выводы - ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА

На правах рукописи
Кирясова Наталья Александровна
ВЛИЯНИЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ЕЁ
БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ В ЗЕРНОПАРОВОМ ЗВЕНЕ
СЕВООБОРОТА
06.01.01 – земледелие
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Кинель - 2007
1
Работа выполнена на кафедре земледелия и кафедре ботаники,
микробиологии и физиологи растений ФГОУ ВПО «Самарская
государственная сельскохозяйственная академия» в 2003-2006 гг.
Научные руководители:
заслуженный деятель науки РФ,
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Казаков Г.И.
кандидат биологических наук,
профессор Марковская Г.К.
Официальные оппоненты:
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Чуданов И.А.
кандидат сельскохозяйственных наук
Борякова Е.А.
Ведущая организация:
Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства
Защита состоится «29» мая 2007 года в 10 00 часов на заседании
диссертационного совета Д. 220.058.01 при ФГОУ ВПО «Самарская
государственная сельскохозяйственная академия»
Адрес: 446442, Самарская область, г. Кинель, п. Усть-Кинельский,
Самарская ГСХА, диссертационный совет
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО
«Самарская государственная сельскохозяйственная академия»
Автореферат разослан «_28_» апреля 2007 года
Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат биологических наук, профессор
Марковская Г.К.
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследований. Одним из важнейших показателей
плодородия почвы является её биологическая активность, связанная с
жизнедеятельностью живых организмов (бактерий, актиномицетов, грибов и
др). Они разлагают растительные остатки, участвуют в круговороте веществ в
природе, и от их жизнедеятельности зависит содержание гумуса и питательных
элементов в почве. На эти процессы, наряду с другими факторами,
значительное влияние оказывают различные способы и глубина обработки
почвы. Поэтому при выборе рациональной обработки почвы под ту или иную
культуру необходимо знать, как она будет влиять на неё и изменять её
биологическую активность.
В Самарской области в последнее время рекомендуется и применяется,
наряду с отвальной обработкой, безотвальная, мелкая и даже «нулевая»
обработки почвы. Однако изменения биологических показателей плодородия
почвы в зависимости от глубины и способов её обработки в регионе изучены
недостаточно. В связи с этим исследования по выявлению действия различных
способов и глубины обработки почвы под озимую и яровую пшеницу на
изменение условий жизни бактерий, актиномицетов, грибов и их активности
актуальны для науки и практики земледелия.
Цель и задачи исследований. Целью наших исследований было установить влияние различных приемов основной обработки почвы на
изменение её биологической активности, урожайность и экономическую
эффективность озимой и яровой пшеницы в зернопаровом звене севооборота в
условиях лесостепи Среднего Поволжья.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие
задачи - изучить влияние традиционной (отвальной), мелкой (безотвальной) и
«нулевой» обработки почвы:
- на численность основных групп почвенных микроорганизмов: бактерий,
актиномицетов и микромицетов (плесневых грибов);
3
- на изменение ферментативной активности почвы;
- на изменение её плотности и влажности;
- установить влияние изучаемых обработок почвы на урожайность озимой и
яровой пшеницы в зернопаровом звене севооборота;
- дать экономическую и экологическую оценку указанным обработкам
почвы.
Научная
новизна
исследований.
В
результате
проведенных
исследований впервые в условиях лесостепи Среднего Поволжья установлено
влияние отвальной, мелкой безотвальной и «нулевой» обработки почвы на
изменение
её
микробиологической
и
ферментативной
активности,
урожайность, эколого-экономическую эффективность возделывания озимой и
яровой пшеницы в зернопаровом звене севооборота.
Практическая
значимость.
Определены
численность
основных
агрономически важных групп микроорганизмов и биологическая активность
почвы при минимальных и «нулевых» её обработках, что дает возможность
оценить их с этих позиций при решении вопросов о переходе на
ресурсосберегающие технологии возделывания озимой и яровой пшеницы.
Положения, выносимые на защиту:
- «нулевая» обработка почвы и безотвальное рыхление не приводят к
значительным
изменениям
в
численности
и
соотношении
микробных
сообществ и ферментативной активности почвы по сравнению со вспашкой;
- интенсивность разложения растительных остатков в посевах озимой и
яровой пшеницы повышается в поверхностных слоях почвы при «нулевой» и
безотвальной основной её обработке;
- безотвальное рыхление и «нулевая» обработка почвы способствуют
снижению урожайности яровой пшеницы по сравнению со вспашкой, но не
оказывают существенного влияния на урожайность озимой пшеницы;
- экономически более эффективным приемом по сравнению со вспашкой
является «нулевая» основная обработка почвы под озимую и яровую пшеницу.
Апробация работы. Основные вопросы диссертационной работы
4
докладывались на научных конференциях профессорско-преподавательского
состава и заседаниях кафедры земледелия Самарской ГСХА (2003-2006 гг.), на
II и III международных научно-практических конференциях (Самара, 2004.,
2005 гг.),
опубликованы в журнале «Достижения науки и техники АПК»
(2007г). По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.
Работа выполнена на кафедрах земледелия и ботаники, микробиологии и
физиологии растений Самарской ГСХА.
Автор выражает благодарность за помощь в проведении исследований и
подготовке кандидатской диссертации научным руководителям: доктору
сельскохозяйственных
наук,
профессору
Казакову
Г.И.
и
кандидату
биологических наук, профессору Марковской Г.К.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения и пяти
глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 108 страницах
машинописного текста, включает 21 таблицу, иллюстрирована 19 рисунками,
содержит
38 приложений. Библиографический список включает 360
источников, в т.ч. 15 зарубежных авторов.
УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Условия проведения опытов. Исследования проводились в условиях
лесостепи Заволжья в 2003-2006 гг. на опытном поле кафедры земледелия
Самарской ГСХА.
Почва
опытного
поля
–
типичный
чернозем
среднегумусный
среднемощный тяжелосуглинистый. В пахотном слое (0-30см) содержание
гумуса составляло 6-7%, обеспеченность легкогидролизуемым азотом - 8.5,
подвижным фосфором - 9.0 и обменным калием - 12.9 мг/100 гр почвы, реакция
почвенного раствора (рН) – нейтральная.
Метеорологические условия в годы проведения исследований были
контрастными.
5
Вегетационный период 2003-2004 года характеризовался повышенным
температурным режимом и обилием осадков – в 1,1-1,3 раза выше многолетней
нормы.
Погодные
условия
2004-2005
сельскохозяйственного
года
характеризовались повышенным температурным режимом и недостатком
осадков. В августе количество осадков было меньше нормы в 6,4 раза. 20052006 сельскохозяйственный год характеризовался несколько повышенным
температурным режимом и обильными дождями.
Методика исследований и схема полевого опыта. Наши исследования
проводились в зернопаровом звене севооборота со следующим чередованием
культур: 1) пар чистый; 2) озимая пшеница; 3) яровая пшеница.
В звене севооборота изучались три принципиально разные системы
основной обработки почвы:
«Общепринятая» (отвальная) для условий центральной зоны Самарской
области. Обработка почвы состояла здесь из лущения на 6-8 см и вспашки на
20-22см под яровую пшеницу, и на 25-27см - под чистый пар.
«Безотвальная» (мелкая) состояла из осеннего рыхления почвы под
чистый пар и яровую пшеницу на 6-8см и повторно на 10-12см.
«Нулевая» обработка, здесь с осени вместо механической обработки
применялся гербицид сплошного действия, а весной прямой посев яровой
пшеницы, и 3-4 мелкие обработки чистого пара под посев озимой пшеницы
При достижении сорняками экономического порога вредоносности
применяли гербициды. Солома зерновых культур измельчалась в процессе
уборки и оставалась в поле на всех вариантах опыта. Повторность опыта
трехкратная, размер опытной делянки 1200 м2.
Методика исследований и сопутствующие наблюдения:
Выделение и учет общей численности микроорганизмов в почве и
соотношение основных групп проводили методом посева почвенной болтушки
на твердые питательные стерильные среды: бактерии – на МПА, актиномицеты
– на крахмало – аммиачной среде, микромицеты (плесневые грибы) – на среде
Чапека. Повторность четырехкратная.
6
Активность почвенных ферментов определялась в средних образцах
почвы, которые отбирались на всех вариантах опыта в пахотном слое в три
срока:
в
начале
вегетации,
в
середине
вегетации
и
после
уборки
сельскохозяйственных культур. Повторность опыта четырехкратная.
Активность почвенного фермента каталаза определяли методом Р.С.
Канцельсона и В.В. Ершова (1985), уреаза методом И.Н. Ромейко и С.М.
Малинской (1963), инвертаза методом В.Ф. Купревича (1951).
В ходе исследований по общепринятым методикам изучали разложение
растительных остатков, плотность и влажность почвы, содержание гумуса,
проводили учет урожайности подопытных культур, а также эколого экономическую оценку их возделывания.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Динамика численности микроорганизмов.
Воздействие на почву
различных агротехнических приемов отражается на структуре микробного
сообщества и его биологической активности.
Основные
группы
микроорганизмов
-
это
грибы,
бактерии,
актиномицеты. Все они играют определенную роль в плодородии почвы и её
почвообразовании.
Динамический контроль за состоянием микробного ценоза в течение
вегетации озимой и яровой пшеницы в 2003-2006 годы исследований позволил
выявить следующее.
При вспашке на 25-27 см под чистый пар в среднем за три года,
отмечалось, неравномерное распределение микромицетов по слоям почвы:
примерно 60% микромицетов было сосредоточено в слое 0-10 см.
Безотвальное рыхление на 10-12 см сопровождалось снижением
численности микромицетов по сравнению со вспашкой. Однако здесь
отмечалось более равномерное распределение плесневых грибов по слоям
почвы, чем при вспашке.
«Нулевая»
обработка
способствовала
7
снижению
численности
микромицетов на 16% в слое почвы 0-30 см по сравнению со вспашкой и на
10% по сравнению с мелким рыхлением. Но распределение микромицетов по
слоям здесь было более равномерным, чем в двух других вариантах. В посевах
яровой пшеницы общая численность микромицетов по всем вариантам
обработки почвы была существенно выше, чем в посевах озимой пшеницы.
Среди почвенной микрофлоры бактерии занимают доминирующее
положение. В наших опытах «нулевая» обработка почвы не оказывала
существенного влияния на бактериальную микрофлору в слое 0-30 см, по
сравнению со вспашкой. Численность бактерий в посевах яровой пшеницы
была несколько ниже, чем в посевах озимой пшеницы. Следует отметить резкое
снижение численности бактерий в слое 10-30 см при «нулевой» обработке.
Основными факторами, влияющими на изменение бактериальной микрофлоры,
были сезонные изменения погодных условий, а глубина и способы обработки
почвы на их численность оказывали незначительное влияние.
Актиномицеты или лучистые грибки, в отличие от бактерий и даже
грибов, могут хорошо развиваться при низкой влажности субстрата, и их
жизнедеятельность в меньшей степени зависит от погодных условий. В наших
исследованиях в посевах озимой пшеницы отмечалось снижение численности
актиномицетов в слое 0-10 см при «нулевой» обработке на 15 % по сравнению с
двумя другими вариантами.
В посевах яровой пшеницы также наблюдалась тенденция к уменьшению
количества актиномицетов при мелкой и «нулевой» обработке почвы. В
среднем за три года мелкое рыхление и «нулевая» обработка сопровождались
снижением численности актиномицетов на 27-30%, по сравнению со вспашкой
(табл. 1,2).
8
Таблица 1
Соотношение микроорганизмов в почве в посевах озимой пшеницы (млн.
КОЕ/г а.с. п. в слое 0-30см, 2004 - 2006 гг.)
Обработка
почвы
Грибы
Бактерии
Актиномицеты
Вспашка на
25-27 см
Рыхление на
10-12 см
«Нулевая»
обработка
0,0145
2,99
2,11
Общее
количество
микроорганизмов
5,11
0,0136
3,56
2,29
5,86
0,0123
3,23
2,23
5,58
Таблица 2
Соотношение микроорганизмов в почве в посевах яровой пшеницы (млн. КОЕ/г
а.с.п. в слое 0-30см, 2004 -2006 гг.)
Обработка
почвы
Грибы
Бактерии
Актиномицеты
Вспашка на
20-22 см
Рыхление
на 0-12 см
Прямой
посев
0,0205
2,84
2,83
Общее
количество
микроорганизмов
5,69
0,0236
2,07
1,99
4,08
0,0239
2,46
2,08
4,56
В связи с тем, что все перечисленные выше группы микроорганизмов
действуют не порознь, а в тесной взаимосвязи друг с другом, суммарное
действие почвенной микрофлоры может отображаться показателем общей
биогенности почвы.
Результаты трехлетних исследований свидетельствуют о том, что в
посевах озимой пшеницы изучаемые способы основной обработки не оказали
существенного влияния на общую биогенность почвы (рис. 1).
9
6
5
4
млн. КОЕ/гр
3
а.с.п.
2
5,86
5,11
5,58
1
0
Вспашка
Рыхление
"Нулевая"
обработка
Рис.1 Общая биогенность почвы в зависимости от её обработки в посевах
озимой пшеницы (млн. КОЕ/г а.с.п. в слое 0-30 см, 2004 - 2006 гг.)
В посевах яровой пшеницы общая биогенность почвы под влиянием
рыхления снизилась на 28% и под влиянием прямого посева на 20% по
сравнению со вспашкой (рис. 2).
6
5
4
млн. КОЕ/гр
3
а.с.п.
2
5,69
4,56
4,08
1
0
Вспашка
Рыхление
Прямой посев
Рис.2 Общая биогенность почвы в зависимости от её обработки в посевах
яровой пшеницы (млн. КОЕ/г а.с.п. в слое 0-30см, 2004 - 2006 гг.)
Ферментативная активность почвы.
Об интенсивности биологической
активности почвы можно судить по показателям активности ферментов,
которые в основном продуцируются микроорганизмами.
Определение
активности
инвертазы
в
2005
году показали, что
применение «нулевой» обработки почвы под пар и яровую пшеницу привело к
снижению активности этого фермента в слое почвы 10-30 см. (рис. 3,4).
10
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
38,58
42
60,78
33,96
34,26
34,86
Вспашка
49,08
42,3
43,2
40,41
Рыхление
29,64
0-5
5-10
10-20
20-30
31,6
"Нулевая"
обработка
Рис.3 Активность фермента инвертаза,( мкМ/мин), в посевах озимой пшеницы
140
120
100
80
60
31,5
28,68
30,84
31,2
32,7
32,1
31,5
32,7
32,1
31,2
25,01
42,6
40
20
0
Вспашка
Рыхление
0-5
5-10
10-20
20-30
Прямой посев
Рис.4 Активность фермента инвертаза, (мкМ/мин), в посевах яровой пшеницы
Каталаза синтезируется практически всеми микроорганизмами, поэтому
она всегда обнаруживается в почве. В исследованиях 2004-2005гг. активность
этого фермента была достаточно высокой на всех вариантах опыта, что
является свидетельством напряженности энергетических процессов в почве.
Существенных различий в активности фермента каталаза по вариантам
обработки почвы не наблюдалось (рис. 5,6).
11
3500
3000
2500
2000
826,8
839,4
890,4
841,2
788,4
750
852,6
859,8
806,4
847,8
843
837
0-5
5-10
1500
10-20
1000
500
0
Вспашка
20-30
"Нулевая"
обработка
Рыхление
Рис. 5 Активность фермента каталаза, (мкМ/мин), в посевах озимой пшеницы
4000
3500
898,8
931,2
915
927,6
855,6
926,4
923,4
876
918,6
943,2
916,8
894,6
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Вспашка
Рыхление
0-5
5-10
10-20
20-30
Прямой посев
Рис. 6 Активность фермента каталаза, (мкМ/мин), в посевах яровой пшеницы
К ферментам участвующим в превращении белковых веществ относится
фермент уреаза, который осуществляет гидролиз мочевины. Активность уреазы
сравнительно невелика и проявляется в основном в весенний период, затем к
концу
вегетации
существенно
снижается,
что
является
косвенным
свидетельством её бактериального происхождения. В результате проведенных в
2004-2005гг. исследований по изучению влияния различных вариантов
основной обработки почвы на активность почвенного фермента уреаза выявило
снижение активности этого фермента
вспашки (рис.7,8).
12
в слое 10-30 см под воздействием
35
30
8,4
7,8
10,2
9
6,6
7,8
8,4
7,2
6,6
7,8
12
25
20
7,8
15
10
5
0
Вспашка
Рыхление
0-5
5-10
10-20
20-30
"Нулевая"
обработка
Рис. 7 Активность фермента уреаза, (мкМ/час), в посевах озимой пшеницы
50
40
30
20
10
0
13,8
9
12
8,4
14,4
6,6
4
7,8
9,6
8,4
9
7,8
Вспашка
Рыхление
0-5
5-10
10-20
20-30
Прямой посев
Рис.8 Активность фермента уреаза, (мкМ/час) в посевах яровой пшеницы
Полученные результаты показали, что явных закономерностей по
влиянию
способов
и
глубины
основной
обработки
почвы
на
её
ферментативную активность в посевах озимой и яровой пшеницы не выявлено.
Однако следует отметить незначительное снижение активности фермента
инвертаза под воздействием
«нулевой» обработки и фермента уреаза под
воздействием вспашки, особенно заметное в слое почвы 10-30 см.
Накопление
и
разложение
растительных
остатков.
Непрерывное
поступление в почву растительных остатков и их микробиологическая
трансформация – это необходимые условия гумусообразования. Большая роль в
регулировании превращения растительных остатков отводится основной
обработке почвы, так как глубина заделки растительной массы в почву
существенно влияет на быстроту её распада. В научной литературе имеется
13
много противоречивых данных о степени разложения растительных остатков в
зависимости от способов и глубины основной обработки почвы.
Большинство
ученых
придерживается
мнения,
что
при
вспашке
разложение растительных остатков идет интенсивнее, чем при минимальных и
плоскорезных обработках.
В наших опытах повышению интенсивности разложения растительных
остатков в слое 0-10 см в течение вегетации озимой и яровой пшеницы
способствовали безотвальное рыхление и «нулевая» обработки почвы, видимо
из-за поверхностного распределения основной массы растительных остатков
при этих вариантах обработки (табл.3,4).
Таблица 3
Накопление и разложение растительных остатков в слое почвы 0-40см
(т/га),2005-2006 гг. в посевах озимой пшеницы
Обработка
почвы
Вспашка
25-27 см
на
Безотвальное
рыхление на
10-12 см
«Нулевая
обработка»
Весна
Слой
Растит.
почвы
остатки
0-5
5-10
10-20
20-30
0-40
0-5
5-10
10-20
20-30
0-40
0-5
5-10
10-20
20-30
0-40
1,263
0,544
1,175
0,291
3,274
0,461
1,477
0,913
0,277
3,129
2,193
0,982
0,925
0,365
4,465
Пожнивн.
остатки
1,377
0,721
0,066
0,212
2,376
1,730
0,197
0,108
0,031
2,067
2,048
0,249
0,010
0,069
2,592
Осень
Корневые
Остатки
остатки
прошлых
лет.
1,493
0,115
1,061
0,125
0,397
0,029
0,424
0,042
3,376
0,312
1,505
0,107
0,657
0,006
0,361
0,037
0,458
0,029
2,982
0,279
1,309
0,045
0,566
0,024
0,254
0,080
0,391
0,000
2,520
0,149
Разложилось
т/га
%
Всего
2,985
1,910
0,493
0,679
6,068
3,343
0,861
0,507
0,519
5,329
3,402
1,054
0,345
0,460
5,262
1,148
0,419
1,146
0,248
2,961
0,354
1,471
0,857
0,248
2,850
2,148
0,958
0,845
0,365
4,316
90,946
81,497
94,691
90,570
91,516
74,495
99,672
97,363
88,935
95,496
97,979
97,513
95,270
100,00
97,059
Важная роль в обогащении почвы органическим веществом принадлежит
корням полевых культур. Для подпахотных горизонтов почв они являются
единственным источником образования гумуса. В наших исследованиях масса
корневых остатков озимой и яровой пшеницы была наибольшей на варианте со
вспашкой.
14
Таблица 4
Накопление и разложение растительных остатков в слое почвы 0-40 см
(т/га), 2004-2006 гг. в посевах яровой пшеницы
Обработка
почвы
Слой
почвы
Вспашка на
20-22 см
Безотвальное
рыхление на
10-12 см
Прямой
посев
Весна
Растит.
остатки
0-5
5-10
10-20
20-30
0-40
0-5
5-10
10-20
20-30
0-40
0-5
5-10
10-20
20-30
0-40
0,758
0,852
0,650
0,419
2,679
1,987
1,049
0,545
0,445
4,026
1,205
1,681
0,574
0,428
3,887
Осень
Корневые
Остатки
остатки
прошлых
лет.
1,196
0,279
0,559
0,115
0,804
0,083
0,322
0,024
2,286
0,501
0,328
0,129
0,280
0,079
0,470
0,123
0,332
0,084
1,076
0,414
0,653
0,128
0,502
0,108
0,322
0,003
0,283
0,011
1,760
0,249
Пожнивн.
остатки
1,417
0,298
0,157
0,000
1,872
1,995
0,352
0,129
0,168
2,643
1,897
0,540
0,000
0,000
2,437
Всего
Разложилось
т/га
2,272
0,972
1,044
0,347
4,635
2,452
0,711
0,721
0,583
4,467
2,678
1,150
0,325
0,294
4,446
0,479
0,737
0,567
0,395
2,178
1,858
0,970
0,422
0,361
3,612
1,077
1,574
0,571
0,417
3,638
Таким образом, безотвальное рыхление и «нулевая» обработка почвы под
зерновые культуры способствуют повышению интенсивности разложения
растительных остатков в слое почвы 0-10 см по сравнению с более глубокими
обработками почвы, но при этом проникновение корневой системы растений в
более глубокие слои почвы затрудняется.
Установлена
положительная
корреляция
результатов
разложения
растительных остатков с численностью актиномицетов: на посевах озимой
пшеницы (r = 0.91), на посевах яровой пшеницы (r = 0.87); и численностью
микромицетов: на посевах озимой пшеницы (r = 0,86), на посевах яровой
пшеницы (r = 0.82).
Найдена тесная положительная корреляционная связь между активностью
инвертазы с разложением растительных остатков по озимой пшенице (r = 0.83),
по яровой пшенице (r = 0.82).
Содержание гумуса в зависимости от способов обработки почвы.
Противоречивость данных научных исследований по изучению влияния систем
обработки почвы на её гумусовое состояние и широкий диапазон мнений по
этой
проблеме,
по-видимому,
объясняется
15
различными
почвенно-
климатическими условиями, в которых они проводились, и многочисленными
факторами, которые определяют режим органического вещества почвы.
В начале наших исследований содержание гумуса предположительно
было одинаковым, после 4-х лет закладки опыта оно изменилось следующим
образом. В посевах озимой и яровой пшеницы, где были взяты образцы почвы
на анализ, содержание гумуса было наибольшим при мелкой безотвальной
обработке, тогда как в варианте прямого посева содержание гумуса снизилось в
слое 0-10 см на 0,5% от уровня контроля (табл.5).
Таблица 5
Содержание гумуса (%) в слое почвы 0-30 см в зависимости от основной её
обработки в посевах озимой и яровой пшеницы
Культура
Обработка почвы
Озимая пшеница
Вспашка на 25-27 см
Слой почвы
Безотвальное рыхление на 10-12 см
«Нулевая» обработка
НСР
Яровая пшеница
0-10
Содержание
гумуса
6,95
10-30
0-10
10-30
0-10
10-30
6,53
6,97
6,57
6,15
6,39
0-10
10-30
0-10
10-30
0-10
10-30
7,02
6,65
6,98
6,62
6,57
6,23
0,11
Вспашка на 20-22 см
Безотвальное рыхление на 10-12 см
Прямой посев
НСР
0,38
Объемная масса. Из всей совокупности физических свойств почвы плотность
сложения является основным свойством, определяющим многие другие. От
плотности сложения в значительной степени зависит водный, воздушный,
тепловой режимы почв, направленность и интенсивность микробиологических
процессов, мобилизация питательных веществ и условия питания растений. В
исследованиях Г.И. Казакова установлено, что равновесная плотность
чернозема обыкновенного в пахотном слое составляет 1,06-1,21 г/см3, а средняя
в году – 1,10 г/см3. Эта величина может совпадать или не совпадать с
оптимальной плотностью, характерной для той или иной культуры.
Наши исследования показывают, что в 2003-2005 гг. под посевами озимой
16
и яровой пшеницы объемная масса почвы не зависела от способа и глубины
обработки парового поля, а изменялась, прежде всего, в зависимости от
увлажнения почвы и была в пределах от 0,96 – 1.23 г/см3 в слое почвы 0-30см.
Различные варианты основной обработки почвы существенно не влияли
на плотность её сложения, и в годы исследований объемная масса почвы не
выходила за пределы оптимального значения для озимой и яровой пшеницы,
которая для обыкновенного чернозема находится в пределах для озимой
пшеницы 1.1-1.3, яровой пшеницы 1.0-1.2 гр/см3 .
Влажность почвы.
Одним из решающих факторов влияющих на
развитие
является
растений
почвенная
влага.
Она
также
рост и
является
определяющим фактором для многочисленных биологических, физических и
физико-химических процессов, совершающихся внутри почвы и на её
поверхности. Важную роль в накоплении и сохранении почвенной влаги играет
глубина обработки почвы.
В 2003-2006 гг. под посевами озимой и яровой
пшеницы влажность
почвы не зависела от основной обработки почвы, а изменялась существенно в
течение вегетации культур. В среднем за указанный период времени
наибольшая влажность была отмечена при весеннем отрастании культур и
составляла в метровом слое под посевами озимой пшеницы на вариантах со
вспашкой – 26.6, с рыхлением – 25.8, с «нулевой» обработкой пара – 26.4%. В
посевах яровой пшеницы при вспашке - 28.0, при рыхлении - 27.9, при прямом
посеве – 28.1%. Наименьшая влажность отмечалась перед уборкой урожая
озимой пшеницы соответственно 20.1, 19.9, 19.8%, и яровой пшеницы 20.1,
20.1, 20.2%. Полученные данные не позволяют выявить заметных различий во
влажности почвы весной по вариантам её основной обработки.
В засушливом 2005 году к сроку уборки озимой и яровой пшеницы, также
как и в предыдущие годы, влажность почвы снизилась во всех вариантах
основной обработки почвы, но ниже других она была на делянках с «нулевой»
обработкой чистого пара.
17
Таким образом, анализ изменения запасов почвенной влаги не выявил
существенных
различий
по
вариантам
основной
Урожайность сельскохозяйственных культур.
обработки
почвы.
Конечным показателем
оценки агротехнических приемов является величина и качество урожая
сельскохозяйственных культур, которые отражают действие на растение всех
условий возделывания, изменяемых также с помощью обработки почвы.
Разноречивость оценок глубины, способов, приемов и систем обработки
почвы по их влиянию на урожайность
озимой и яровой пшеницы дают
основание для проведения дальнейших исследований в этой области.
В наших опытах в 2003 г. «нулевая» основная обработка под чистый пар
способствовала некоторому снижению выхода зерна озимой пшеницы по
сравнению со вспашкой. В последующие 2004, 2005, 2006 годы снижения
урожайности озимой пшеницы на этом варианте не наблюдалось. И в среднем
за 2003-2006 годы существенных различий в урожайности озимой пшеницы по
вариантам основной обработки почвы не было (табл. 6).
Таблица 6
Урожайность озимой пшеницы (т/га) в зависимости от основной
обработки чистого пара
Обработка
почвы
Годы
2003
2004
2005
2006
В среднем за
2003-2006гг.
1,24
3,31
1,64
1,86
2,01
1,27
3,35
1,32
1,74
1,92
1,11
3,50
1,78
2,12
2,14
0,24
0,50
0,27
0,18
Вспашка на 2527 см
Безотвальное
рыхление на 1012 см
«Нулевая»
обработка
НСР
Напротив, урожайность яровой пшеницы при прямом посеве и
безотвальной обработке почвы по сравнению со вспашкой в годы исследований
снижалась (табл. 7).
18
Таблица 7
Урожайность яровой пшеницы (т/га) в зависимости от основной
обработки почвы
Обработка
почвы
Вспашка на 2022 см
Безотвальное
рыхление на 1012 см
Прямой посев
НСР
2003г.
2004г.
2005г.
2006г.
1,20
1,69
0,73
1,56
В среднем за
2003-2006гг.
1,29
0,98
1,68
0,72
1,32
1,17
0,94
0,22
1,57
0,19
0,54
0,15
0,95
0,10
1,00
Таким образом, безотвальное рыхление и прямой посев не оказывают
существенного влияния на урожайность озимой пшеницы, и способствуют
снижению урожайности яровой пшеницы по сравнению со вспашкой.
. Эколого – экономическая оценка возделывания озимой и яровой
пшеницы. Проведенные расчеты показали, что экономически более выгодным
являлось возделывание озимой пшеницы при безотвальной и «нулевой»
основных обработках почвы. Применение этих обработок способствовало
значительному снижению производственных затрат по сравнению со вспашкой.
Рентабельность на этих вариантах составила соответственно 82 и 103 % (табл.
8).
Таблица 8
Экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы в зависимости
от основной обработки чистого пара (2003-2006 гг.)
Обработка
почвы
Вспашка на
25-27 см
Безотвальное
рыхление на
10-12 см
«Нулевая»
обработка
Урожайность
т/га
Производственные
затраты, руб/га
Себестоимость
1ц, руб
Рентабельность , %
175,94
Условный
чистый
доход,
руб/га
2238,68
2,01
3529,32
1,92
3034,20
153,24
2509,80
82,71
2,14
2936,20
139,82
3027,80
103,11
19
63,43
В среднем за годы исследований наблюдалось снижение урожайности
яровой пшеницы при безотвальной обработке почвы и прямом посеве. Однако
несмотря на низкую урожайность сокращение производственных затрат
способствовало увеличению уровня рентабельности производства яровой
пшеницы при прямом посеве (табл. 9).
Таблица 9
Экономическая эффективность возделывания яровой пшеницы в зависимости
от основной обработки почвы (2003-2006 гг.)
Обработка
почвы
Урожайность
т/га
Производственные
затраты, руб/га
1,29
3109,17
1,17
2915,52
260,31
220,48
7,56
1,01
2328,61
230,56
499,39
21,44
Вспашка на
20-22 см
Безотвальное
рыхление на
10-12 см
Прямой
посев
Себестоимость Условный
1ц, руб
чистый
доход,
руб/га
259,10
250,83
Рентабельность , %
8,06
Эколого–экономическая оценка эффективности вариантов основной
обработки почвы позволяет реально учитывать изменение уровня плодородия
почвы и эколого–экономические последствия проводимых мероприятий.
Таблица 10
Эколого-экономическая оценка основной обработки почвы под озимую и
яровую пшеницу
Показатели
Урожайность, т/га
Стоимость
произведенной
продукции, руб/га
Стоимостной
эквивалент
снижения
почвенного
плодородия, руб/га
1
2,01
5768,00
709,50
Озимая пшеница
2
3
1,92
2,14
5544,00
5964,00
660,00
759,00
20
1
1,29
3360,00
429,00
Яровая пшеница
2
3
1,17
1,01
3136,00
2828,00
379,50
313,50
Продолжение таблицы 10
Производственные
4238,82
затраты с учетом
стоимости
на
восстановления
почвенного
плодородия, руб/га
Условно
чистый 1529,18
доход, руб/га
Уровень совокупной 36,07
рентабельности, %
3694,20
3695,20
3538,17
3295,02
2642,11
1849,80
2268,80
-178,17
-159,02
185,89
50,07
61,39
-
-
7,03
Примечание: 1-вспашка; 2 – безотвальное рыхление на 10-12 см;
3 – «нулевая» обработка почвы
Эколого-экономическая оценка различных технологий возделывания
озимой и яровой пшеницы показывает, что наиболее эффективным является
вариант «нулевой» обработки почвы (табл. 10).
ВЫВОДЫ
1. В лесостепном Заволжье численность микроорганизмов в пахотном
слое (0-30 см) обыкновенного чернозема от начала и до конца вегетации
сельскохозяйственных культур колеблется в пределах от 4,00 до 6,00 млн/г
абсолютно
сухой
почвы.
Самой
многочисленной
группой
почвенной
микрофлоры являются бактерии, и в среднем за годы исследований их
численность достигла в посевах озимой пшеницы 3,3 млн/г, яровой пшеницы 2,5 млн/г. Второе место по численности занимают актиномицеты, которых
было до 2,2 млн/г абсолютно сухой почвы в посевах озимой пшеницы и 2,3
млн/г в посевах яровой. Микромицетов содержалось значительно меньше - 13,5
тыс/г в посевах озимой и 22,7 тыс/г в посевах яровой пшеницы.
2.
Более
благоприятные
условия
для
развития
бактериальной
микрофлоры в посевах озимой пшеницы складываются при безотвальном
рыхлении пара на 10-12 см, а в посевах яровой пшеницы при осенней вспашке
на 20-22 см. «Нулевая» обработка почвы под пар не вызвала угнетения
бактериальной микрофлоры по сравнению со вспашкой.
21
Мелкая и «нулевая» обработки почвы способствовали снижению
численности актиномицетов на 15% в посевах озимой пшеницы по сравнению
со вспашкой на 27-30% посевах яровой пшеницы.
Для микромицетов лучшие условия в посевах озимой пшеницы
сложились при вспашке на 25-27 см под чистый пар по сравнению с «нулевой»
осенней обработкой пара, где наблюдалось снижение их численности, а в
посевах яровой пшеницы существенных различий в их численности по
вариантам основной обработки почвы не выявлено.
3. Глубина и способы обработки почвы под озимую и яровую пшеницу
не оказали существенного влияния на изменение ферментативной активности
почвы: она была достаточно высокой на всех вариантах опыта.
4. Безотвальное рыхление и «нулевая» осенняя обработки почвы по
сравнению со вспашкой способствуют более интенсивному разложению
растительных остатков в
верхнем слое (0-10см) за вегетационный период.
Отмечено также угнетение корневой системы растений на этих вариантах
обработки почвы.
5. Установлено также, что увеличение численности актиномицетов и
микромицетов в почве способствует более интенсивному разложению
растительных остатков, что подтверждается положительной корреляционной
связью (r = 0,82-0,91).
6. Плотность сложения почвы в пахотном слое (0-30см) за годы
исследований существенно не различалась при разных её обработках и была в
пределах оптимальных значений для озимой и яровой пшеницы.
7. Сохранению почвенной влаги в большей степени способствовали
безотвальное рыхление и «нулевая» обработка почвы по сравнению со
вспашкой.
8.
Безотвальное
рыхление
и
«нулевая»
обработка
почвы
сопровождались снижением урожайности яровой пшеницы по сравнению со
вспашкой, а урожайность озимой пшеницы в зависимости от способов
обработки почвы под пар существенно не изменялась.
22
9. Несмотря на снижение урожайности яровой пшеницы при прямом
посеве, но меньшие при этом трудовые, энергетические и материальноденежные
затраты
позволили
обеспечить
более
высокий
уровень
рентабельности чем при вспашке.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
При выборе и освоении основной обработки почвы под озимую и яровую
пшеницу рекомендуется учитывать численность и активность почвенных
микроорганизмов, которые не одинаково реагируют на различные её обработки.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Марковская Г.К., Милюткина Г.В., Кирясова Н.А. Влияние
минимализации обработки почвы на некоторые параметры её
биологической активности //Актуальные вопросы агрономической науки
в XXI веке/ Сб. научных трудов. Самара. 2004. С.373-376.
2. Милюткина Г.В., Кирясова Н.А. Влияние технологий основной обработки
яровой пшеницы на биологическую активность почвы //Молодые ученые
в решении региональных проблем АПК / Сб. научных трудов. Самара.
2005. С.21-25.
3. Марковская Г.К., Милюткина Г.В., Кирясова Н.А., Юдина Ю.В. Влияние
основных способов основной обработки на микробиоту почвы при
возделывании яровой пшеницы в условиях лесостепи Заволжья //
Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии.
Самара. 2006. №4. С.17-19.
4. Милюткина Г.В., Кирясова Н.А., Юдина Ю.В. Влияние различных
способов основной обработки на ферментативную активность почвы и
разложение растительных остатков при возделывании яровой пшеницы в
условиях лесостепи Заволжья. // Известия Самарской государственной
сельскохозяйственной академии. Самара. 2006. №4. С.19- 21.
23
5. Марковская Г.К., Кирясова Н.А. Влияние минимализации обработки
почвы на её биологическую активность. //Достижения науки и техники
АПК. 2007. №1. С.16-17.
24