	1,83
2. Цена реализации, руб/т	2300,0
3. Стоимость продукции с 1 га, руб в т.ч. дополнительной	3723,0	3993,0	4657,0	4220,0
4. Производственные затраты на 1 га, руб в т.ч. на агроприем	2287,3	2442,9	2744,8	2560,1
5. Себестоимость, руб/т	1420,7	1412,1	1358,8	1399,0
6. Прибыль с 1 га, руб.	1435,7	1550,1	1912,2	1659,9
7. Уровень рентабельности, %	62,8	63,4	69,7	64,8

Направление и величина трансформации почвенного плодородия в зависимости от способов обработки почвы, рассчитанные на основании баланса гумуса, показали, что во всех опытных вариантах баланс гумуса при возделывании ячменя имеет положительное значение. Поэтому нет необходимости планировать мероприятия, компенсирующие потери гумуса в почве.

Все варианты обработки почвы агроэнергетически являются оправданными, так как значения коэффициента энергетической эффективности возделывания ячменя больше 1,0 и равняется 1,5; 1,4; 1,5 и 1,7 соответственно. Такая же тенденция отмечается в энергосодержании продукции, с учетом энергии, накопленной соломой. Коэффициент энергетической эффективности варьировал в пределах 2,0; 1,9; 2,1 и 2,1 соответственно.

Биоэнергетическая оценка возделывания ячменя при разных способах обработки позволила определить суммарные затраты техногенной энергии, энергию товарной части урожая и коэффициент биоэнергетической эффективности (табл. 9).

Без учета некомпенсированной энергии гумуса на формирование урожая, величина биоэнергетического коэффициента по вариантам опыта различается как по основной продукции (1,37-1,54), так и по фитомассе (2,28-2,54). При учете энергии гумуса, израсходованного на формирование основной продукции и фитомассы, параметры биоэнергетического коэффициента уменьшаются на 18…20% в зависимости от варианта зяблевой обработки почвы до 1,13-1,24 по основной продукции и - 1,88-2,04 по фитомассе в целом. Биоэнергетические коэффициенты, с учетом затрат энергии на восстановление гумуса, меньше, чем без учета затрат на восстановление гумуса в 1,65 раза.

Таблица 9 Биоэнергетическая эффективность применения способов зяблевой обработки почвы при возделывании ячменя

№№ п/п	Показатели	Варианты обработки почвы
		I	II	III	IV
1.	Урожайность основной продукции, т/га	1,61	1,73	2,02	1,83
2.	Накоплено фитомассы, т/га	1,93	2,08	2,42	2,20
3.	Затраты техногенной энергии, тыс. МДж/га	19,3	22,2	23,1	21,2
4.	Общие затраты энергии с учетом расхода гумуса на формирование биомассы, тыс. МДж/га	23,8	27,0	28,7	26,3
5.	Накоплено энергии в основной продукции, тыс. МДж/га	28,3	30,5	35,6	32,2
6.	Накоплено энергии в фитомассе, тыс. МДж/га	47,2	50,7	58,7	53,4
7	Биоэнергетический коэффициент	без учета расхода энергии гумуса	основной продукции	1,46	1,37	1,54	1,52
			фитомассы	2,45	2,28	2,54	2,52
		с учетом расхода энергии гумуса	основной продукции	1,19	1,13	1,24	1,22
			фитомассы	1,98	1,88	2,04	2,03

Биоэнергетическая оценка эффективности способов обработки почвы при возделывании ячменя показала, что применение в расчетах единых энергетических критериев позволяет учитывать прямые и косвенные затраты техногенных ресурсов, расход энергии на формирование биомассы возделываемых культур, а также расход энергии на восстановление почвенного плодородия. При таком подходе агросистема не будет терять устойчивость, а вместе с ней свою продуктивность.

ВЫВОДЫ

1. Чернозем обыкновенный лесостепи Заволжья обладает достаточно высокой оструктуренностью пахотного слоя, в котором количество агрономически ценных агрегатов составляет более 67%. Изучаемые способы зяблевой обработки незначительно влияли на содержание агрегатов 0,25-10 мм в пахотном слое. В слое 0-10 см произошло уменьшение таких агрегатов на 6,2…8,6%.

2. В условиях лесостепи Заволжья более оптимальное строение пахотного слоя при возделывании ячменя обеспечивали опытные варианты - 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. При этом плотность почвы соответствовала 1,18-1,16 г/см³; общая пористость 53,6-54,3%% отношение капиллярной к некапиллярной пористости 1,9-2,2.

3. Способы зяблевой обработки по-разному влияли на изменение структуры пахотного слоя почвы, где за годы исследований содержание водопрочных агрегатов при вспашке 25…27 см составила 61,2%; вспашке 25…27 см с углублением на 40..45 см ленточным способом, интервал между лентами 1,4 м - 67,7%; вспашке 25…27 см с углублением на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, интервал между лентами 1,4 м - 68,5%; плоскорезной обработке - 67,0%. Коэффициент структурности был одинаков по всей глубине обрабатываемого слоя и варьировал в пределах 2,57-2,74.

4. Применение вспашки 25…27 см с углублением на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, интервал между лентами 1,4 м в сравнении с вспашкой 25…27 см, вспашкой 25…27 см с углублением на 40…45 см ленточным способом, интервал между лентами 1,4 м и плоскорезной обработкой обеспечивает большее накопление продуктивной влаги в метровом слое почвы перед устойчивым замерзанием соответственно на 19,7; 13,4 и 30,0%.

5. Более высокие запасы продуктивной влаги (226,3 мм) перед посевом ячменя фиксируются на фоне опытного варианта вспашки 25…27 см с углублением на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, интервал между лентами 1,4 м, что в 1,24; 1,17 и 1, 1 раза соответственно выше контрольного варианта, II и IV опытных вариантов. Отношение фактических запасов влаги к полевой влагоемкости в посевах ячменя составили 1,01-1,12; суммарное влагопотребление 263-281 мм; среднемноголетний расход влаги на центнер зерна - 14-15 м/ц.

6. Величина и характер засоренности во многом зависит от способов обработки почвы. Минимальное количество сорняков среди испытуемых вариантов зафиксировано при вспашке 25…27 см с углублением на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, интервал между лентами 1,4 м. По сравнению с контролем засоренность уменьшилась на 14,3, плоскорезной обработкой - 41,6%..

7. Урожайность ячменя во всех опытных вариантах была выше контрольного. Экономически более выгодным оказалось возделывание ячменя в опытном варианте - вспашка 25…27 см с углублением пахотного горизонта на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, интервал между лентами 1,4 м, которая по сравнению с вспашкой 25…27 см способствовала повышению урожайности возделываемой культуры на 25,5%, повысила прибыль с 1 га на 33,2%, а рентабельность на 11,4%.

8. Наибольшая энергетическая эффективность отмечена на вспашке 25…27 см с углублением пахотного горизонта на 40…45 см с ленточной заделкой стерни, интервал между лентами 1,4 м. Несмотря на высокие техногенные затраты (23,1 тыс. МДж/га) получены низкая энергетическая стоимость зерна (11,4 тыс. МДж/ц) и высокий чистый энергетический доход зерна (12,5 тыс. МДж/га), превышающий опытные варианты на 38,8; 50,6 и 12,6% соответственно.

9. Направленность изменения почвенного плодородия и величина ее трансформации, рассчитанные на основании баланса гумуса позволяет отнести рассмотренные варианты зяблевой обработки к разряду экологически безопасных способов обработки почвы. Эколого-экономическая эффективность адекватна экономической.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях лесостепи Заволжья, характеризующихся недостаточным и неравномерным распределением осадков в пахотном и подпахотном слоях почвы, в целях активизации формирования высоких и устойчивых запасов продуктивной влаги при возделывании ячменя, целесообразно применение зяблевого способа обработки, включающего вспашку на 25…27 см с ленточной заделкой стерни, при расстоянии между лентами 1,4 м, позволяющего вносить в ленты навоз и минеральные удобрения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Канаев А.И., Кирова Н.Н. Влагосберегающие способы обработки черноземных почв лесостепного Заволжья // Окружающая природная среда и экологическое образование и воспитание / Сб. научных трудов. Пенза. 2005. С. 75-77.

2. Канаев А.И., Рабочев Г.И., Кирова Н.Н. Воздействие способов обработки на водообеспеченность и урожайность ячменя в лесостепном Заволжье // Агро-информ. 2005. № 75-76. С. 19-20.

3. Кирова Н.Н., Рабочев Г.И. Влияние погодных условий и зяблевой обработки на накопление продуктивных запасов влаги в почве // Аграрная наука - сельскому хозяйству/ Сб. научных трудов. Самара. 2006. С.

4. Кирова Н.Н. Биоэнергетическая оценка эффективности зяблевой обработки почвы при возделывании ячменя в условиях лесостепи Заволжья // Вестник Саратовского ГАУ. 2006. № 6.

Размещено на Allbest.ru