На правах рукописи

УДК 631.874:631.581

Цветков Дмитрий Петрович

Влияние сидеральных паров на плодородие светло-серых

лесных почв и продуктивность звена севооборота

в Волго-Вятском регионе

Специальность 06.01.01. – общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Балашиха - 2012

Работа выполнена на кафедре земледелия Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии в 2008-2011 годах.

доктор сельскохозяйственных наук,

Научный руководитель:

Заикин Вильямс Павлович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, Кузнецова Елена Ивановна доктор сельскохозяйственных наук, Лошаков Владимир Григорьевич Нижегородский научно-исследовательский

Ведущая организация:

институт сельского хозяйства Россельхозакадемии

Защита состоится 15 февраля 2012 года в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.056.05 при ФГОУ ВПО «Российский государственный аграрный заочный университет» по адресу 143900, Московская область, г. Балашиха, ул. Юлиуса Фучика, д. 1; тел./факс 521-51-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Российский государственный аграрный заочный университет»

Автореферат разослан «13» января 2012г.

С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайте Российского государственного аграрного заочного университета: www.rgazu.ru, и на сайте Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации: www.vak.ed.gov.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат сельскохозяйственных наук, Е.Н. Закабунина

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Все более важным становиться сохранение и повышение почвенного плодородия земель сельскохозяйственного назначения, так как наблюдаются высокие темпы его снижения. Это связано и с все большим сокращением количества органических удобрений вносимых на 1 га пашни, и с возрастающей интенсификацией растениеводства. Темпы воспроизводства плодородия почвы несравнимо малы с темпами его снижения.

Кроме этого, важной становиться проблема сохранения почвенного плодородия при условии высокодоходного производства растениеводческой продукции. Проблема осложняется постоянно растущими ценами на минеральные удобрения, средства химической защиты растений и энергоносители, при низких темпах роста рыночных цен на зерно.

В связи с этим, особенно актуальной является разработка и совершенствование в системе земледелия на серых лесных почвах Нечерноземья рациональных приемов сидерации.

Цель и задачи исследований. Изучить влияние сидеральных паров и других предшественников озимой пшеницы на ее урожайность, продуктивность звена севооборота и элементы плодородия, и выявить наиболее эффективные приемы сидерации.

Для достижения цели решались следующие задачи:

- изучить влияние сидеральных паров, в сравнении с черным и занятым, на изменение показателей плодородия почвы;

- оценить влияние приемов сидерации на засоренность посевов;

- определить урожайность озимой пшеницы и продуктивность звена севооборота при использовании сидерального клеверного и вико-овсяного пара;

- определить экономическую и энергетическую эффективность возделывания озимой пшеницы и звена севооборота по различным видам паров;

- дать практические рекомендации производству.

Научная новизна. Впервые в Нижегородской области изучено сравнительное влияние черного, сидерального и занятого клеверного, сидерального и занятого вико-овсяного паров на урожайность районированного в Нижегородской области сорта озимой пшеницы Московская 39, и продуктивность звена севооборота на светло-серых лесных почвах.

Практическая значимость. Установлено, что клевер луговой на корм и сидерацию является наиболее эффективным предшественником озимой пшеницы, обеспечивающий воспроизводство плодородия светло-серых лесных почв Волго-Вятского региона и позволяющий иметь наибольший выход продукции в звене севооборота.

На основании результатов исследований даны практические рекомендации производству по использованию в качестве сидератов клевера лугового и викоовсяной смеси. Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре земледелия Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии при изучении раздела по севооборотам.

Положения, выносимые на защиту:

1. Использование в качестве сидерата в занятом пару под озимую пшеницу клевера лугового позволяет более эффективно оптимизировать пищевой, биологический и водный режим, а так же улучшать агрофизические свойства почвы по сравнению с этими показателями по сидеральному вико-овсяному пару.

2. Влияние сидеральных паров на агрофитоценозы и степень засоренности озимой пшеницы.

3. Использование клевера лугового на сидерат и на корм, под озимую пшеницу, с целью повышения продуктивности звена севооборота.

4. Экономическая и энергетическая оценка возделывания озимой пшеницы по различным предшественникам и в целом звена севооборота.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-практических конференциях: в 2010 году в г. Н.Новгород «Ресурсосберегающие технологии и технические средства в агропромышленном комплексе»; в 2010 году в г. Чебоксары «Биологические и экологические проблемы земледелия Поволжья»; в 2011 году в г. Н.Новгород «Земледелие и его ресурсное обеспечение в современных условиях»; в году в г. Н.Новгород «Нетрадиционные источники и приемы организации питания растений».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ, в том числе одна статья в журнале «Земледелие», указанном в перечне ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 165 страницах компьютерного текста. Состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, списка литературы, включающего наименований (из них 18 иностранных) и 9 приложений. Работа содержит таблиц, 1 рисунок.

Условия и методика проведения исследований Исследования по изучению влияния сидеральных паров на урожайность озимой пшеницы и почвенное плодородие проводили в стационарном полевом опыте в семипольном севообороте со следующим чередованием культур: 1. Пар черный, занятый вико-овсяной на сидерацию и зеленый корм; 2. Озимая пшеница; 3. Яровая пшеница; 4. Яровая пшеница с подсевом клевера лугового; 5. Клевер (на зеленый корм и сидерат); 6.

Озимая пшеница; 7. Яровая пшеница.

Схема опыта представлена в таблице 1.

Почва опытного участка светло-серая лесная легкосуглинистая, развившаяся на лессовидных суглинках, содержание гумуса – 1,84%, подвижного фосфора – 283,83 мг/кг, подвижного калия – 109,0 мг/кг почвы, рН солевой вытяжки - 5,16. Содержание физического песка - 71,73%; содержание физической глины - 28,27%.

Контролем в опыте служил вариант, где предшественником озимой пшеницы был черный пар.

Черный пар Вико-овсяная смесь на сидерат, глубина Озимая Яровая запашки 16 см (в/овес сидерат, 16 см) пшеница пшеница Вико-овсяная смесь на сидерат, глубина Озимая Яровая запашки 11см (в/овес сидерат, 11 см) пшеница пшеница Вико-овсяная смесь на зеленый корм Озимая Яровая Укосная масса вико-овсяной смеси на Озимая Яровая сидерат (укосный в/овес сидерат) пшеница пшеница В годы исследований был острозасушливым 2010 год, когда наблюдались атмосферная и почвенная засухи, а так же суховеи, что отрицательно сказывалось на развитии озимой пшеницы. Зимний период 2009-2010 года был отмечен таким агрометеорологическим явлением как вымерзание. А зимой 2010-2011 года отмечалось выпревание озимых культур и многолетних трав.

Повторность полевых опытов 4-х кратная, размещение полей систематическое. Из удобрений в севообороте вносили солому, измельчаемую и разбрасываемую при уборке зерновым комбайном, и сидераты.

Агротехника подготовки черного пара: первую обработку почвы проводили осенью сразу после предшествующей культуры, и представляла она из себя лущение стерни на глубину 8-10 см с последующей культурной зяблевой вспашкой на глубину пахотного слоя через 2-3 недели. Весной, после поспевания почвы, проводили боронование с целью предотвращения непроизводительных потерь влаги из почвы. Далее по мере прорастания сорняков и появления корки (после выпадения осадков) в черном пару проводили 7 культиваций с боронованием на глубину: 6-8; 6-8; 8-10; 5-6; 10-12;

6-8; 5-6 см.

Агротехника занятых паров: клевер луговой высевали под покров яровой пшеницы сеялкой СЗТ-3,6 одновременно с севом покровной культуры. Весной, на клевере луговом, второго года жизни проводили боронование.

Клевер луговой на корм скашивали косилкой КС-2,1 в фазу бутонизации цветение. Сразу после уборки трав проводили вспашку на полную глубину пахотного слоя. Клевер на сидерат скашивали перед началом фазы бутонизации, и после высыхания зеленой массы через 3-10 дней запахивали.

Вико-овсяную смесь возделывали по зяби, весной перед посевом проводили боронование почвы и предпосевную культивацию. После посева поле прикатывали. Вико-овсяную смесь запахивали в фазу бутонизации – цветение на глубину 16 и 11см. На зеленую массу вико-овсяную смесь так же скашивали в фазу бутонизации - цветение. Кроме этого на одну делянку с паровой обработкой почвы переносили скошенную зеленую массу вико-овсяной смеси и так же запахивали на глубину 11 см.

Занятый пар и участки после сидератов для подготовки почвы к посеву озимой пшеницы по мере необходимости обрабатывали дисковой бороной БДС-3,0, а затем перед посевом озимой пшеницы культиватором.

Агротехника озимой пшеницы: посев озимой пшеницы проводили сеялкой CЗУ-3,6. Весной проводили боронование посевов озимой пшеницы.

Агротехника яровой пшеницы: система зяблевой обработки после стерневых культур заключалась в лущении стерни на глубину 8-10 см сразу после уборки, и культурной зяблевой вспашки на глубину 18-20 см, через 2- недели после лущения. Весной, проводили боронование. Для подготовки почвы для сева яровой пшеницы проводили культивацию на глубину 5-6 см.

Посев яровой пшеницы проводили сеялкой CЗУ-3,6.

Размер опытных делянок был равен 122,5 м, а учетная 66 м.

Методика проведения исследований в опытах была общепринятой.

Учеты проводили в 4-х кратной повторности.

Определение агрохимической характеристики почвы, под озимой пшеницей, проводили в основные фазы развития – фаза полных всходов (в период после посева), в фазе кущение весной, и перед уборкой, отбирая средний смешанный образец на глубину пахотного слоя (0-30 см), при этом почву брали в 5 точках (конвертным способом) по каждому варианту со всех повторений.

Агрохимические показатели определяли: подвижный фосфор и калий – по А.Т. Кирсанову, ГОСТ 26207-84 с последующим калориметрированием фосфора на ФЭК-56М и определением калия на пламенном фотометре по ГОСТу 26210-84, нитратный азот определяли колориметрическим методом с дисульфофеноловой кислотой, гумус – по И.В. Тюрину ГОСТ 26213-84.

Влажность почвы определяли методом термического высушивания образцов почвы, отобранных до глубины 1 м, через каждые 10 см в 4-х кратной повторности на озимой пшенице – осенью по всходам, весной в фазе кущение и перед уборкой.

Плотность сложения почвы изучали методом взятия почвенных проб в ненарушенном состоянии патроном, объемом 754 см, в 4-х кратной повторности в слое 0-20 см.

Сравнительную водопрочность почвенных агрегатов размером 3-5 мм определяли по методу Н.И. Саввинова.

Засоренность посевов озимой пшеницы сорняками определяли в период полных всходов, в фазу кущения весной и перед уборкой. В начале вегетации учет сорняков проводили количественным, а в конце вегетации – по количеству и по массе с изучением видового состава сорных растений.

Биологическую активность почвы определяли методом аппликаций (Воробьев и др., 1967). Закладку льняных полотен проводили на глубину 0- см. Экспозиция составляла 50 дней. После тщательной отмывки и сушки полотна, определяли его массу на технических весах.

Учет органической зеленой массы сидератов делали на учетных площадках размером 1 м в 4-х кратной повторности.

Количество корневых остатков сидеральных культур и культур занятого пара в слое 0-30 см определяли посредством выбирания корней из монолитов площадью 0,25 м.

Уборку зерновых проводили прямым комбайнированием Сампо-2,2. Учет урожая зерновых культур проводили на всех повторениях и вариантах опыта со всей площади учетной делянки. При учете урожая зерна отбирали пробы на влажность и засоренность, и на основе их определения, проводили перерасчет урожайности с 1 га на чистое зерно при 14 % влажности.

Статистическую обработку полученных данных выполняли на ПК с использованием надстройки к Microsoft Office Excel – AgcStat, разработанной группой моделирования Ставропольского НИИСХ (Гончар-Зайкин, Чертов, 2003).

Расчет экономической эффективности производили по технологическим картам и нормативным справочникам.

Биоэнергетическую эффективность определяли по методике В.М.

Володина (1989) по оценке эффективности системы земледелия на биоэнергетической основе.

Поступление органического вещества в почву с сидератами Количество органического вещества клевера лугового, запаханного под озимую пшеницу, по годам варьировало от 34,3 до 44 т/га (табл. 2).

накапливаемого клевером и вико-овсяной смесью, т/га Зеленая масса вико-овсяной смеси + корни Корни и поукосные остатки вико-овсяной смеси Наибольшее количество органической массы (корни и надземная часть) обеспечивал клевер луговой. В среднем за три года вико-овсяной смеси было запахано в почву меньше на 12 т/га или на 31,6%, чем в сидеральном клеверном пару.

В среднем за 3 года клевер луговой обеспечивал накопление наибольшего количества воздушно-сухой массы – 10,3 т/га (в т.ч. корни и поукосные остатки 1,8 т/га). Воздушно-сухая масса вико-овсяной смеси составляла 65% от массы клевера лугового.

Количество воздушно-сухого вещества поступившего в почву при запашке Зеленая масса вико-овсяной смеси + Корни и поукосные остатки вико-овсяной О биологической активности почвы судили по степени разложения льняного полотна. В среднем за 3 года исследований, наименьшая биологическая активность почвы (табл. 4) под озимой пшеницей была по черному пару (22,1%), тогда как сидераты обеспечивали ее возрастание: до 68,4% по клеверу на сидерат; и до 66,3%, 48% по вико-овсяной смеси, запаханной на 11 и 16 см соответственно.

Влияние предшественника на разложение льняного полотна в почве под Предшественник озимой пшеницы - при расчете НСР05 значения преобразовывались (Доспехов, 1985), т.о. различия существенны между: черным паром и клевером на сидерат, черным паром и вико-овсяной смесью на сидерат при глубине запашке 16 см и 11 см;

- при расчете НСР05 значения преобразовывались (Доспехов, 1985), т.о. различия существенны между: черным паром и клевером на сидерат, а так же клевером на зеленый корм, черным паром и вико-овсяной смесью на сидерат при глубине запашки 11 см, чистым паром и вико-овсяной смесью на корм;

- при расчете НСР05 значения преобразовывались (Доспехов, 1985), т.о. различия существенны между черным паром и всеми изучаемыми предшественниками кроме укосной массы вико-овсяной смеси.

Несколько выше, чем по черному пару, в почве под озимой пшеницей, биологическая активность отмечалась по предшественникам, где использовали либо надземную часть вегетативной массы (укосная масса вико-овсяной смеси - 23,5%), либо корни и поукосные остатки (клевер – 46,4%, вико-овсяная смесь – 31,8%).

Запашка одной только зеленой массы, или только корней и поукосных остатков вико-овсяной смеси в разные годы не одинаково влияла на изменение интенсивности биологических процессов в почве в сравнении с черным паром.

В сильно засушливом 2010 году эти приемы вели к увеличению разложения льняной ткани, а в 2009 и 2011 гг. или не происходило увеличения распада льняной ткани, или даже в 2011 году наблюдалось уменьшение разложения ткани в варианте, где заделывали в почву корни и поукосные остатки викоовсяной смеси.

В среднем за период исследований, укосный способ использования викоовсяного сидерата способствовал снижению числа сорных растений в посеве озимой пшеницы в фазу полных всходов (табл. 5). При этом такого же уровня засоренности озимой пшеницы достигал вариант с черным паром. Самая высокая засоренность озимой пшеницы в фазу полных всходов отмечается по предшественнику – клевер луговой на корм, и составляет 64 шт/м2, что выше на 88%, чем по черному пару. Наибольшая засоренность многолетниками была при использование клевера лугового на сидерат (12 шт/м2).

Влияние предшественника на засоренность озимой пшеницы Предшественник озимой Перед уборкой озимой пшеницы возрастало количество сорняков, по сравнению с черным паром, в вариантах с использованием вико-овсяной смеси на сидерат, запаханной на 16 и 11 см (на 5,3-18,7%) и вико-овсяной смесью на корм (на 12%). Наибольшая засоренность озимой пшеницы многолетними сорняками, в среднем за три года, в период перед уборкой отмечается по викоовсяной смеси на корм (43 шт/м2), а наименьшая по клеверу на сидерат ( шт/м2). Общая засоренность по клеверу на сидерат и на корм, в сравнении с черным паром, была ниже на 16-20%.

В среднем за 3 года, сорняки накапливали массу естественной влажности от 160,8 г/м2 по черному пару до 178,0 - 220,6 г/м2 по остальным изучаемым предшественникам. Данная зависимость отражается и по массе сорняков в воздушно-сухом состоянии. Таким образом, можно выделить черный пар как предшественник озимой пшеницы, лучше подавляющий развитие и формирование вегетативной массы сорняков, чем прочие изучаемые предшественники.

Плотность сложения почвы под озимой пшеницей Клевер на сидерацию и вико-овсяная смесь на сидерацию (при вспашке на 16 см) способствуют снижению плотности сложения светло-серой лесной почвы в фазе полных всходов озимой пшеницы на 0,1 г/см3 или на 7,8%, по сравнению с почвой под озимой пшеницей по черному пару (табл. 6).

К весне (фаза кущения) плотность сложения почвы по вариантам выравнивается, а к уборке становиться значительно выше в почве под озимой пшеницей по черному пару.

Влияние предшественника на плотность сложения почвы Изучение сравнительной водопрочности почвенных агрегатов (размером 3- мм) в почве под озимой пшеницей показало (табл. 7), что все предшественники, где запахали органическую массу, позволяют повысить сравнительную водопрочность почвенных агрегатов по сравнению с черным паром.

Вико-овсяная смесь на сидерат, запаханная на глубину 11 см, клевер на корм и клевер на сидерат имели самые высокие значения сравнительной водопрочности почвенных агрегатов.

Влияние предшественника на сравнительную водопрочность почвенных Запасы влаги в слое почвы 0-30 см и 0-50 см в фазу полных всходов озимой пшеницы в большей степени зависели от увлажнения второй половины лета.

Так, даже в условиях острозасушливого 2010 года, за счет осадков выпавших в конце августа, произошло выравнивание влажности почвы до уровня черного пара по всем предшественникам в слое почвы 0-30 см (табл. 8).

Запасы продуктивной влаги в слое почвы 30 и 50 см под озимой пшеницей в Предшественник Черный пар Клевер сидерат Клевер корм