DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 03.02.2012

Материалы

загрузка...

Основные элементы системы земледелия на черноземах лесостепи Западной Сибири (на примере Тюменской области)

Лазарев Александр Прокопьевич, 03.02.2012

 

на плодородие чернозема

Из-за ежегодно меняющихся условий внешней среды наблюдалась разная интенсивность микробиологических процессов в почве. В её обрабатываемом слое годовая потеря пожнивной измельченной массы донника от разложения колебалась от 57,8 до 80,3%, гороха – 58,5-78,7, кукурузы – 73,0-80,2, пшеницы – 35,6-60,4, озимой ржи – 34,6-65,0, овса – 44,8-71,0, ячменя – 38,2-63,0%.

Разная годовая скорость разложения остатков сельскохозяйственных культур в основном определялась изменениями гидротермических условий осени и весны. В сентябре-октябре, а также апреле-мае, чернозем достаточно увлажнен и активность в нем микробиологических процессов зависела от температурного режима. Между суммой положительных температур в период с сентября по май и процентом убыли измельченной соломы овса в слое почвы 7-15 см коэффициент корреляции равнялся 0,50, озимой ржи – 0,56, пшеницы – 0,76, ячменя – 0,87, надземной измельченной массы донника – 0,72. В почве выявилась слабая корреляционная зависимость процента разложения надземной массы гороха от суммы положительных температур.

В осенние (сентябрь-октябрь) и весенние (апрель-май) месяцы, несмотря на преобладание дней с низкими для жизнедеятельности микроорганизмов температурами, процессы разрушения в почве надземных растительных остатков протекали более усиленно, чем в летние. Объясняется это тем, что в растительных остатках, поступивших в почву, в первую очередь начинают интенсивно подвергаться разложению легкодоступные для микроорганизмов органические соединения.

В общей биомассе растительных остатков, оставляемых полевыми культурами после уборки урожая, доля пожнивных значительно меньше, чем корневых. Почвенные микроорганизмы намного активнее разрушали пожнивные остатки гороха и донника с содержанием азота 2,1-2,5% и величиной С:N 17-20. Интенсивно разрушались пожнивные остатки кукурузы с содержанием азота 1,13% и отношением С:N равным 39. Это связано с тем, что культура в Сибири вызревает в основном до молочно-восковой и реже восковой спелости. Известно, что «молодые» по составу органические компоненты растительных остатков разрушаются быстрее, чем «старые».

Пожнивные остатки зерновых культур (яровая пшеница, овес, ячмень, озимая рожь) с содержанием азота 0,51-0,59% и высоким отношением С:N, изменяющемся в пределах 72-81, разлагались в почве медленнее.

В сроки наблюдений (сентябрь-май и за год) в черноземе корневые остатки большинства культур разлагались медленнее пожнивных. Лишь почти с одинаковой скоростью шло разложение корневых и пожнивных остатков донника. Во все периоды наблюдений с большей скоростью шла минерализация массы корневых остатков овса, гороха, донника, кукурузы и существенно меньшей – яровой пшеницы, ячменя и озимой ржи (рис. 6 и 7).

Рис. 6 – Потери надземной и корневой массы отдельных полевых культур от разложения в черноземе, % от исходной (сентябрьско-майский период 2001-2003 гг.)

Рис. 7 – Потери надземной и корневой массы отдельных полевых культур от разложения в черноземе, % от исходной (2001-2003 гг.)

На основании результатов наших исследований и данных И.И. Синягина, Н.Я. Кузнецова (1979) по выносу растениями химических элементов питания была составлена таблица 8. В ней представлено накопление важнейших элементов питания в растительном веществе отдельных полевых культур, вынос питательных веществ с урожаем основной и побочной продукции, поступление в почву элементов питания с послеуборочными растительными остатками полевых культур.

Таблица 8 – Количество важнейших элементов питания, вовлекаемое в биологический круговорот полевыми культурами, вынос питательных веществ с урожаем и их поступление в почву с послеуборочными растительными остатками

КультураУрожайность, т/гаНакопление важнейших элементов питания в растительном веществе полевых культур, кг/гаВынос элементов питания с урожаем основной в побочной продукции, кг/гаПоступление в почву элементов питания с растительными остатками, кг/га

NР2О5К2ОNР2О5К2ОNР2О5К2ОЯровая пшеница3126,748,4117,092,440,868,734,37,648,3

4166,463,7151,7123,554,491,642,99,360,1Ячмень3111,435,3109,571,128,576,2 40,36,833.3

4141,145,8139,494,838,0101,646,37,837,8Овес3111,350,8114,080,742,666,630 ,68,247,4

4142,566,2142,9107,656,888,834,99,454,1Кукуруза30161,537,4136,6126,030,0 81,035,57,455,6

40211,149,0175,6168,040,0108,043,19,067,6

9 Продуктивность зерновых севооборотов и влияние предшественников на формирование урожайности и качество зерна пшеницы

По выходу кормовых единиц с 1 га (4,1) лучшими были зернопропашные севообороты. Незначительно им уступали зерновые с занятым паром (горохо-овсяной смесью). В нашем опыте за 1979-1998 гг. зернопропашной и зернопаропропашной пятипольные севообороты, насыщенные зерновыми культурами на 60%, завершили четыре ротации. Замена в изучаемых севооборотах одной пшеницы на зернофуражную культуру (овес или ячмень) обеспечила увеличение выхода зерна до 0,2 и кормовых единиц до 0,3 т/га севооборотной площади.

Наибольший выход кормовых единиц обеспечили пятипольные севообороты с занятым паром, а больше зерна получили от севооборота с чистым паром. Причем лучшим оказался вариант севооборота со следующим набором культур: чистый пар, озимая рожь, пшеница, кукуруза, ячмень. Для возделываемых зерновых культур лучшими предшественниками являлись чистый пар, кукуруза на силос, однолетние травы, горох, а из зерновых предшественников – овёс.

Исследования 2001-2005 гг. показали, что средняя урожайность яровой пшеницы, идущей после чистого пара равнялась 4,23 гороха – 3,55 озимой ржи – 3,4 горохо-овсяной смеси – 3,27, пшеницы – 3,09 и кукурузы – 3,06 т/га. Предшественники влияли по-разному и на качество зерна. Оно характеризовалось лучшим качеством, когда пшеницу размещали по чистому пару, и ухудшалось при следующем порядке расположения предшественников: однолетние травы, кукуруза, овес, пшеница. В опытах минеральные удобрения повышали содержание белка и клейковины. Основная роль в повышении качества зерна принадлежала азотному удобрению (Захаров А.А., Пшеничный А.Е., 1975, Синягин И.И., Кузнецов Н.Я., 1979).

За 6 лет исследований (2004-2009) от яровой пшеницы сорта Чернява 13, посеянной по чистому пару и гороху на фоне отвальной обработки почвы, часто получали зерно с высоким содержанием клейковины (более 30%), по пшенице, озимой ржи, горохо-овсяной смеси преимущественно среднее (26,9-29,8%). В зерне пшеницы, выращиваемой бессменно, содержание клейковины было в основном от ниже среднего до среднего (20,3-28,4%).

10 Экономическая и биоэнергетическая оценка севооборотов и применяемых в них систем основной обработки почвы

За 1979-1998 гг. от культур пятипольных севооборотов с занятым паром (однолетние травы-озимая рожь-кукуруза-пшеница-пшеница; однолетние травы-озимая рожь-кукуруза-пшеница-овес; однолетние травы-озимая рожь-кукуруза-пшеница-ячмень) с 1 га севооборотной площади получили наибольший выход кормовых единиц (3,6-3,9 т) и валовой энергии (110,91-119,37 ГДж). От культур севооборотов с чистым паром ( чистый пар-озимая рожь-пшеница-кукуруза-пшеница; чистый пар-озимая рожь-пшеница-кукуруза-ячмень) выход кормовых единиц был ниже (3,1-3,4 т) и сбор биоэнергии составил 105,18-107,81 ГДж. Для расчетов экономической эффективности севооборотов мы использовали цены реализации урожая сельскохозяйственных культур и затраты труда и средств, которые сложились в 2010 году.

За 20 лет (с 1985 по 2004 гг.) в зернопаропропашном севообороте (чистый пар-озимая рожь-яровая пшеница-кукуруза-яровая пшеница) подсчитали экономическую эффективность семи изучаемых систем основной обработки чернозема. Из них с ежегодной отвальной обработкой почвы на глубину 20-22 см были связаны наибольшие затраты труда и материально-денежных средств. Но этот вариант обработок обеспечивал для данного севооборота хороший выход зерна и кормовых единиц, а также наибольшую сумму чистого дохода (табл. 9). Равное действие со вспашкой на продуктивность культур изучаемого севооборота и на рентабельность затрат оказала отвально-безотвальная система обработок.

Таблица 9 – Экономическая эффективность зернопаропропашного севооборота в зависимости от системы основной обработки почвы, 1985-2004 гг.

Основная обработка почвыПолучено с 1 га севооборотной площадиРентабе-льность, %Себесто-имость 1 т к. ед., руб.Зер-на, тк. ед., тваловой продукции, руб.прямых затрат, руб.чистого дохода, руб.Вспашка на глубину 20-22 см – ежегодно1,93,313253,705542,107711,60139,11684,5Сочетание мелкой обработки БДТ-3 и вспашки1,83,213058,545467,987590,56138,81682,4Вспашка под кукурузу, безотвальная обработка под остальные культуры1,83,212943,585478,337465,2136,31706,6Сочетание безотвальной обработки и вспашки на глубину 20-22 см1,93,313192,025502,957689,07139,71677,7Плоскорезное рыхление КПЭ-3,8 на глубину 12-14 см – ежегодно1,83,112313,325365,486947,84129,51753,4Сочетание вспашки на глубину 28-30 см и плоскорезного рыхления на 12-14 см18,33,212963,175462,627500,55137,31696,5Вспашка под кукурузу, плоскорезное рыхление на 12-14 см под остальные культуры18,23,212881,895423,057458,84137,51694,7Остальные системы основной обработки почвы в зернопаропропашном севообороте в основном незначительно уступали вспашке (она являлась контролем) по количеству получаемой растениеводческой продукции и экономической эффективности.

Следует указать, что ежегодная плоскорезная обработка почвы, хотя и сокращала прямые затраты на возделывание сельскохозяйственных культур, но несколько снижала их урожайность.

На варианте опыта, где применяли эту обработку, получена самая низкая рентабельность затрат и более высокая себестоимость 1 т кормовых единиц. При чередовании плоскорезной обработки со вспашкой увеличивался выход зерна и кормовых единиц в севообороте, возрастала величина чистого дохода и снижалась себестоимость 1 т кормовых единиц.

Наши исследования также показали, что в тех севооборотах, в наборе культур которых есть однолетние травы и озимая рожь, рационально применять ресурсосберегающие системы обработки почвы (кроме ежегодной плоскорезной). Они снижают расходы горючего, сокращают прямые затраты и позволяют получить чистый доход от реализации продукции культур севооборотов одинаковый со вспашкой или даже несколько больший (рис. 8).

Рис. 8 – Величина среднегодового чистого дохода (тыс. руб./га) в зависимости от применения систем основной обработки чернозема в пятипольных севооборотах (2005-2009 гг.).

ВЫВОДЫ

1. Уровень влагообеспеченности чернозема в период фаз роста и развития пшеницы кущения-выхода в трубку-колошения сильно влиял на величину урожайности. При колебании в слое почвы 0-20 см запасов доступной влаги в засушливые годы в основном от 5 до 20 мм, пшеница формировала урожайность зерна в пределах 1,1-1,8 и реже выше, а при запасах влаги 18-41 мм от 3,5 до 5,1 т/га.

2. В вегетационные периоды с гидротермическим коэффициентом 2,0-2,1 в черноземе влажность приближалась к уровню наименьшей влагоемкости (НВ). Но такой режим увлажнения не обеспечивал благоприятных условий для возделываемых растений пшеницы, и они давали урожайность зерна часто ниже 3 т/га. В течение вегетационного периода 1997 года в черноземе для растений пшеницы складывался оптимальный водный режим. В слое почвы 0-20 см запасы доступной влаги колебались от 18 до 35 мм (от 58 до 79% НВ) и позволили яровой пшенице по предшественнику кукурузе сформировать максимальную урожайность зерна – 5,1 т/га.

3. Из-за засушливых условий весны и начала лета яровая пшеница предъявляла определенные требования к структурному состоянию почвы. Между урожайностью зерновой культуры по двум предшественникам (кукурузе и пшенице) и суммой структурных фракций размером 0,25-10 и 1-3 мм, а также коэффициентом структурности слоя почвы 0-20 см прослеживалась положительная корреляционная связь средней степени. В почве, благодаря хорошей оструктуренности, определилась оптимальная плотность. Она находилась в отрицательной корреляционной связи с содержанием гумуса, суммой послеуборочных растительных остатков зерновых культур, коэффициентом структурности.

4. В засушливые годы (за май-август ГТК не превышал 1), когда масса сорняков не достигала 5% от общей биомассы посевов пшеницы, ее среднегодовая урожайность на вариантах опыта была высокой и в среднем составила 3 т/га. При увеличении массы сорняков до 5-15 и 5-30% происходило значительное и почти одинаковое снижение урожайности на 0,8 т /га.

В благоприятные годы по увлажнению наибольший среднегодовой сбор зерна пшеницы (2,9 т/га) получили при удельной массе сорняков до 15%. Дальнейшее их увеличение до 15-30 и 30-50% обусловливало незначительное падение урожайности – на 0,1 и 0,3 т/га.

5. В посевах кукурузы вредоносность сорняков в большей мере связана не с их численностью, а с массой. Когда доля сорняков в биомассе посевов возделываемой культуры достигала 17,5%, то ее урожайность существенно снижалась. Между долей сорняков (в %) в биомассе посевов кукурузы и ее урожаем устанавливалась отрицательная корреляционная связь средней степени (r = -0,45).

6. В обрабатываемом тяжелосуглинистом обыкновенном черноземе прослеживается высокая целлюлозолитическая активность. Она находится в определенной зависимости от количества влаги и нитратного азота. На интенсивность микробиологических процессов оказывают влияние и возделываемые культуры. Целлюлоза более интенсивно разрушается под кукурузой, слабее – под посевами пшеницы и на участке чистого пара, замедленно – под посевами озимой ржи и однолетних трав. Только при высокой биологической активности микроорганизмов, когда под их воздействием разложение льняной ткани за 90 суток превышает 40%, начинает проявляться их существенное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур.

7. В черноземной почве от внесения измельченной соломы зерновых культур снижалась численность микроорганизмов, усваивающих минеральные и органические формы азота. При совместном внесении соломы и минеральных удобрений количество почвенной микрофлоры значительно увеличивалось. Это свидетельствовало о том, что минеральные удобрения улучшают условия для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и способствуют усилению микробиологических процессов разложения соломы.