На правах рукописи Чернявский Константин Николаевич

На правах рукописи
Чернявский Константин Николаевич
СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И УДОБРЕНИЯ ПОД ГОРОХ,
ВЫРАЩИВАЕМЫЙ В ЗЕРНОПРОПАШНОМ СЕВООБОРОТЕ
НА ЮГО-ЗАПАДЕ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЁМНОЙ ЗОНЫ
Специальность 06.01.01 – общее земледелие
Автореферат
диссертации на соискание учёной степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Белгород - 2007
2
Работа выполнена в ГНУ «Белгородский научно-исследовательский институт
сельского хозяйства» Россельхозакадемии и на кафедре земледелия и агрохимии ФГОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия»
Научный руководитель – Лауреат Государственной премии РФ в области
науки и техники, заслуженный деятель науки РФ, академик РАСХН, доктор
сельскохозяйственных наук, профессор Котлярова Ольга Геннадиевна
Официальные оппоненты:
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Лазарев Владимир Иванович
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Уваров Геннадий Иванович
Ведущая организация:
ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты
почв от эрозии» Россельхозакадемии
Защита состоится 26 октября 2007 года в 1300 часов на заседании диссертационного совета К 220.004.01 при ФГОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 308503, Белгородская область,
Белгородский район, п. Майский, ул. Вавилова, 1
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия»
Автореферат разослан «_____» сентября 2007 г. и опубликован в сети
Интернет на сайте ФГОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия»: www.bsaa.edu.ru
Учёный секретарь
диссертационного совета,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Н.С. Добудько
3
1. Общая характеристика работы
Актуальность темы. В последние годы при нехватке производственных
ресурсов и нерегулируемом росте цен на энергоносители в хозяйствах отдаётся
предпочтение менее энергозатратным культурам и технологиям. В этой связи
выращивание гороха с высоким содержанием белка при правильном подборе
способа основной обработки почвы и применении обоснованных доз удобрений
позволит эффективно использовать сельскохозяйственные земли при одновременном сохранении и повышении почвенного плодородия.
Цель и задачи исследований. Целью наших исследований являлось
определение действия удобрений на фоне различных способов основной обработки на горох, урожайность и качество продукции с сохранением плодородия
почвы.
Исследования предусматривали следующие задачи:
1. Установить влияние способов основной обработки и удобрений на физические свойства и пищевой режим почвы.
2. Определить количество, видовой состав и массу сорной растительности под влиянием способов основной обработки почвы и удобрений.
3. Оценить действие способов обработки и удобрений на урожайность и
качество зерна гороха, а также азотфиксирующую способность культуры.
4. Определить наиболее экономически и энергетически эффективные
способы обработки почвы и дозы удобрений при выращивании гороха.
Научная новизна. Впервые в Центрально-Чернозёмной зоне проведена
комплексная оценка формирования урожайности гороха под воздействием и
при взаимодействии между собой двух факторов технологических приёмов (три
обработки и шесть доз удобрений). Было определено влияние этих факторов на
азотфиксацию культуры и влияние самой культуры на баланс основных элементов питания в почве.
Практическая значимость работы. Выращивание гороха позволит получать высококачественную белковую продукцию и решить проблему частичного обеспечения почвы азотом, что в условиях недостатка и дороговизны минеральных удобрений является важной задачей.
Реализация работы. Разработанные технологии предложены для составления научно обоснованной системы земледелия Белгородской области на перспективу с последующим внедрением в хозяйствах с различной материальнотехнической базой.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на
Х и XI Международных научно-производственных конференциях «Проблемы
сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения»
(г. Белгород, 2006, 2007), на Всероссийской научно-практической конференции
«Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии» (г. Курск, 2007), на заседаниях кафедры земледелия и агрохимии (2004,
2005, 2006), на заседаниях учёного совета агрономического факультета (2004,
2005, 2006). По материалам исследований опубликовано 8 печатных работ, в
том числе 3 в ведущих рецензируемых изданиях.
4
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 139 страницах
машинописного текста и состоит из введения, восьми глав, 19 таблиц,
7 рисунков, выводов, предложений производству и списка литературы, включающего 255 источников, в том числе 17 на иностранных языках.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Мелкая обработка и вспашка незначительно различаются по запасам
влаги, влиянию на плотность и структуру почвы, фосфатный и калийный режимы.
2. Мелкая обработка при минимальных затратах на удобрения не снижает урожайность гороха, повышая экономическую и энергетическую эффективность в сравнении со вспашкой.
3. Безотвальная и мелкая обработки почвы способствуют дифференциации пахотного слоя по содержанию основных элементов питания, что приводит
к поверхностному расположению корневой системы.
4. Безотвальная и мелкая обработки оказывают наиболее благоприятное
влияние на азотфиксирующую способность гороха по сравнению со вспашкой.
В проведении полевых опытов и лабораторных исследований автору
оказывали помощь и поддержку сотрудники лаборатории плодородия почв и
мониторинга, лаборатории массовых анализов Белгородского НИИСХ, а также
сотрудники кафедры земледелия и агрохимии БелГСХА. Считаю своей
обязанностью и приятным долгом выразить им всем благодарность.
Особенно благодарен своему научному руководителю, Лауреату государственной премии РФ в области науки и техники, заслуженному деятелю науки
Российской Федерации, академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных
наук, профессору О.Г. Котляровой и директору БелНИИСХ, доктору сельскохозяйственных наук И.И. Шелганову, за содействие в выполнении исследований.
2. Условия проведения опытов и методика исследований
Исследования проводились в 2004-2006 гг. в многолетнем стационарном
опыте лаборатории плодородия почв и мониторинга на экспериментальной базе
Белгородского научно-исследовательского института сельского хозяйства.
2.1. Схема и методика проведения опыта
Почва опытного участка – чернозём типичный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидном суглинке. Пахотный слой характеризуется следующими показателями: содержание гумуса (по Тюрину) – 5,15,4%, подвижных фосфора и калия (по Чирикову) – 67-78 и 88-112 мг/кг почвы
соответственно; pH(сол) – 5,8-6,3; степень насыщенности основаниями – около
90%. В стационарном опыте использовался метод расщеплённых делянок.
Опыт трёхфакторный, его повторность в пространстве и во времени трёхкратная. Посевная площадь делянки – 120 м2 (4х30), учётная – 100 м2.
В посевах использовался рекомендованный в области сорт гороха Орловчанин. Агротехника возделывания была общепринятой для зоны.
5
В фазу трёх листьев гороха проводили обработку посевов гербицидом
«Базагран» в дозе 2,5 л/га по всем вариантам опыта.
Опыт проводился в зернопропашном севообороте со следующим чередованием культур: горох, озимая пшеница, сахарная свёкла, ячмень, кукуруза на
силос.
Изучали три способа основной обработки почвы (фактор А):
- Вспашка на глубину 20-22 см плугом ПЛН-5-35, которой предшествовало дисковое лущение на 6-8 см.
- Безотвальная обработка проводилась на глубину 20-22 см плугом типа
«Параплау», которой предшествовало дисковое лущение на 6-8 см.
- Мелкая обработка заключалась в дисковом лущении бороной БДТ-7 в
два следа на глубину 6-8 см, а затем 10-12 см.
Схема применения удобрений, включающая варианты с минеральными и
органическими удобрениями (фактор В), была представлена следующим образом: 1. контроль (без удобрений), 2. N20P52К52 (одинарная доза), 3. N40P104К104
(двойная доза), 4. последействие 40 т/га навоза, 5. последействие 40 т/га навоза + N20P52К52, 6. последействие 40 т/га навоза + N40P104К104.
Навоз вносили один раз за ротацию севооборота под сахарную свёклу при
помощи навозоразбрасывателя, минеральные удобрения – осенью под основную обработку почвы по делянкам вручную.
Учётная площадь каждой делянки убиралась комбайном «Сампо-500».
Учёт урожая поделяночный, весовой.
В ходе исследований были проведены следующие наблюдения, учёты и
анализы согласно общепринятым методикам:
1. Фенологические наблюдения за прохождением основных фаз гороха.
2. Влажность почвы – термостатно-весовым методом до глубины 100 см
по слоям 0-10, 10-20, 20-30, 30-50, 50-70, 70-100 см перед посевом и уборкой.
3. Плотность почвы определяли методом режущего кольца на глубину до
40 см по слоям 0-10, 10-20, 20-30, 30-40 см перед посевом и уборкой.
4. Определение структуры почвенных агрегатов проводили путём отбора
почвенных образцов перед уборкой гороха по слоям 0-10, 10-20, 20-40 см с последующим просеиванием через набор сит по методу Н.И. Саввинова.
5. Питательный режим почвы – перед посевом и уборкой, для чего отбирали почвенные образцы на глубину до 100 см по слоям 0-10, 10-20, 20-30,
30-50, 50-70, 70-100 см. Анализ почвы проводили по следующим показателям:
нитратный азот – ионометрическим методом в модификации ЦИНАО,
ГОСТ 26951-86, подвижные фосфор и калий (глубина 0-30 см) – по Чирикову в
модификации ЦИНАО, ГОСТ-26204-91.
6. Засорённость посевов гороха – количественно-весовым методом на
постоянных учётных площадках размером 0,25 м2 в три срока.
7. Азотфиксирующую способность гороха определяли методом сравнения с небобовой культурой (Трепачёв Е.П., 1981).
8. Массу корневых остатков определяли методом отбора проб почвенным буром диаметром 8 см по слоям 0-10, 10-20, 20-30 см с последующей отмывкой в воде на сите с диаметром ячеек 0,25 мм.
6
9. В растительных образцах (в зерне и соломе), отобранных во время
уборки, определяли следующие показатели: азот (ГОСТ 13496.4-93), фосфор –
фотометрическим методом (ГОСТ 26657-97), калий – пламеннофотометрическим методом (ГОСТ 30504-97), нитраты – ионометрическим методом (ГОСТ 13496.19-93), сырой протеин – расчётным методом.
10. Проводили экономическую и биоэнергетическую оценку разных технологий выращивания гороха на зерно.
11. Математическую обработку данных проводили при помощи методов
дисперсионного анализа (Доспехов Б.А. и др., 1987).
2.2 Агроклиматическая характеристика зоны и метеорологические
условия в годы проведения исследований
Белгородская область характеризуется умеренно-континентальным климатом с тёплым летом и сравнительно холодной зимой. Средняя годовая температура воздуха колеблется от +5,6 до +6,6 ºС. Продолжительность периода со
средней суточной температурой воздуха выше +5 ºС – 186-197 дней. Среднегодовое количество осадков составляет 460-540 мм, из которых зимой выпадает
19 %, весной – 22, летом – 36 и осенью – 23 %.
Начало и конец вегетационного периода гороха в 2004 году характеризовались пониженными температурами и повышенным количеством осадков, а
2005 год отличался высокими температурами апреля, мая и июля при достаточной или повышенной влагообеспеченности. Погодные условия этих лет способствовали формированию хороших урожаев гороха. Количество осадков за вегетационный период 2006 года было на уровне среднемноголетнего. При этом
температура весенних месяцев была близка к оптимальной, но повышенные
температуры июня отрицательно сказались на урожайности культуры.
3. Изменение агрофизических свойств почвы в зависимости от способов
основной обработки и удобрений
3.1. Запасы продуктивной влаги и водопотребление гороха под действием
способов основной обработки почвы и удобрений
Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом и к
уборке гороха не зависели от способов обработки и удобрений.
К моменту посева в метровом слое почвы при всех способах обработки
содержание продуктивной влаги составляло около 130 мм. При использовании
удобрений запасы влаги незначительно увеличивались и находились в пределах
131-140 мм.
К уборке запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы снижались, а
расход почвенной влаги за период вегетации гороха по различным вариантам
опыта составлял 32-37 мм.
Как показали результаты наших исследований, коэффициент водопотребления гороха был значительно меньше при вспашке по всем вариантам опыта за
исключением органического фона, где различий между вспашкой и мелкой об-
7
работкой не наблюдалось (табл. 1). Применение удобрений способствовало
снижению коэффициента водопотребления на 5,1-31,5%.
Таблица 1 - Коэффициент водопотребления гороха в зависимости от способов
основной обработки почвы и удобрений в среднем за 2004-2006 гг., м3/т
Последействие
Минеральные
навоза, т/га
удобрения, доза
0
0
0
1 доза
0
2 дозы
40
0
40
1 доза
40
2 дозы
НСР05 (обработка)
НСР05 (удобрения)
Способы основной обработки почвы
вспашка
безотвальная
мелкая
923
1006
1024
730
824
770
688
737
726
876
923
872
710
767
747
667
711
701
32
58
3.2. Плотность почвы под горохом в зависимости от изучаемых факторов
В среднем за три года способы основной обработки и удобрения не оказывали существенного влияния на плотность почвы. Величина данного показателя под посевами гороха за изучаемый период была оптимальной – её значения перед посевом в слое 0-40 см не превышали 1,17 г/см3, а при уборке –
1,26 г/см3.
3.3. Структурность почвы в зависимости от способов основной обработки
и удобрений
Структурность почвы не зависела от способов основной обработки и
удобрений. Коэффициент структурности за годы исследований по различным
вариантам опыта и слоям почвы находился в пределах 1,7-2,0.
4. Питательный режим почвы под горохом в зависимости от способов
основной обработки почвы и удобрений
4.1. Содержание нитратного азота в почве под влиянием
изучаемых факторов
За годы исследований в период посева (рис. 1) на неудобренных делянках
содержание нитратного азота в среднем в метровом слое почвы составляло при
вспашке – 7,8 мг/кг, при безотвальной и мелкой обработках – 7,1 мг/кг (НСР05
по обработкам – 0,6 мг/кг).
При последействии навоза положительное влияние на азотный режим
почвы наблюдалось только при мелкой обработке. Содержание нитратного азота в сравнении с вариантом без удобрений увеличивалось на 1,6 мг/кг (НСР05 по
удобрениям – 0,9 мг/кг). При вспашке и безотвальной обработках увеличение
было недостоверным и значения составляли соответственно 8,5 и 8,0 мг/кг.
Необходимо отметить, что на варианте без внесения удобрений имелись
доказуемые различия между вспашкой и способами обработки почвы без оборота пласта. Это обусловлено лучшей мобилизацией почвенного плодородия по
8
отвальной обработке. При последействии навоза происходило выравнивание
показателей при вспашке и мелкой обработке.
25
мг/кг
20
15
10
5
0
0-10
10-20
20-50
0-100
0-10
Вспашка
10-20
20-50
0-100
0-10
Безотвальная
10-20
20-50
0-100
Мелкая
Без удобрений
1 доза минеральных удобрений (1*)
2 дозы минеральных удобрений (2*)
Последействие 40 т/га навоза
Последействие 40 т/га навоза+1*
Последействие 40 т/га навоза+2*
Рис. 1. Содержание нитратного азота под горохом в среднем за 2004-2006 гг. (посев), мг/кг
Применение минеральной и органо-минеральной систем удобрений повышало содержание нитратного азота соответственно при вспашке до 11,5-13,0
и 12,2-13,9 мг/кг, при безотвальной обработке – до 9,9-11,8 и 10,8-12,7 и при
мелкой – до 10,6-12,1 и 11,4-13,0 мг/кг.
К уборке гороха содержание нитратного азота в среднем в слое почвы
0-100 см снижалось на всех вариантах опыта в 1,1-1,5 раза и при этом выравнивалось по всем способам основной обработки почвы (рис. 2).
25
мг/кг
20
15
10
5
0
0-10
10-20
20-50
0-100
Вспашка
0-10
10-20
20-50
0-100
Безотвальная
0-10
10-20
20-50
0-100
Мелкая
Без удобрений
1 доза минеральных удобрений (1*)
2 дозы минеральных удобрений (2*)
Последействие 40 т/га навоза
Последействие 40 т/га навоза+1*
Последействие 40 т/га навоза+2*
Рис. 2. Содержание нитратного азота под горохом в среднем за 2004-2006 гг. (уборка), мг/кг
4.2. Содержание подвижных фосфора и калия в почве при различных
способах основной обработки и дозах удобрений
Фосфатный и калийный режимы почвы под посевами гороха не зависели
от способов обработки, а определялись применением удобрений. Содержание
подвижных фосфора и калия в среднем в слое почвы 0-30 см к посеву составляло по различным вариантам опыта соответственно 72-178 и 100-161 мг/кг, снижаясь к уборке до 68-160 и 88-127 мг/кг. При безотвальной и мелкой обработ-
9
ках наблюдалась дифференциация пахотного слоя почвы по содержанию данных элементов с максимумом в слое 0-10 см.
5. Влияние способов основной обработки почвы и удобрений на
фитосанитарное состояние посевов гороха
В среднем за 2004-2006 гг. в фазу 3-5 листьев гороха наименее засорёнными были посевы на вспаханных делянках, где количество сорняков составляло 127-165 шт/м2 (табл. 2). При безотвальной и мелкой обработках величина
данного показателя была достоверно больше. Обработка посевов гербицидом
существенно сокращала количество сорных растений в посевах гороха и отрицательно повлияла на развитие оставшихся. Однако к уборке происходило увеличение засорённости на 3-11 шт/м2 относительно второго учёта, что было связано с полеганием гороха, особенно на удобренных делянках.
Таблица 2 - Засорённость посевов гороха малолетними сорняками в
зависимости от способов основной обработки почвы и удобрений
в среднем за 2004-2006 гг., шт/м2
Послед. Минеральные
навоза,
удобрения,
т/га
доза
0
0
0
1 доза
0
2 дозы
40
0
40
1 доза
40
2 дозы
НСР05 (обработка)
НСР05 (удобрения)
до обработки гербицидом
В*
Б
М
127
156
164
135
169
180
149
184
193
141
163
179
150
183
198
165
191
207
13
16
Фаза учёта
после обработки
гербицидом
В
Б
М
39
54
56
42
51
60
47
56
58
44
54
57
46
57
54
50
60
62
5
7
уборка
В
43
49
56
49
53
60
Б
59
57
67
62
64
69
6
9
М
63
66
69
64
65
72
*В – вспашка, Б – безотвальная обработка, М – мелкая
При определении вредоносности сорняков очень важным показателем является их сухая масса. Накопление сухой массы сорных растений к моменту
уборки по всем вариантам опыта при безотвальной (32,8-41,6 г/м2) и мелкой
(33,5-42,7 г/м2) обработках было значительно выше, чем при вспашке (29,137,1 г/м2). Применение удобрений увеличивало сухую массу сорняков.
6. Формирование урожая гороха, его качества и накопление корневой
массы под влиянием способов основной обработки и удобрений
6.1. Урожайность, качество и структура урожая гороха при различных
способах основной обработки почвы и дозах удобрений
Результаты исследований в среднем за три года показали, что на неудобренных делянках было получено при вспашке – 1,81 т/га зерна гороха, при безотвальной обработке – 1,67 и 1,64 т/га – при мелкой (табл. 3).
10
Внесение минеральных удобрений в одинарных дозах повышало урожайность при вспашке до 2,30 т/га, при безотвальной обработке – до 2,04 и до
2,17 т/га – при мелкой, с соответствующими прибавками 0,49, 0,37 и 0,53 т/га.
Применение двойных доз минеральных удобрений способствовало дальнейшему росту урожайности гороха при различных обработках на 0,17-0,28 т/га.
0
0
0
1 доза
0
2 дозы
40
0
40
1 доза
40
2 дозы
НСР05 (обраб.)
НСР05 (удобр.)
1,81
2,30
2,47
1,93
2,38
2,58
0,11
0,16
1,67
0,49
2,04
0,66
2,32
0,12
1,83
0,45 0,08 0,57 2,19
0,65 0,11 0,77 2,39
1,64
0,37
2,17
0,65
2,34
0,16
1,95
0,36 0,15 0,52 2,25
0,56 0,07 0,72 2,44
полного
удобрения
послед.
навоза
мелкая
прибавки от
минер.
удобрений
урожайность
полного
удобрения
послед.
навоза
минер.
удобрений
урожайность
Способы обработки почвы
безотвальная
прибавки от
полного
удобрения
послед.
навоза
вспашка
прибавки от
минер.
удобрений
ПоМинер.
след.
удобренавония,
за,
доза
т/га
урожайность
Таблица 3 - Урожайность зерна гороха в зависимости от способов основной
обработки почвы и удобрений в среднем за 2004-2006 гг., т/га
0,53
0,70
0,31
0,30 0,08 0,61
0,49 0,10 0,80
Последействие органических удобрений незначительно увеличивало
урожайность культуры в сравнении с делянками без удобрений при вспашке и
безотвальной обработке до 1,93 и 1,83 т/га соответственно. А при мелкой обработке урожайность гороха составляла 1,95 т/га, достоверно превышая вариант
без удобрений на 0,31 т/га. Таким образом, при недостатке средств на минеральные удобрения и энергетическое обеспечение глубоких обработок мелкая
обработка при последействии навоза может давать урожай на уровне вспашки и
выше, чем при безотвальной.
Применение одинарных доз минеральных удобрений на фоне последействия навоза позволило получить на делянках со вспашкой 2,38 т/га, с безотвальной и мелкой обработками – 2,19 и 2,25 т/га соответственно. При внесении
двойных доз минеральных удобрений на фоне последействия органических
урожайность при вспашке достигала 2,58 т/га, при безотвальной обработке –
2,39 и при мелкой – 2,44 т/га.
Наибольшие прибавки от органо-минеральной системы удобрения были
получены при мелкой обработке почвы – 0,61-0,80 т/га. Позитивная роль мелкой обработки, на наш взгляд, связана с лучшим использованием удобрений,
заделанных в верхний наиболее активный слой почвы и доступности растениям
питательных веществ из них в начале вегетации и в фазы развития, при которых особенно необходимо полноценное минеральное питание.
11
В целом, среди изучаемых способов обработки почвы наибольшее влияние на увеличение урожайности оказывала вспашка, но при последействии органических удобрений мелкая обработка не уступала ей.
Элементы структуры урожая в среднем за 2004-2006 гг. практически не
зависели от способов обработки почвы, кроме количества бобов на одном растении, где вспашка по всем вариантам удобренности превышала другие обработки. Удобрения улучшали все показатели структуры урожая.
Содержание сырого протеина в зерне гороха составляло 17,3-20,3% и не
зависело от способов основной обработки почвы на всех вариантах опыта за
исключением неудобренного, где мелкая обработка уступала вспашке и безотвальной обработке. Это связано с тем, что при мелкой обработке мобилизация
почвенных ресурсов без внесения удобрений происходит из меньшего слоя
почвы.
Содержание нитратов в зерне гороха мало зависело от способов основной
обработки, а с применением удобрений несколько изменялось. Однако на всех
вариантах данный показатель был более чем в 3 раза ниже уровня ПДК.
6.2. Накопление корневой массы горохом в зависимости от способов
основной обработки почвы и удобрений
Общая масса корней в слое почвы 0-30 см на неудобренных делянках составляла при вспашке – 1,45 т/га, при безотвальной и мелкой обработках – 1,25
и 1,24 т/га соответственно (НСР05 по обработкам 0,12 т/га). При применении
удобрений корневая масса увеличивалась соответственно увеличению урожайности, достигая на максимально удобренных делянках по различным обработкам 1,83-1,99 т/га. Значительно больше корней по всем вариантам опыта накапливалось при вспашке, за исключением органического фона, где вспашка находилась на одном уровне с мелкой обработкой.
В наших опытах мы изучали распределение массы корней по слоям почвы 0-10, 10-20 и 20-30 см (табл. 4).
Таблица 4 - Распределение корней гороха по слоям почвы в зависимости от
способов основной обработки почвы и удобрений в среднем за 2004-2006 гг.,
(% к слою 0-30 см)
Последействие Минеральные
навоза, т/га удобрения, доза
0
0
0
1 доза
0
2 дозы
40
0
Слой
почвы, см
0-10
10-20
20-30
0-10
10-20
20-30
0-10
10-20
20-30
0-10
10-20
20-30
Способы основной обработки почвы
вспашка
безотвальная
мелкая
47,0
57,0
75,5
36,1
34,8
22,2
16,9
8,2
2,3
48,2
57,9
77,4
39,8
34,1
20,9
12,0
8,0
1,7
48,9
59,6
79,1
41,5
32,8
19,6
9,6
7,6
1,3
48,0
58,1
76,9
38,2
35,5
21,4
13,8
6,4
1,7
12
40
1 доза
40
2 дозы
0-10
10-20
20-30
0-10
10-20
20-30
48,2
40,3
11,5
49,1
41,6
9,3
58,5
35,1
6,4
59,6
34,7
5,7
77,8
20,7
1,5
79,2
19,3
1,5
Наиболее равномерное распределение корней гороха по изучаемым слоям
почвы наблюдается при вспашке. При безотвальной обработке корневая система развивается в основном в слое почвы 0-20 см, а при мелкой – в слое 0-10 см,
где для этого создаются наиболее благоприятные условия. Такое распределение
корневой системы в сочетании с поверхностным расположением питательных
элементов способствует дифференциации пахотного слоя почвы, что может отрицательно повлиять на формирование урожая в условиях засухи в результате
пересыхания верхнего слоя. А в условиях достаточного увлажнения, наоборот,
проявляется положительная роль дифференциации слоёв, особенно в первоначальные периоды роста, когда корневая система растений развита слабо.
По результатам наших исследований было установлена взаимосвязь между накоплением горохом корней и коэффициентом структурности в слоях почвы 0-10 и 10-20 см при различных обработках. Данные показатели коррелировали между собой следующим образом: связь средней силы обнаруживалась
при вспашке в слоях 0-10 см (r = 0,57) и 10-20 см (r = 0,50), при безотвальной и
мелкой обработках – в слое 0-10 см (r = 0,55 и 0,54 соответственно), а в слое
10-20 см – связь была слабая.
7. Потребление, вынос, баланс элементов питания в почве и азотфиксирующая способность гороха при различных технологиях его возделывания
7.1. Потребление азота, вынос фосфора и калия горохом в зависимости от
условий выращивания
В наших исследованиях мы определяли вынос урожаем фосфора и калия,
а для азота – его потребление горохом.
Потребление азота горохом на неудобренных делянках составляло при
вспашке – 53,4 кг/га, при безотвальной обработке – 48,9 и при мелкой –
46,9 кг/га. Одинарные дозы минеральных удобрений существенно увеличивали
потребление азота до 70,2, 61,8 и 66,0 кг/га, а двойные– до 78,5, 72,2 и 73,5 кг/га
соответственно указанным выше обработкам (НСР05 по удобрениям – 5,5 кг/га).
Последействие 40 т/га навоза значительно увеличивало потребление азота
в сравнении с вариантом без удобрений только при мелкой обработке.
При внесении одинарных и двойных доз минеральных удобрений на фоне
последействия навоза потребление азота составляло при вспашке 75,483,6 кг/га, безотвальной обработке – 67,2-76,7 и мелкой – 69,3-78,3 кг/га.
Вынос фосфора и калия изменялись подобным образом и находились на
уровне 16,4-33,0 и 20,3-36,2 кг/га соответственно.
Исходя из этого, можно отметить, что применение удобрений увеличивало потребление азота и вынос фосфора и калия. На всех вариантах данные по-
13
казатели при вспашке были выше, чем при других обработках, кроме делянок с
последействием навоза, где вспашка и мелкая обработки выравнивались.
7.2. Азотфиксирующая способность гороха при различных способах
обработки и дозах удобрений
За проведенные годы исследований азотфиксирующая способность гороха изменялась под влиянием способов обработки почвы и удобрений.
Наибольшее количество азота горох фиксировал на неудобренных делянках: при вспашке – 45,3 кг/га, при безотвальной обработке – 46,1 и при мелкой – 44,9 кг/га (НСР05 по обработкам 1,5 кг/га).
Последействие навоза существенно снижало накопление азота в сравнении с неудобренными делянками только при вспашке и мелкой обработке.
Применение одинарных и двойных доз минеральных удобрений в чистом
виде и на фоне последействия навоза приводило к снижению азотфиксирующей
способности гороха. При этом количество биологического азота соответственно
составляло при вспашке 31,7-37,8 и 31,3-38,0 кг/га, при безотвальной обработке – 37,3-41,3 и 35,9-38,9 и при мелкой- 34,5-41,6 и 34,3-36,3 кг/га (НСР05 по
удобрениям – 2,0 кг/га).
Таким образом, наибольшее количество азота горох фиксировал при безотвальной обработке почвы. Азотфиксирующая способность при мелкой обработке была на уровне или несколько ниже, чем при безотвальной.
7.3. Баланс элементов питания в почве в зависимости от
изучаемых факторов
В приходную часть баланса включалось поступление азота, фосфора и
калия с удобрениями и азота, накопленного за счёт симбиотической фиксации.
А расходную – составлял вынос этих элементов с урожаем зерна гороха.
На неудобренных делянках значения баланса составляли при вспашке
+37,2 кг/га, при безотвальной обработке +43,3 и при мелкой +42,9 кг/га. С внесением минеральных удобрений в одинарных и двойных дозах происходило
снижение азотфиксирующей способности и резкое увеличение выноса азота,
которые не могли компенсировать вносимые азотные удобрения. За счёт этого
происходило ухудшение баланса азота при вспашке до +25,4…+24,9 кг/га, при
безотвальной обработке +42,4…+40,8 и при мелкой +37,2…+35,5 кг/га.
Последействие навоза способствовало некоторому улучшению баланса
азота, и при различных обработках он достигал +37,1…+49,2 кг/га. При применении органо-минеральной системы удобрений значения по обработкам составляли +33,0…+49,1 кг/га.
Баланс фосфора был отрицательным на вариантах без удобрений и при
последействии навоза по всем способам обработки почвы (-19,4…-16,4 и
-15,3…-13,1 кг/га соответственно).
14
Применение минеральных удобрений в чистом виде и на фоне последействия навоза значительно улучшало баланс и доводило его соответственно до
+24,6…+73,5 и +30,4…78,0 кг/га – при вспашке, +28,7…+76,4 и +33,4…+81,8 –
при безотвальной обработке и +26,8…+75,7 и +32,4…+80,2 кг/га – при мелкой.
Баланс калия складывался подобно балансу фосфора и изменялся по вариантам опыта в пределах -22,8…+95,0 кг/га. Однако на неудобренных делянках и на вариантах с минеральной системой удобрений он был напряжённее,
чем по фосфору.
8. Экономическая и биоэнергетическая оценка различных способов
обработки почвы и удобрений при выращивании гороха
Расчёт экономической эффективности показал, что уровень рентабельности на варианте без внесения удобрений составлял при вспашке – 96,1%, при
безотвальной обработке – 101,5 и 111,2% – при мелкой (табл. 5). Применение
одинарных и двойных доз минеральных удобрений в чистом виде и на фоне последействия навоза приводило к снижению данного показателя по всем способам обработки. При этом более высокие значения отмечались при мелкой обработке. Максимальный уровень рентабельности (132,2%) также был получен при
мелкой обработке на варианте с последействием навоза.
Таблица 5 - Экономическая и биоэнергетическая эффективность различных
технологий возделывания гороха на зерно, в среднем за 2004-2006 гг.
Уровень рентабельности, %
Энергетический коэффициент
Послед. Минеральные
способы основной обработки почвы
навоза,
удобрения,
безотвальбезотвальт/га
доза
вспашка
мелкая
вспашка
мелкая
ная
ная
0
0
96,1
101,5
111,2
2,63
2,58
2,67
0
1 доза
65,1
57,4
73,9
2,51
2,36
2,56
0
2 дозы
34,1
32,8
38,0
2,24
2,17
2,27
40
0
96,6
105,9
132,2
2,44
2,39
2,62
40
1 доза
64,0
61,6
72,4
2,35
2,24
2,38
40
2 дозы
35,8
32,4
39,1
2,15
2,05
2,14
По результатам расчётов биоэнергетической эффективности наибольший
энергетический коэффициент был на варианте без внесения удобрений при
мелкой обработке и составлял 2,67. При вспашке и безотвальной обработке он
был ниже – 2,63 и 2,58 соответственно. С внесением минеральных удобрений в
одинарных и двойных дозах энергетический коэффициент снижался.
Последействие навоза способствовало снижению энергетического коэффициента относительно вариантов без удобрений при мелкой обработке на
1,9%, при вспашке – на 7,2 и при безотвальной – на 7,4%. Наименьшие значения данного показателя отмечались при органо-минеральной системе.
Следует отметить, что наибольшие величины энергетического коэффициента были при мелкой обработке.
Выводы
На основании проведенной работы можно сделать следующие выводы.
15
1. Влажность почвы при мелкой обработке не отличалась от вспашки. Коэффициент водопотребления при вспашке был значительно ниже, чем при способах обработки почвы без оборота пласта, за исключением варианта с последействием навоза, где различий между вспашкой и мелкой обработкой не отмечалось. Внесение удобрений способствовало более экономному использованию
почвенной влаги горохом.
Структурность и плотность почвы слабо изменялись под влиянием способов основной обработки почвы и удобрений.
2. Содержание в почве нитратного азота зависело от способов обработки
почвы и уровня удобренности. На вариантах без удобрений перед посевом в
слое почвы 0-100 см содержалось 7,1-7,8 мг/кг нитратного азота. С применением удобрений этот показатель увеличивался до 13,9 мг/кг. При этом количество
нитратного азота на всех вариантах при вспашке было больше в сравнении с
другими способами, кроме варианта с последействием навоза, где вспашка была на одном уровне с мелкой обработкой.
3. Обеспеченность почвы подвижными фосфором и калием в среднем в
слое почвы 0-30 см не зависело от способов основной обработки. С применением удобрений содержание подвижного фосфора повышалось от 72 до 178 мг/кг
и подвижного калия – от 100 до 161 мг/кг.
4. За время вегетации гороха содержание нитратного азота снижалось на
12,5-33,8%, подвижных фосфора и калия – соответственно на 5,6-10,5 и 12,021,2%.
5. Безотвальная и мелкая обработки почвы приводили к увеличению количества сорняков и их массы в сравнении со вспашкой. Сухая масса сорняков
с применением удобрений увеличивалась при вспашке – на 0,4-8,0 г/м2, при
безотвальной и мелкой обработках – на 2,1-8,8 и 0,9-9,2 г/м2 соответственно.
6. Вспашка на всех вариантах опыта, за исключением делянок с последействием навоза, способствовала формированию наибольшей урожайности
зерна гороха (1,81-2,51 т/га).
При последействии органических удобрений мелкая обработка не уступала вспашке и урожайность соответственно составляла 1,95 и 1,93 т/га.
Применение минеральной и органо-минеральной систем удобрения приводило к увеличению урожайности. А при последействии навоза достоверная
прибавка относительно варианта без применения удобрений была получена
только при мелкой обработке.
Показатели структуры урожая зависели от уровня удобренности. Мелкая
обработка практически по всем показателям не уступала вспашке.
7. Способы основной обработки почвы незначительно различались между
собой по содержанию сырого протеина в зерне гороха, за исключением варианта без удобрений, где мелкая обработка приводила к достоверному снижению
данного показателя относительно других способов.
Содержание нитратов в зерне гороха по всем вариантам опыта не превышало уровень ПДК.
16
8. Масса корней гороха при вспашке была выше, чем при других способах обработки, кроме варианта с последействием навоза, где мелкая обработка
по данному показателю была на уровне вспашки.
9. Потребление азота горохом при использовании удобрений увеличивалось на 8,1-67,0% в сравнении с неудобренными вариантами (46,9-53,4 кг/га), а
вынос фосфора и калия – соответственно на 12,4-87,8 и 8,3-67,0% (16,4-19,4 и
20,3-22,8 кг/га).
10. Наибольшее количество биологического азота горох фиксировал при
безотвальной обработке – 35,9-46,1 кг/га. Мелкая обработка по данному показателю была на уровне безотвальной или несколько ниже. При вспашке наблюдалось снижение азотфиксирующей способности.
Наиболее оптимальные условия для процесса азотфиксации при различных способах основной обработки почвы складывались на вариантах без удобрений. Применение удобрений снижало азотфиксацию.
11. Положительный баланс азота под горохом складывался по всем вариантам опыта. При безотвальной и мелкой обработках он был более предпочтительным. Баланс фосфора и калия улучшался с внесением удобрений и был
наилучшим при двойных дозах минеральных удобрений на фоне последействия
навоза.
12. Наибольший уровень рентабельности был при мелкой обработке на
органическом фоне (132,2%). Наиболее высокий чистый доход оказался также
на фоне последействия навоза при мелкой обработке и составил 3774,58 руб/га.
Максимальный коэффициент энергетической эффективности был получен на варианте без удобрений при мелкой обработке (2,67). Применение удобрений снижало энергетический коэффициент при всех способах обработки почвы.
Предложения производству
В условиях юго-запада ЦЧЗ для получения стабильных урожаев гороха с
сохранением плодородия почвы рекомендуется размещать его по мелкой обработке с последействием 40 т/га навоза.
Для получения более высоких урожаев хорошего качества в хозяйствах
с достаточным материальным обеспечением следует использовать технологии с
высокими энергетическими затратами.
Список опубликованных работ по теме диссертации
В ведущих рецензируемых изданиях:
1. Котлярова О.Г. Азотфиксация в посевах бобовых культур в зависимости от способов обработки почвы и удобрений / О.Г. Котлярова, А.Н. Чернявский, К.Н. Чернявский // Агрохимия. – 2007. – № 8. – С. 64-70.
2. Котлярова О.Г. Азотфиксация гороха в зависимости от обработки почвы и удобрений / О.Г. Котлярова, К.Н. Чернявский // Плодородие (приложение
к № 2). – 2007. – С. 46-47.
17
3. Котлярова О.Г. Хозяйственный баланс основных элементов питания
при возделывании бобовых культур / О.Г. Котлярова, А.Н. Чернявский,
К.Н. Чернявский // Аграрная наука. – 2007. – № 8. – С. 10-12.
В других научных изданиях:
4. Котлярова О.Г. Влияние способов основной обработки почвы и удобрений на накопление корневой массы горохом / О.Г. Котлярова, В.Д. Соловиченко, К.Н. Чернявский, А.Н. Чернявский // Материалы X Международной
научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного
производства на современном этапе и пути их решения». – Белгород, 2006. – Т.
1. – С. 37.
5. Котлярова О.Г. Водопотребление гороха в зависимости от способов
основной обработки почвы и удобрений / О.Г. Котлярова, В.Д. Соловиченко,
К.Н. Чернявский, А.Н. Чернявский // Бюллетень научных работ. – Белгород,
2006. – Вып. 5. – С. 35-37.
6. Чернявский А.Н. Формирование урожая бобовых культур и его качества в условиях Белгородской области / А.Н. Чернявский, К.Н. Чернявский,
В.Д. Соловиченко // Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии: сб. докладов Всероссийской научно-практической конференции ВНИИЗиЗПЭ РАСХН. – Курск, 2007. – С. 290-294.
7. Чернявский К.Н. Структура почвы в зависимости от способов основной обработки почвы и удобрений при возделывании гороха / К.Н. Чернявский // Материалы XI Международной научно-производственной конференции
«Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути
их решения». – Белгород, 2007. – С. 61.
8. Чернявский К.Н. Фосфатный режим чернозёма типичного при различных технологиях выращивания бобовых культур / К.Н. Чернявский, А.Н. Чернявский, В.Д. Соловиченко // Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии: сб. докладов Всероссийской научнопрактической конференции ВНИИЗиЗПЭ РАСХН. – Курск, 2007. – С. 488-491.
18