На правах рукописи

ПАРНОВА Татьяна Ивановна

ВЛИЯНИЕ МНОГОЛЕТНЕГО ПРИМЕНЕНИЯ РАЗНЫХ ПО

ИНТЕНСИВНОСТИ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ, УДОБРЕНИЙ И

ГЕРБИЦИДОВ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ГЛЕЕВАТОЙ

ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР

Специальность 06.01.01 – общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Москва 2009

Работа выполнена на кафедре земледелия ФГОУ ВПО «Ярославская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Смирнов Борис Александрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Хохлов Николай Федорович кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Жиляев Александр Михайлович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»

Защита состоится «30» июня 2009 г. в «14.30» часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.05. при Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, г.Москва, ул. Тимирязевская, д. 49., Ученый совет.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан «14» мая 2009 года и размещен на сайте университета www.timacad.ru Учёный секретарь диссертационного совета Н.Н. Лазарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Высокая энергозатратность системы отвальной обработки почвы и невозможность проведения её в классическом варианте в производственных условиях определяет необходимость минимализации, что в системе основной обработки должно стать основой комплексного экологоландшафтного подхода к разработке систем земледелия нового поколения базирующихся на принципах энергосбережения и экологической сбалансированности. При этом минимализация обработки в контексте энергосбережения ни в коей мере не должна восприниматься как упрощение, что может быть причиной увеличения засоренности посевов, привести к деградации почвы, снижению продуктивности полевых культур и экологическим проблемам.

В настоящее время необходимо уточнить критерии допустимого уровня минимализации (периодичность проведения отвальной обработки в севообороте во времени) в зависимости от условий, которые могут лимитировать урожайность культурных растений и определять динамику показателей почвенного плодородия. При этом особое внимание следует уделить физическим свойствам почвы в связи с высокой их вариабельностью во времени. Особенно это актуально на дерново-подзолистых глееватых почвах, которые только в Ярославской области занимают 16,3% от всех пахотных угодий, и где влажность почвы во многом определяет эффективность механической обработки и направленность изменений ее агрофизического состояния.

Неоднозначность обобщенных результатов научных исследований по способам заделки минеральных удобрений как отдельно, так и совместно с соломой и почти полное их отсутствие по действию и последействию гербицидов на агрофизические показатели плодородия почвы требует детального изучения данных вопросов и выработки рекомендаций по оптимизации их использования.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось определение многолетнего влияния разных по интенсивности систем обработки, удобрений, действия и последействия гербицидов на динамику агрофизических показателей плодородия дерново-подзолистой глееватой почвы и урожайность полевых культур.

В связи с этим предусматривалось решение следующих задач:

1. Изучение многолетнего действия и взаимодействия разных систем обработки (включая систему поверхностно-отвальной, разработанную на кафедре земледелия ФГОУ ВПО ЯГСХА), удобрений и гербицидов на:

1.1 содержание органического вещества в почве;

1.2 агрофизические показатели плодородия почвы (структура почвы и ее водопрочность, плотность сложения, сопротивление пенетрации, пластичность).

2. Изучение роли агрофизических показателей плодородия в формировании продуктивности культурных растений.

3. Изучение характера связи между влажностью почвы и ее агрофизическими показателями.

4. Изучение уровня адаптивности ячменя, озимой тритикале и вико-овсяной смеси к данному элементу агроландшафта и используемым технологиям выращивания.

5. Провести хозяйственную и экономическую оценку перспективных технологий производства продукции полевых культур и энергетическую оценку систем отвальной и поверхностно-отвальной обработки почвы.

Научная новизна. Впервые в Центральном районе Нечерноземной зоны России на дерново-подзолистой глееватой среднесуглинистой почве было изучено многолетнее влияние разных по интенсивности систем обработки, удобрений, действия и последействия гербицидов на агрофизические показатели плодородия и их роль в формировании продуктивности культурных растений. Установлена направленность изменения комплекса агрофизических показателей в зависимости от влажности почвы в период вегетации культурных растений и определены условия их оптимизации при сочетании систем обработки, удобрений и гербицидов.

Практическая ценность работы. Полученные экспериментальные данные позволили обосновать необходимость дифференцированного подхода в чередовании поверхностных и отвальных обработок в системе поверхностноотвальной. Основу данного чередования должны определять не только биологические особенности культуры и динамика сорного компонента, а в отдельные годы, характеризующиеся неблагоприятными условиями, и влажность почвы.

Установлено, что на дерново-подзолистой глееватой среднесуглинистой почве в севообороте зерновой специализации (с насыщением зерновыми 75%) применение системы поверхностно-отвальной обработки на вариантах с внесением соломы с полной нормой минеральных удобрений как по фону действия, так и последействия гербицидов способствует оптимизации условий трансформации органического вещества и накоплению его в почве, улучшению агрофизических показателей плодородия, повышению продуктивности культурных растений при более высокой экономической и энергетической эффективности.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на научных конференциях ФГОУ ВПО ЯГСХА в 2006-2008 гг. и отмечены дипломом на межрегиональной выставке «Инновации. Производство. Рынок» в 2006 году в г.

Ярославле.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объём работы. Основное содержание диссертации изложено на 141 страницах компьютерной верстки, включает 30 таблиц, 74 рисунка и состоит из введения, трёх глав, выводов, предложений производству и приложений. Список использованной литературы включает 225 наименований, среди которых 47 на иностранных языках.

За оказанную помощь в проведении исследований и консультации автор выражает искреннюю благодарность кандидату сельскохозяйственных наук зав.

научно-исследовательской лабораторией ресурсосберегающих технологий в земледелии С.В. Щукину, а также коллективу кафедры земледелия ЯГСХА.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Экспериментальная работа проводилась в 2005-2008 гг. в полевом стационарном многолетнем трёхфакторном опыте, заложенном на опытном поле ЯГСХА в 1995 году методом расщеплённых делянок с рендомизированным размещением вариантов в повторениях. Повторность опыта четырёхкратная.

Почва опытного участка дерново-среднеподзолистая глееватая среднесуглинистая на карбонатной морене. В годы исследований почва пахотного горизонта в среднем содержала: органического вещества – 2,6 %, легкодоступного фосфора – 228,5 мг/кг почвы, обменного калия – 74,6 мг/кг, сумма обменных оснований составляла 19,66, гидролитическая кислотность – 1, мг.экв./100 г почвы, рН солевой вытяжки – 5,86.

В опыте выращивались следующие полевые культуры в чередовании во времени: многолетние травы (1995г) – озимая пшеница (1996г) – однолетние травы (1997г) – ячмень (1998г) – овес (1999г) – однолетние травы (2000г) – озимая рожь (2001г) – однолетние травы (2002г) – озимая рожь (2003г) – однолетние травы (2004г) – ячмень (2005г) – озимая тритикале (2006г) – однолетние травы (2007г) – озимая рожь (2008г). Сорта: Мироновская-808 (озимая пшеница), Ярославская-136 (вика полевая) + Скакун (овес) – однолетние травы, Московский-3 (ячмень), Скакун (овес), Волхова, Валдай (озимая рожь), Антей (озимая тритикале).

Все элементы технологий выращиваемых культур (кроме изучаемых) использовались в опыте рекомендованные для региона.

Схема трёхфакторного (4х6х2) опыта включает 48 вариантов. На делянках первого порядка площадью 756 м2 (54 м х 14 м) изучаются системы обработки почвы, на делянках второго порядка площадью 126 м2 (14 м х 9 м) – удобрения и на делянках третьего порядка площадью 63 м2 (9 м х 7 м) – гербициды.

Схема полевого стационарного трёхфакторного (4х6х2) опыта 1. Отвальная: вспашка на 20-22 см с предварительным лущением на 8-10 см, ежегодно, «О1».

2. Поверхностная с рыхлением: рыхление на 20-22 см с предварительным лущением на 8-10 см 1 раз в 4…5 лет + однократная поверхностная обработка на 6-8 см в остальные 3…4 года, «О2».

3. Поверхностно-отвальная: вспашка на 20-22 см с предварительным лущением на 8-10 см 1 раз в 4…5 лет + однократная поверхностная обработка на 6-8 см в остальные 3…4 года, «О3».

4. Поверхностная: однократная поверхностная обработка на 6-8 см, ежегодно, «О4».

В год закладки опыта (1995) проводилась вспашка плугом ПЛН-3-35 на 20-22 см с предварительным дискованием пласта многолетних трав БДТ-3 на глубину 8-10 см на всех вариантах опыта.

1. Без удобрений, «У1».

2. N30, «У2».

3. Солома 3 т/га, «У3».

4. Солома 3 т/га + N30 (азотное удобрение в расчете 10 кг д.в. на 1 т соломы), «У4».

5. Солома 3 т/га + NPK (норма минеральных удобрений, рассчитанная на планируемую прибавку урожая), «У5».

6. NPK (норма минеральных удобрений, рассчитанная на планируемую прибавку урожая), «У6».

Фактор С. Система защиты растений от сорняков, «Г».

1. Биотехнологическая (без гербицидов), «Г1».

2. Интегрированная (с гербицидами), «Г2».

Технологические приемы осуществлялись: дискование пласта многолетних трав на 8-10 см под озимую пшеницу - тяжёлой дисковой бороной БДТ-3 в агрегате с трактором ДТ-75; вспашка на глубину 20-22 см - плугом ПЛН-3-35, вспашка на глубину 20-22 см с оборотом пласта на 180 о и с рыхлением подпахотного горизонта – плугом ПБС-2 (только в 2004 г. на варианте «О3»); лущение и поверхностная обработка – дисковым лущильником ЛДГ-5А, культивация – культиватором КБМ-4,2НУ, боронование – зубовой бороной БЗТС-1,0, рыхление на 20-22 см – сменными рабочими органами к плугу ПБС-2 – рыхлителями. Все операции осуществлялись в агрегате с трактором МТЗ-82.

Гербициды применялись: 2,4-ДА (40 %) в норме 2,0 кг/га весной в фазу кущения озимой пшеницы (1996г); Раундап – 5,0 л/га за две недели до предпосевной обработки под вико-овсяную смесь по всходам пырея ползучего (10-15 см) (1997г); Гранстар – 15,0 г/га в фазу кущения ячменя (1998г); Раундап – 8,0 л/га при массовом появлении побегов многолетних сорных растений, за 14 дней до предпосевной обработки почвы под вико-овсяную смесь (2004г);

Агритокс – 1,25 л/га – весной в фазу кущения озимой тритикале (2006г). В и 2008 гг. изучалось последействие ранее применявшихся гербицидов.

Содержание гумуса определяли по методу И.В. Тюрина (вариант ЦИНАО) (И.С. Кауричев, 1986); структура почвы анализировалась по методу Н.И. Савинова (сухое просеивание), водопрочность почвенной структуры определялась по методу Н.И. Савинова с использованием прибора И.М. Бакшеева (Б.А. Доспехов, И.П. Васильев, А.М. Туликов, 1977); сопротивление пенетрации почвы измеряли твердомером Ю.Ю. Ревякина (Б.А. Доспехов, И.П. Васильев, А.М. Туликов, 1977); влажность почвы определяли весовым методом (И.С. Кауричев, 1986). Урожайность всех полевых культур учитывали сплошным методом. Для зерновых культур проводился пересчет на абсолютную чистую продукцию и стандартную влажность зерна 14 %. Экономическая и энергетическая оценка перспективных технологий производства продукции полевых культур дана на основании фактических технологических карт, действующих в хозяйствах области, нормативов и цен на продукцию, материалы и энергию, а так же действующих методик (А.В. Шпилько и др., 2001). Для статистической обработки экспериментальных данных использовали программы «STRAZ», «Statistica 6», «Microsoft Excel».

Метеорологические условия 2005 г. можно охарактеризовать как благоприятные для выращивания ячменя. Условия роста и развития озимой тритикале 2005-2006 гг. в зимний период отличались более высокой температурой на глубине узла кущения, что спровоцировало частичную гибель растений от выпревания и мучнистой росы. Вегетационный период 2007 г. характеризовался недостаточным увлажнением в мае-июне, что негативно повлияло на рост и развитие однолетних трав. Погодные условия 2007-2008 гг. были в основном благоприятными для озимой ржи. Жаркая погода во второй декаде июля ускорила созревание культуры на 1-1,5 недели раньше средних многолетних сроков.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние разных по интенсивности систем обработки, удобрений и гербицидов на динамику органического вещества Органическое вещество играет важную роль в формировании агрофизических свойств и урожайности культурных растений. В зависимости от года исследований и выращиваемой культуры выявлена связь между содержанием органического вещества и изучаемыми показателями: в 2005 г. влажностью (R=0,52), плотностью (R=0,40), урожайностью ячменя (R=0,63); в 2006 г. влажностью (R=0,49), фракцией (сухое просеивание) 3 мм (R=0,43), фракцией (мокрое просеивание) > 1-0,25 (R=-0,43); в 2008 г.

влажностью (R=0,70), плотностью (R=-0,41), фракцией (мокрое просеивание) >3 мм (R=0,34), урожайностью озимой ржи (R=0,62).

В среднем за 2005-2008 гг. применение систем энергосберегающей обработки (О2, О3, О4) и, особенно поверхностно-отвальной, способствует увеличению содержания органического вещества на 0,10-0,18% относительно системы отвальной обработки. Внесение удобрений ведет к достоверному увеличению содержания органического вещества по всем изучаемым слоям пахотного горизонта (табл. 1). Наиболее высокие показатели отмечались в верхнем слое на вариантах «Солома+NPK», где увеличение составило 0,38% по сравнению с контролем (У1).