Влияние разных по интенсивности систем обработки почвы, удобрений и гербицидов на урожайность культур севооборота

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние разных по интенсивности систем обработки почвы, удобрений и гербицидов на урожайность культур севооборота

Борин А.А., Лощинина А.Э.

Ивановская ГСХА

Аннотация

На типичных для большинства хозяйств Ивановской области дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах изучали элементы агротехнологий (обработка почвы, удобрения, гербициды) в стационарном полевом севообороте с чередованием культур: пар чистый - озимая пшеница - овёс + клевер - клевер - озимая рожь - картофель - ячмень. Сравнивали четыре системы обработки почвы: отвальную (общепринятую), плоскорезную (ресурсосберегающую), комбинированную (отвально-плоскорезную) и мелкую (ресурсосберегающую). На фоне обработок под культуры севооборота применяли удобрения и гербициды. Плоскорезная и мелкая системы обработки почвы оказали положительное влияние на сохранение влаги в почве. Запасы продуктивной влаги в пахотном слое почвы по плоскорезной обработке были на 1,8 мм, а по мелкой на 1,4 мм больше, по сравнению с отвальной. Более рыхлое сложение почвы установлено в полях чистого пара и картофеля, а большая плотность - под озимыми культурами и клевером. Самая высокая плотность почвы отмечена по мелкой обработке. Аналогичная закономерность выявлена при определении твердости почвы. Более активно биологические процессы протекали в рыхлой почве чистого пара и картофеля. Засоренность посевов при плоскорезной и мелкой обработке в 1,6 и 1,5 раза больше, чем при отвальной. Применение гербицидов позволило снизить её на 50,0-80,0 %. Положительное влияние на развитие растений оказали удобрения. Они обеспечили наиболее весомые прибавки урожая. Меньший эффект получен от применения гербицидов и систем обработки почвы.

Ключевые слова: ОБРАБОТКА ПОЧВЫ, АГРОФИЗИКА, УДОБРЕНИЯ, ГЕРБИЦИДЫ, ЗАСОРЕННОСТЬ, УРОЖАЙНОСТЬ

Введение

Одним из важнейших элементов систем земледелия является обработка почвы, которой принадлежит ведущая роль в регулировании водного, воздушного и пищевого режимов и создании оптимальных условий для роста и развития растений [1].

В настоящее время в целях энерго- и ресурсосбережения весьма актуально ведение сберегающего сельского хозяйства. Наиболее приоритетным в данном направлении является замена традиционных технологий возделывания сельскохозяйственных культур на почвозащитные. В связи с этим в последние годы всё большее распространение получают ресурсосберегающие технологии обработки почвы (нулевая, плоскорезная, поверхностная, мелкая), направленные на уменьшение энергетических и трудовых затрат при производстве сельскохозяйственной продукции. Установлено, что замена вспашки поверхностными обработками с оставлением на поверхности растительных остатков и стерни существенно сдерживает процесс минерализации почвенного органического вещества [2].

Одной из острых проблем современного земледелия является крайне низкое использование органических и минеральных удобрений. В России за последние 20 лет применение органических удобрений сократилось в 7 раз. В последние годы оно стабилизировалось на уровне 50-60 млн. т, или 0,9-1,3 т на 1 га посева (0,4-0,6 т/га пашни), а применение минеральных удобрений на 1 га посева сельскохозяйственных культур снизилось до 12-17 кг/га [3]. В условиях современного земледелия на неудобряемых полях наиболее радикальным и в то же время доступным и малозатратным средством обогащения почвы органическим веществом является соломенная резка, вносимая в почву в едином технологическом процессе при уборке зерновых культур. В большинстве стран мира солома не удаляется с поля, а заделывается в верхний слой почвы [4].

Рядом исследователей установлено, что замена вспашки плоскорезной и мелкой обработкой способствует насыщению верхнего слоя почвы растительными остатками, что повышает её водоудерживающую способность и препятствует испарению влаги [5]. Однако этот способ имеет ряд недостатков: трудности с заделкой органических удобрений, слабое крошение обрабатываемого слоя и недостаточно эффективная борьба с сорняками [6, 7].

Цель исследований - изучить влияние различных систем обработки в комплексе с применением удобрений и гербицидов, влияние их на агрофизические свойства почвы, развитие растений, засоренность посевов и урожайность культур севооборота.

Методика

Исследования проводятся в стационарном полевом севообороте кафедры агрохимии и земледелия Ивановской ГСХА, заложенном в 1989 году, со следующим чередованием культур: пар чистый - озимая пшеница - овес с подсевом клевера лугового - клевер луговой - озимая рожь - картофель - ячмень. Севооборот развернут во времени и пространстве. В данной статье приводятся усредненные материалы исследований за 2013-2018 гг.

Почва полей севооборота - дерново-подзолистая легкосуглинистая. Пахотный слой мощностью 20-22 см перед закладкой опыта характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса - 2,10%, рН_сол. - 5,7, сумма поглощенных оснований - 17 мг-экв./100г почвы, подвижных форм фосфора - 200, обменного калия - 185 мг/кг почвы.

Общая площадь севооборота - 6 га, расположение - 4-хярусное. В каждом ярусе 28 делянок: 7 полей в 4-хкратном повторении с размещением культур согласно схеме севооборота. Опыт заложен методом расщепленных делянок. В нем изучаются системы обработки почвы (О) - фактор А, удобрения (У) - фактор В, гербициды (Г) - фактор С. Общая площадь делянок первого порядка составляет 480 м², второго порядка - 240 м², третьего порядка - 120 м². Учетная площадь делянки - 60 м².

В севообороте изучаются четыре системы обработки почвы: ежегодная отвальная - общепринятая для Верхневолжья (контроль), ежегодная плоскорезная (ресурсосберегающая), ежегодная комбинированная (отвально-плоскорезная) и ежегодная мелкая (ресурсосберегающая).

1. Отвальная (Отв.) - вспашка на глубину 20-22 см плугом ПЛН-3-35, предпосевная культивация на 10-12 см КПС-4 + БЗТС-1.

2. Плоскорезная (Пл.) - рыхление плоскорезом-глубокорыхлителем КПГ-2,2 на 20-22 см, предпосевная культивация на 10-12 см КПЭ-3,8, обработка БИГ-3.

3. Комбинированная (Кмб.) - вспашка на 20-22 см ПЛН-3-35, предпосевная культивация на 10-12 см КПЭ-3,8, обработка БИГ-3.

4. Мелкая (Млк.) - дискование на 14-16 см БДТ-3, предпосевная культивация на 10-12 см КПС-4 + БЗТС-1.

Система применения удобрений включала: внесение под озимые зерновые (NРК)₃₀ как основное и N₃₀ в подкормку; под яровые зерновые - (NРК)₃₀ под предпосевную обработку; под картофель - (NРК)₆₀ перед посадкой и на клевере N₃₀ в подкормку. Навоз 40 т/га вносили в паровом поле один раз за ротацию севооборота.

Для борьбы с сорняками применялись следующие гербициды: на посевах озимых зерновых и ячменя в фазу кущения - Балерина в дозе 0,5 л/га, на овсе с подсевом клевера и клевере - Гербитокс 1,0 л/га, на картофеле - Торнадо 2,0 л/га.

За вегетационный период по общепринятым методикам проводились учеты и анализы почвы и растений. Определялись: влажность, плотность, структурно-агрегатный состав почвы; густота стояния, масса, площадь листьев, корневая система растений; засоренность посевов; структура и качество урожая.

Результаты

Обработка почвы, в первую очередь, оказывает влияние на изменение агрофизических характеристик: плотность, твердость, строение пахотного слоя и др.

Определение плотности почвы показало, что она в целом находилась в пределах оптимальных значений для культур севооборота по всем системам обработки. Наибольшая величина этого показателя за вегетационный период отмечена на озимых - 1,41-1,45 г/см³ (НСР₀₅=0,02) и клевере - 1,48-1,49 г/см³ (НСР₀₅=0,04). Более рыхлая почва характерна для поля чистого пара - 1,22-1,25 г/см³ (НСР₀₅=0,03) и картофеля 1,14-1,20 г/см³ (НСР₀₅=0,03). Самая высокая плотность отмечена при использовании мелкой системы обработки почвы. Следует отметить, что к концу вегетации растений она повышалась во всех вариантах, приближаясь к равновесной величине этого показателя, которая для дерново-подзолистых почв находится в интервале 1,40-1,50 г/см³.

Приемы обработки почвы и кратность их применения оказали существенное влияние на твердость пахотного слоя, значения которого изменялись от 7,6-9,9 кг/см² в поле чистого пара и картофеля с периодической культивацией или рыхлением междурядий, до 10,8-12,1 кг/см² под яровыми зерновыми культурами. Более высокие показатели твердости отмечены под озимыми культурами (12,9-14,8 кг/см²) и клевером - 16,5-17,0 кг/см², что связано с длительным промежутком времени после проведения обработок почвы. В вариантах отвальной системы обработки твердость пахотного слоя в течение вегетационного периода была несколько меньше по сравнению с другими обработками, что коррелирует с данными по плотности почвы. Максимальные значения твердости выявлены по мелкой системе обработки почвы за счет значительного уплотнения слоя (10-20 см).

Общая пористость и соотношение объема капиллярных и некапиллярных пор, в основном, определялись плотностью почвы, которая зависела от способа обработки. Наиболее высокое значение общей пористости (46,2-49,8 %), а также капиллярной и некапиллярной, отмечено в поле чистого пара и под картофелем с более интенсивными механическими обработками, а наиболее низкое (41,5-42,0 %) - при выращивании озимых зерновых и клевера, но они не являлись ограничением для роста и развития растений. Более высокая степень насыщения отмечена по плоскорезной и мелкой системам обработки (59,3 и 56,7 %), что подтверждает положение о накоплении влаги при обработке почвы без оборота пласта.

Определение запасов продуктивной влаги в пахотном слое почвы в течение вегетационного периода указывает на преимущество плоскорезной и мелкой систем обработки в сохранении влаги в почве (табл. 1).

Таблица 1. Запасы продуктивной влаги (мм) в пахотном слое почвы под культурами севооборота

В среднем по культурам севооборота за вегетационный период запасы продуктивной влаги по плоскорезной системе обработки почвы оказались выше на 6,2%, или на 1,8 мм, а по мелкой - на 4,9%, или на 1,4 мм (НСР₀₅ = 1,4), по сравнению с отвальной.

Результаты исследований показали, что факторы интенсификации (удобрение, обработка почвы) оказали незначительное влияние на изменение агрохимических показателей: рН_сол. за четыре ротации севооборота изменилась с 5,7 до 5,2 (НСР₀₅ = 0,4), сумма поглощенных оснований - с 17 до 24 мг-экв./100 г почвы (НСР₀₅ = 4,2), содержание подвижного фосфора уменьшилось с 200 до 190 мг/кг почвы (НСР₀₅ = 14,0), а обменного калия, наоборот, увеличилось с 185 до 210 мг/кг почвы (НСР₀₅ = 18,5).

Системы обработки почвы, различающиеся по способу и глубине, обеспечивали различное распределение пожнивно-корневых остатков в обрабатываемом слое почвы, а также разные условия для протекания биохимических процессов их превращения. За 29 лет функционирования полевого опыта и внесения в среднем за год 5,7 т/га навоза (40 т/га в паровом поле один раз за ротацию севооборота) и минеральных удобрений в дозе N₄₅P₃₀K₃₀ (ежегодно) запасы гумуса в пахотном слое дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при отвальной системе обработки увеличились на 3,56 т/га, а при менее интенсивных (плоскорезная и мелкая) - на 7,08 и 6,74 т/га, соответственно, по сравнению с исходными запасами, которые составляли 57,1 т/га.

Для характеристики биологической активности почвы нами был использован экспресс-метод Т.В. Аристовской, основанный на скорости разложения мочевины, внесенной в почву (табл. 2).

Таблица 2. Биологическая активность почвы по скорости разложения мочевины

Анализ полученных данных свидетельствует о более активной работе почвенных микроорганизмов по отвальной и комбинированной системам обработки почвы. По ним скорость разложения мочевины с увеличением рН на единицу составила 3,6 и 3,7 часа. По плоскорезной системе обработки процесс разложения мочевины проходил медленнее и равнялся 3,9 часа, еще менее активно микроорганизмы работали по мелкой системе обработки почвы - 4,2 часа. Полученные данные согласуются с агрофизическими свойствами почвы.

Большое значение для растений имеет наличие нитратного азота в зоне расположения корневой системы. В исследованиях отмечено некоторое увеличение содержания нитратного азота по отвальной системе обработки почвы (табл. 3).

Таблица 3. Содержание нитратного азота (мг/кг) в пахотном слое почвы в фазу колошения озимых

Полученные данные говорят о большем содержании нитратного азота в паровом поле, что объясняется отсутствием потребления его культурными растениями. В разрезе культур можно отметить лучшую нитрифицирующую способность на посадках картофеля, где почва поддерживалась в рыхлом состоянии. Менее эффективно процесс нитрификации проходил на озимых культурах и клевере. Это связано со значительным уплотнением почвы в этих полях. Из изучаемых систем обработки почвы несколько выше содержание нитратного азота оказалось по отвальной обработке, а минимальное - по мелкой.

В полевом севообороте проводились наблюдения за видовым и количественным составом сорняков и их биомассой. Было изучено действие систем обработки почвы и разных гербицидов на сорный компонент агрофитоценоза. В посевах присутствовали как малолетние, так и многолетние сорняки, преобладающими были: просо куриное (Echinуchloa crusgбlli L.), марь белая (Chenopodium album L.), пикульник ладанниковый (Galeopsis ladanum L.), горец шероховатый (Роlygonum lapathifolium L.), ромашка непахучая (Маtricaria inodora L.), встречались бодяк полевой (Сirsium arvense L.), чистец болотный (Stбchys palъstris L. ), мята полевая (Меntha аrvensis L.). Состав сорного компонента агрофитоценоза насчитывал 8 видов сорных растений, относящихся к четырем эколого-биологическим группам. При этом в среднем по годам 72-84 % от общего количества приходилось на долю яровых, 12-18 % - зимующих и 4-10 % - многолетних сорняков. Таким образом, в посевах сложился малолетне-корнеотпрысковый тип засоренности.

Засоренность посевов возделываемых культур по численности и массе сорных растений различалась, однако общей закономерностью является увеличение числа сорняков по плоскорезной и мелкой системам обработки почвы по сравнению с отвальной. В среднем по культурам севооборота, при учете засоренности до обработки посевов гербицидами, численность сорняков по плоскорезной и мелкой обработкам была в 1,6 и 1,5 раза больше по сравнению с отвальной.

Учет засоренности посевов перед уборкой показал значительное снижение численности сорняков по вариантам с применением гербицидов. Техническая эффективность на малолетних сорняках составила 57,2-80,0 %, а на многолетних - 50,0-71,4 %, при этом масса сорняков уменьшилась на 71,8-89,0 % (табл. 4).

Таблица 4. Эффективность применения гербицидов в посевах культур севооборота

Из изучаемых факторов повышения плодородия почвы и создания устойчивых агрофитоценозов (обработка почвы, удобрения, гербициды) наиболее значимое влияние на рост, развитие и урожайность возделываемых культур оказали удобрения (28,8%), менее - гербициды (8,6%) и системы обработки почвы (4,6%) (табл. 5).

В среднем по культурам севооборота плоскорезная система обработки почвы обеспечила прибавку урожая по сравнению с отвальной (контроль) на 0,08 т/га. Комбинированная система обработки почвы дала прибавку урожая 0,05, а мелкая - снижение 0,40 т/га (НСР₀₅ = 0,05). Совместное применение удобрений и гербицидов в среднем по культурам севооборота и системам обработки почвы обеспечило прибавки урожая 1,36-1,56 т/га (НСР₀₅ = 0,15). Наибольший эффект от комплексного применения удобрений и гербицидов получен по плоскорезной и отвальной системам обработки почвы.

Таблица 5. Зависимость урожайности (т/га) культур севооборота от различных агротехнологий

Расчет экономической эффективности показал снижение производственных затрат по ресурсосберегающим (плоскорезной и мелкой) обработкам на 0,6-0,9 тыс. руб/га, или на 3,8-5,7 %, по сравнению с отвальной. С экономической точки зрения наименее затратной является мелкая система обработки почвы. Наиболее высокий чистый доход в севообороте обеспечила плоскорезная система обработки почвы в комплексе с применением удобрений и гербицидов - 35,3 тыс. руб/га, или на 6,6% больше, чем по отвальной.

Минимальные энергетические затраты на технологию возделывания культур были в вариантах мелкой обработки, где они составили 18,1, и плоскорезной - 18,4 ГДж/га. Затраты совокупной энергии по отвальной и комбинированной системам обработки были выше на 11,0 и 11,5 %. Комплексное использование удобрений и гербицидов значительно увеличивало содержание валовой энергии в урожае по всем системам обработки почвы: до 48,7-52,4 ГДж/га. Наиболее высокий коэффициент энергетической эффективности получен по плоскорезной (2,16) и мелкой (2,05) системам обработки, что подтверждает их высокую энергетическую эффективность.

Выводы

агротехнология севооборот полевой

1. Изучаемые системы обработки оказали влияние на агрофизические свойства почвы. Большая плотность пахотного слоя (1,35 г/см³) и твердость (12,0 кг/см²) отмечены по мелкой обработке.

2. В среднем по культурам севооборота запасы продуктивной влаги по плоскорезной обработке почвы были выше на 1,8 мм, а по мелкой - на 1,4 мм по сравнению с отвальной.

3. Приемы обработки почвы с меньшей глубиной (мелкая) и без оборачивания пахотного слоя (плоскорезная) увеличивали засоренность посевов в 1,5 и 1,6 раза по сравнению с отвальной. Техническая эффективность от применения гербицидов на малолетних сорняках составила 57,2-60,0 %, а на многолетних - 50,0-71,4 %.

4. Комплексное применение удобрений и гербицидов по фону различных систем обработки почвы способствовало получению максимальных прибавок урожайности: в среднем по культурам севооборота - 1,36-1,56 т/га.

Список использованных источников

1. Казаков Г.И., Авраменко Р.В., Марковский А.А. Земледелие в среднем Поволжье. - М.: Колос. - 2008. - С. 70-84.

2. Еськов А.И., Русакова И.В. Повышение эффективности использования растительных остатков в ресурсосберегающих технологиях // Совершенствование научных основ, технологий производства и применения органических удобрений (1996-2011 гг.). - Владимир. - 2013. - С. 506-512.

3. Лукин С.М. Экологические проблемы производства и применения органических удобрений в земледелии России // Экологические проблемы использования органических удобрений в земледелии. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Владимир. ФГБНУ ВНИИОУ, 8-10 июля 2015 г. - С. 19-28.

4. Юмашев Х.С., Брагин В.Н. Использование соломы для восполнения запасов органического вещества почвы в земледелии Челябинской области // Экологические проблемы использования органических удобрений в земледелии. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Владимир. ФГБНУ ВНИИОУ, 8-10 июля 2015 г. - С. 112-122.

5. Кульков В., Данилов А., Шишкин А. Почвозащитная и минимальная обработка чистого пара под озимую рожь в Саратовской области // Главный агроном. - 2013, №7. - С. 9-11.

6. Борин А.А., Коровина О.А., Лощинина А.Э. Обработка почвы в севообороте // Земледелие. - 2013, № 2. - С. 20-22.

7. Борин А.А., Лощинина А.Э. Влияние обработки почвы в комплексе с применением удобрений и гербицидов на урожайность культур севооборота // Земледелие. - 2015, №7. - С. 17-20.

Размещено на Allbest.ru