Оптимизация севооборотов и основной обработки почвы в ресурсосберегающем земледелии

На правах рукописи
Дробышев
Алексей Петрович
Оптимизация
севооборотов и основной обработки почвы
в ресурсосберегающем земледелии
на юге Западной Сибири
Специальность 06.01.01 – общее земледелие, растениеводство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Москва – 2013
3
Работа выполнена на кафедре общего земледелия,
растениеводства и защиты растений
ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»
Научный консультант:
Официальные оппоненты:
Мазиров Михаил Арнольдович
Почетный работник ВПО РФ,
доктор биологических наук, профессор
Каштанов Александр Николаевич
Заслуженный деятель науки РФ,
доктор сельскохозяйственных наук,
Академик РАСХН, заведующий отделом
Почвенного института им. В.В. Докучаева
Гогмачадзе Гулади Джемалович
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор, директор ВНИИ
«Агроэкоинформ»
Зинченко Сергей Иванович
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор, зав. отделом агрофизики
Владимирского НИИСХ
Россельхозакадемии
Ведущая организация:
ФГБОУ ВПО «Омский государственный
аграрный университет им. П.А. Столыпина»
Защита диссертации состоится «24 » сентября 2013 г. в 14-30 час. на
заседании диссертационного совета Д 220.043.05 при ФГБОУ ВПО «РГАУ
– МСХА имени К.А.Тимирязева» по адресу: 127550, г. Москва, ул.
Прянишникова, д.15, тел./факс: 9(499) 976-24-92.
С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ФГБОУ ВПО «РГАУ – МСХА
имени К.А. Тимирязева»
Автореферат разослан « 12» августа 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Шитикова А.В.
4
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. Устойчивый рост производства растениеводческой продукции
с максимальным использованием почвенно-климатического потенциала, сохранение и
повышение плодородия почвы, экономическая эффективность земледелия являются
основными направлениями в решении задач, стоящих перед сельским хозяйством
Сибирского региона.
Западная Сибирь обладает огромными природными ресурсами, исключительно
большим разнообразием почв, лесных ассоциаций, водных источников и климатических
условий, однако производство продукции растениеводства ведется в жестких условиях
дефицита влаги для растений. Поэтому рациональное использование атмосферных
осадков является важным резервом повышения продуктивности пашни.
По-прежнему, одной из острых проблем земледелия продолжает оставаться
прогрессирующая деградация почвенного покрова. В Алтайском крае 6127,5 тыс. га
пахотных земель предрасположены к проявлению на них ветровой и водной эрозии, что
составляет 88,5% всей пашни (Яшутин, 2008). В то же время за последние годы резко
снижены масштабы воспроизводства плодородия почв. В пахотных почвах Алтайского
края отмечается отрицательный баланс гумуса. Применение минеральных удобрений по
сравнению с 1986-90 годами сократилось в 12 раз (Сарыкин и др., 2009). Восстановление
плодородия почвы в современных условиях идет не за счет интенсивных факторов, а в
большей части за счет природных ресурсов. В этих условиях интенсивное использование
потенциального плодородия почв может привести к необратимому развитию негативных
процессов – ухудшению физических свойств почв и фитосанитарного состояния полей,
снижению продуктивности и устойчивости земледелия в ближайшие годы.
В условиях перехода к новым экономическим отношениям, резкого роста цен на
энергоресурсы и средства химизации, широкого распространения севооборотов с
«коммерческими» культурами актуально дальнейшее совершенствование и оптимизация
основных звеньев систем земледелия, обеспечивающих потребности полевых растений в
необходимых факторах жизни.
Освоение научно обоснованных севооборотов и обработки почвы, как
основополагающих звеньев систем земледелия,
предусматривает снижение потерь
плодородия и повышение продуктивности пахотных земель.
Разработка и освоение адаптированных к новым экономическим условиям
современных систем земледелия является важной научной проблемой, решение которой
ведет к экономии энергетических, трудовых и материальных ресурсов, сохранению
почвенного плодородия с повышением продуктивности пашни и качества производимой
продукции, что и определяет актуальность принятого направления исследований.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка научных
и агротехнических основ совершенствования основных звеньев систем земледелия севооборотов и обработки почвы - на черноземных почвах юга Западной Сибири,
обеспечивающих снижение трудовых, энергетических и материально-денежных затрат,
сохранение плодородия почвы и увеличением продуктивности пашни.
5
Поставленная цель предопределяла необходимость решения следующих задач:
- дать сравнительную оценку различных видов полевых севооборотов и выявить их
влияние на изменение параметров биологических, водно-физических и агрохимических
показателей плодородия черноземов выщелоченных;
- установить влияние продолжительности чередования культур и паровых полей в
разных видах полевых севооборотов на урожайность зерновых культур, на
агроэкономическую и биоэнергетическую эффективность;
- выявить наиболее эффективные приемы основной обработки почвы для снижения
засоренности посевов сельскохозяйственных культур злостными видами сорняков;
- определить
возможности минимизации основной обработки почвы
применительно к культурам и предшественникам;
- разработать принципы и определить направления совершенствования основных
звеньев системы земледелия, обеспечивающих наиболее эффективное использование
пахотных земель, сохранение плодородия почвы и рациональное использование
природных и материальных ресурсов.
Научная новизна результатов исследований. В результате многолетних
исследований разработаны теоретические и практические основы совершенствования
основополагающих звеньев систем земледелия – севооборотов и обработки почвы - в
направлении энергоресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных
культур.
Впервые в агроландшафтах юга Западной Сибири на основе сравнительного
изучения оценено влияние организационно-технологического комплекса (севооборотов,
обработки почвы, защиты растений и т.д.) на показатели эффективного использования
климатических ресурсов и плодородия почвы, продуктивности пашни, экономической и
энергетической целесообразности.
Реализованы принципы разработки систем полевых севооборотов и основной
обработки почвы применительно к сибирским природным
условиям на основе
результатов их изучения, взаимообусловленности, повышении
экологической
безопасности. Новым в диссертационной работе является теоретическое положение о
комплексном подходе к формированию агрофитоценозов в севообороте и в системе
основной обработки почвы,
предложен новый метод оценки продуктивности
использования атмосферных осадков в процессе производства растениеводческой
продукции и их энергетической эффективности при различном чередовании полевых
культур и паровых полей.
Положения, выносимые на защиту:
1. Закономерности изменения параметров плодородия черноземов под влиянием
длительного чередования культур в различных видах полевых севооборотов и применения
минеральных удобрений;
2. Эффективность использования природных ресурсов при проектировании
системы севооборотов;
3. Целесообразность освоения плодосменных севооборотов в современных
системах земледелия юга Западной Сибири;
4. Оптимизация системы основной обработки почвы в полевых севооборотах,
обеспечивающей снижение засоренности посевов наиболее злостными сорняками;
6
5. Комплексный экономико-энергетический подход к оценке эффективности
севооборотов и систем основной обработки почвы применительно к природным условиям
и уровням интенсификации.
Практическая значимость работы .
Результаты выполненной работы вскрывают механизмы взаимодействия
природных и антропогенных ресурсов, служат теоретической основой при разработке
систем земледелия на основе ресурсосбережения и экологической безопасности.
Установлены особенности взаимосвязей параметров структуры посевных площадей,
севооборотов и системы основной обработки почвы, обеспечивающих эффективное
использование природных и трудовых ресурсов, выявлены направления по дальнейшему
совершенствованию
систем
земледелия
и
технологий
возделывания
сельскохозяйственных культур на основе биологизации земледелия.
Определена
необходимость соблюдения принципов плодосменности и
совместимости культур в севообороте; зависимость сроков, приемов и способов основной
обработки почвы от чередования видов культур; целесообразность и методика учета
продуктивности осадков в условиях неустойчивого увлажнения с учетом биологизации и
нтенсификации производства сельскохозяйственной продукции.
Результаты многолетних опытов прошли производственную проверку и нашли
широкое применение в СПК «Колхоз Прогресс» Петропавловского района, СПК «Колхоз
им. Громова» Каменского района, СПК «Сибирь» Чарышского района, ЗАО
«Белокурихинское» и ООО «Агро-Сибирь» Смоленского района, СПК «Колхоз им.
Шумакова» Змеиногорского района и других хозяйствах Алтайского края, активно
вовлекаются в учебный процесс в Алтайском государственном аграрном университете при
подготовке специалистов и аспирантов по дисциплине «Земледелие», на курсах
повышения квалификации специалистов АПК.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на научных и
научно-производственных конференциях, совещаниях, семинарах: международных
(Барнаул, 2003, 2005, 2006, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012; Горно-Алтайск, 2007),
региональных (Барнаул, 1981; Бийск, 2001, 2002; Кемерово, 2002; Омск, 2005; Улан-Удэ,
2006; Красноярск, 2006), совещаниях-семинарах профессорско-преподавательского
состава и заведующих кафедр земледелия и растениеводства аграрных вузов Сибирского
федерального округа (Новосибирск, 2002; Омск, 2004; Красноярск, 2008), на курсах
повышения квалификации преподавателей сельскохозяйственных вузов СССР
(Ленинград, 1980; Краснодар, 1984), а также на краевых научно-практических
конференциях и совещаниях специалистов и руководителей хозяйств (Барнаул, 1981,
1983), районных – в системе агроучебы, изложены в научных отчетах по госбюджетной
тематике НИР АГАУ за 1975-2009 гг.
Личный вклад автора. Представляемая работа выполнена в соответствии с
научно-техническими программами и заданиями в рамках выполнения тематического
плана НИР Алтайского ГАУ в 1975-2012 гг.
Разработка программ и методик полевых опытов, непосредственное участие в их
проведении, в качестве исполнителя, ответственного исполнителя и руководителя,
обработка результатов опытов, лабораторных анализов, руководство аспирантами и
соискателями, 3 из которых защитили кандидатские диссертации.
7
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в научных
журналах «Вестник Алтайского государственного аграрного университета», «Сибирский
вестник сельскохозяйственной науки», «Вестник КрасГАУ», «Вестник НГАУ», в
материалах научно-практических конференций международного и регионального
уровней, научных трудах Алтайского государственного аграрного университета и других
изданиях в количестве 55 научных работ объемом 36,0 п.л., в т.ч. 11 статей в журналах,
рекомендованных ВАК.
Результаты исследований и теоретических обобщений нашли отображение в
научно-методических и учебных пособиях в соавторстве: «Земледелие на Алтае» (2001),
«Системы земледелия» (2003), «Земледелие в Сибири» (2004), «Системы земледелия (на
примере сибирских регионов)» (2005), допущенных учебно-методическим объединением
вузов по агрономическому образованию и Министерством сельского хозяйства РФ в
качестве учебного пособия для студентов сельскохозяйственных учебных заведений по
специальности 310200 – Агрономия, «Проектирование систем земледелия» (2005),
«Практикум по курсу «Системы земледелия» (на примере сибирских регионов)» (2008),
монографиях «Биоземледелие. Научные основы, инновационные технологии и машины»
(2008) и «Научные основы современной агрономии» (2012). Доля автора в общем объеме
составляет 41,2% или 98,7 п. л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав,
выводов и предложений производству. Работа изложена на 320 страницах компьютерного
набора, содержит 61 таблицу, 11 рисунков. Список литературы включает 524 источника,
из них 28 иностранных авторов.
За оказанную помощь при обсуждении методики, результатов исследований и
подготовке рукописи диссертации автор выражает признательность Почетному работнику
высшего профессионального образования РФ, доктору биологических наук, профессору
Мазирову Михаилу Арнольдовичу. За помощь и ценные советы по оформлению работы
автор благодарит доктора сельскохозяйственных наук, профессора, Заслуженного деятеля
науки РФ Баздырева Геннадия Ивановича, доктора сельскохозяйственных наук,
профессора Морковкина Геннадия Геннадьевича, а за сотрудничество в проведении
исследований - сотрудников кафедры почвоведения и агрохимии, лаборатории качества
зерна Алтайского НИИСХ, а также главных агрономов и механизаторов хозяйств,
оказавшим содействие в проведении опытнической работы, студентов агрономического
факультета Алтайского ГАУ, принимавшим непосредственное участие в экспериментах.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
1. Место севооборота и обработки почвы в современных системах земледелия
Приводится обзор научной литературы по развитию теории и практическому
состоянию систем мирового и отечественного земледелия, их влиянию на сохранение
плодородия почвы и продуктивность сельскохозяйственных угодий, качество получаемой
продукции.
8
2. Условия и методика проведения исследований
Алтайский край находится в юго-восточной части Западной Сибири, в бассейне
верхнего течения реки Оби. Его площадь составляет 169,1 тыс. кв. км.
Приобье Алтая, где проведены основные экспериментальные работы, находится в
зоне черноземов засушливой и умеренно-засушливой степи, в подзоне обыкновенных
черноземов умеренно-засушливой и колочной степи (Бурлакова и др., 1988).
По агроклиматическому районированию края исследования выполнялись в теплом,
недостаточно увлажненном подрайоне (Агроклиматические ресурсы Алтайского края,
1971). Климат характеризуется резко выраженной континентальностью, жарким, но
коротким летом, холодной и малоснежной зимой с сильными ветрами и метелями.
Средняя температура воздуха самого теплого месяца (июля) +18+210С, а самого
холодного (января) -18-190С. При этом иногда зимой температура может опускаться до
-50-530С, а летом достигает +400С. Число дней со среднесуточной температурой выше
00С составляет 190-205 дней, выше +100С – 125-135 дней. Безморозный период длится
110-115 дней. Сумма положительных температур воздуха за период с температурой выше
+100С равна 2000-22000. Количество солнечного тепла в 2-3 раза больше, чем требуется на
испарение всех выпадающих за год осадков (Сляднев, 1967).
Продолжительность периода со снежным покровом составляет 160-170 дней.
Годовое количество осадков на территории района исследований колеблется от 350 до 425
мм, в том числе за период вегетации зерновых культур (с 1 мая по 31 августа) – 200-220
мм, ГТК=1,2 + 1,0. Влагообеспеченность пшеницы около 60-70%. Часто весна и первая
половина лета бывают засушливыми. Высокая температура и низкая относительная
влажность воздуха сопровождаются сильными ветрами, иссушающими почву.
В большинстве лет (60-95%) переход средней суточной температуры воздуха через
0
0 С осуществляется до 30 октября – 5 ноября. Примерно к этому времени или позднее на
3-6 дней приходится и образование устойчивого снежного покрова. Средняя из
наибольших декадных высот его за зиму равна 30-40 см, наибольшая глубина
промерзания почвы достигает 265 см.
Характерной особенностью метеорологических условий в засушливые годы
является смещение максимума осадков на август и сентябрь. Часто засушливому году
предшествует сухая осень. Холодная весна обычно сменяется жарким июнем и июлем,
сопровождающимися сухостью воздуха и суховеями. Все это вызывает большие потери
влаги из почвы.
Распределение атмосферных осадков на протяжении всех анализируемых лет
было неравномерным. Так, недобор осадков в мае 1976 и 1980 гг. составил 78%, в июле
1976 г. 25%, в в мае 1978 г. - 35%. Август 1979 и 1980 гг. был более засушлив по
сравнению с многолетними данными, что привело к формированию невысокой массы
1000 зерен в растениях яровой пшеницы. По увлажнению наиболее благоприятным и для
яровой пшеницы складывались условия в 1977 году, когда за май-август выпало 275 мм
осадков.
Наиболее обильные осадки в начале вегетации отмечены в 1983-1988 гг. В мае
выпадало от 108 до 181% осадков от многолетних показателей. Наиболее засушливыми
среди восьмидесятых годов оказались условия вегетационных периодов в 1981 и 19871989 гг., когда за весь период с мая по август выпадало не более 69% осадков от
среднемноголетней нормы. После увлажненного периода в мае 1988 г. наступила жаркая
9
сухая погода, которая продолжалась в течение четырех декад, что не могло негативно
сказаться на формировании основных элементов урожая зерновых культур.
В течение девяностых годов и начале нового столетия, за исключением 2003 г., по
сравнению с предыдущим десятилетием погодные условия на юге Западной Сибири были
более благоприятными по увлажнению.
Таким образом, годы проведения опытов по метеорологическим условиям кратко
можно охарактеризовать как годы с очень неравномерным распределением осадков в
течение вегетационного периода и смещением их максимума на вторую половину лета.
Наиболее резко выраженной засухой отличались 1976, 1981, 1982, 1987, 1988, 1989,
1991,1997 и 2003 годы, которые можно отнести к острозасушливым. Самыми влажными
условиями вегетационного периода и относительно высокими показателями ГТК за майиюнь и в целом за вегетацию отмечены 1977, 1984, 1985, 1986, 1992, 1993, 1995, 2000,
2002 годы. В большинстве лет влагообеспеченность растений яровой пшеницы была
недостаточной. Коэффициент увлажнения на рассматриваемой территории в основном
меньше единицы.
Согласно агрохимической характеристики почв СССР (1976), в подзоне умереннозасушливой степи в почвенном покрове преобладают черноземы обыкновенные
среднемощные среднегумусные, иногда маломощные с включением значительных
контуров выщелоченных черноземов на породах облегченного гранулометрического
состава, а местами – карбонатных черноземов.
По гранулометрическому составу - преимущественно песчано-пылеватые
среднесуглинистые и иловато-пылеватые тяжелосуглинистые черноземы.
Самая большая площадь черноземов (более 4 млн. га, или 49,1% всей черноземной
зоны Алтайского края) приходится на Приобское плато, где наиболее широко
распространены черноземы обыкновенные. Эти почвы занимают водораздельные его
части и террасированные склоны к ложбинам древнего стока. Материнской породой
является толща лессовидных пылеватых суглинков, сменяющихся слоистой свитой
песков, супесей и глин. На террасированных склонах эта свита залегает ближе к
поверхности, материнские породы становятся более легкими (Базилевич, 1959).
По характеру растительного покрова рассматриваемая территория относится к зоне
разнотравно-луговых и ковыльно-типчаковых степей с небольшим количеством лесных
колков.
Значительная часть территории с зональной растительностью распахана.
Естественная растительность сохранилась лишь по логам и балкам, приколочным
понижениям и представлена тремя типами растительных группировок: степной, луговой и
лесной.
В черноземе обыкновенном плотность твердой фазы почвы в пахотном горизонте
невысокая (2,58-2,63 г/см3). С глубиной этот показатель возрастает (2,70-2,74 г/см3).
Общая пористость уменьшается с глубиной, что объясняется меньшим содержанием
гумуса, а также, по мнению Н.А. Качинского (1965), многовековым давлением верхних
слоев почвы на нижние и их спрессованностью.
Обыкновенные черноземы обладают благоприятными физическими свойствами:
плотность почвы в пахотном слое равна 0,87-1,00, в подпахотном 1,10-1,12 и на глубине
70-90 см увеличивается до 1,45 г/см3. Общая пористость у обыкновенных черноземов
10
высокая. В пахотном слое она равна 60-66%, в подпахотном 54-59% и на глубине 70-90см
уменьшается до 51-44% (Почвы Алтайского края, 1959).
До 30% площади зоны занимают выщелоченные черноземы. Наиболее
распространены выщелоченные среднемощные среднегумусные черноземы. Мощность
гумусового горизонта 50-60 см, глубина вскипания 70-100 см; запасы гумуса в слое 0-20
см 120-150, общего азота 3-5 т/га.
Среди малогумусных выщелоченных черноземов наиболее часто встречаются
среднемощные разновидности с мощностью гумусового горизонта 45 и глубиной
вскипания 65 см и ниже. Запасы гумуса в слое 0-20 см 110-120, общего азота – 2-3 т/га.
Стационар севооборотов, на котором проведены исследования, заложен на черноземе
выщелоченном среднемощном малогумусном легкосуглинистом (Бурлакова, Азарова,
1967).
Спелость почв колочной степи Алтая обычно наступает при влажности равной 7080% от полной влагоемкости (для легкосуглинистых при 22-24% влажности от массы
абсолютно сухой почвы, для среднесуглинистых при 24-26%). Черноземы обладают
хорошей водопроницаемостью, для них характерен непромывной тип водного режима.
Реакция почвенного раствора черноземов
нейтральная.
В составе
поглощающего комплекса главная роль принадлежит обменному кальцию, содержание
обменных магния и калия значительно меньше. Так, обменного кальция в верхних
горизонтах содержится 32-43 мг-экв/100г почвы.
Объектами изучения в данной работе являются основные звенья систем
земледелия – севообороты и обработка почвы.
Основными методами исследования в представленной работе являются полевые
опыты и системный анализ. Системный анализ выполняется на основе научных
исследований, практического опыта, анализа отечественной и зарубежной литературы по
изучаемым вопросам.
Исследования проводились на опытном поле Алтайского СХИ/ГАУ в учхозе
«Пригородное», в производственных условиях СПК «Колхоз Прогресс» Петропавловского
района, СПК «Нива» Смоленского района, СПК «Колхоз им. Шумакова» Змеиногорского
района, хозяйствах Чарышского района Алтайского края в течение 1976-2007 гг.
Стационар севооборотов заложен в 1968 году В.Я. Метелевым на опытном поле в
учхозе «Пригородное». Поля севооборотов расположены на делянках 100х10 метров
(1000 кв. м) в четырехкратной повторности.
Исследования и наблюдения проводились в севооборотах со следующим
чередованием культур:
I. Семипольный зернопаротравяной: 1–пар чистый, 2–пшеница, 3–пшеница с
подсевом многолетних трав, 4–травы 1-го года пользования, 5–травы 2-го года
пользования, 6–пшеница, 7–пшеница;
II. Семипольный зернопаропропашной: 1–пар чистый, 2–пшеница, 3–пшеница, 4–
пшеница, 5–кукуруза на силос, 6–пшеница, 7–пшеница;
III. Семипольный зернопаропропашной (схема чередования II) на фоне полного
минерального удобрения (N50P50K50);
IV. Трехпольный зерновой с занятым паром: 1–пар занятый (горохо-овсяная
смесь), 2–пшеница, 3–пшеница;
V. Трехпольный зернопаровой: 1–пар чистый, 2–пшеница, 3–пшеница;
11
VI. Двухпольный зернопаровой: 1–пар чистый, 2–пшеница.
VII. Семипольный зернотравянопропашной севооборот с чередованием: 1–травы
1-го года пользования, 2–травы 2-го года пользования, 3–пшеница, 4–пшеница, 5–
кукуруза на силос, 6–пшеница, 7– пшеница с подсевом многолетних трав.
При агроэкономической оценке дан анализ бессменным посевам яровой пшеницы
как без основного удобрения так и на фоне полного минерального удобрения (N50P50K50),
четырехпольного зернопарового севооборота (пар чистый–3 года яровая пшеница).
Исследования по изучению сравнительной эффективности систем основной
обработки почвы проводились на полях СПК «Прогресс» Петропавловского района
Алтайского края.
Повторность опытов трехкратная. Размер делянок 10х100 м,
размещение – рендомизированное.
После уборки гороха схема опыта была представлена вариантами:
1. Вспашка в конце августа на 20-22 см;
2. Лущение в августе + вспашка в начале октября на 20-22 см;
3. Лущение в августе.
Под повторный посев яровой пшеницы изучались:
1. ЛДГ + вспашка на 18-20 см;
2. ЛДГ + плоскорезная обработка на 18-20 см;
3. ЛДГ + культивация на 12-14 см;
4. ЛДГ + безотвальное рыхление на 18-20 см.
Для сравнительной оценки системы основной обработки почвы под повторные
посевы зерновых культур в СПК «Нива» Смоленского района Алтайского края изучались
варианты с отвальной обработкой на глубину 20-22 см и обработкой дисковым
лущильником на глубину 10-12 см.
Сравнительный анализ эффективности систем земледелия, представленными
звеньями севооборотов, обработки почвы, удобрения, защиты растений и вцелом
технологии возделывания наиболее рентабельных культур проведен на примере СПК
«колхоз им. И.Я. Шумакова» Змеиногорского района Алтайского края.
Полевые исследования проводились в строгом соответствии с требованиями
методики полевого опыта (Доспехов, 1968, 1979; Аринушкина, 1970 и др.). Подробное
описание методик и программ приведено в диссертации и опубликованных работах.
Статистическая
обработка
экспериментальных
данных
проводилась
дисперсионным анализом. Корреляционные связи и уравнения регрессии рассчитаны в
вычислительной лаборатории кафедры экономической кибернетики Алтайского ГАУ.
Расчет экономической эффективности севооборотов и обработки почвы
проводился по методике отдела севооборотов СибНИИСХ (Неклюдов, 1990),
биоэнергетике – по методике А.А. Жученко (1988,1990) и апробированной в СибНИИСХ
(Неклюдов и др., 1993) и УрСХА (Абрамов, Селюкова, 2001).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3. Влияние севооборотов на плодородие почвы и продуктивность
пашни
3.1. Динамика содержания корневых и пожнивных остатков в паровых полях
различных севооборотов
12
Важным показателем влияния севооборотов на плодородие почвы является их
способность к накоплению корневых и пожнивных остатков. Процесс накопления и
разложения органических остатков в почве неразрывно связан с изменением физических
свойств, питательного и водного режимов, степенью проявления ветровой и водной
эрозии.
В среднем за 4 года весной к началу парования почвы отмечена тенденция к
снижению запасов органических остатков разной стадии разложения в севооборотах с
короткой ротацией.
За летний период в чистых парах происходит интенсивное разложение корневых и
пожнивных остатков. В среднем за годы определения к концу летнего периода их
содержание уменьшается в 1,4-1,8 раза и находится на уровне 2,55 т/га в двухпольном,
4,42-4,76 т/га – в остальных севооборотах. За лето в чистых парах семипольных
севооборотов разложилось 3,28-3,76 т/га органических остатков, в трехпольном – 1,97
т/га, в двухпольном – 1,78 т/га (рис.1).
После осеннего определения запасов органических остатков в почве парового поля
до посева яровой пшеницы по парам произошло дальнейшее снижение их за счет
разложения.
Ко времени посева пшеницы по парам в слое почвы 0-30 см запасы органических
остатков составляли: в семипольных севооборотах - от 4,11 т/га в зернопаротравяном до
3,79 в удобренном зернопаропропашном, а в двух- и трехпольных севооборотах с чистым
паром соответственно 1,89 и 2,75 т/га. В севообороте с занятым паром содержание
органических остатков в первые годы определений было на уровне семипольных, в
последние – выше в 1,5-2 раза.
Рис. 1 - Динамика запасов органических остатков в паровом поле в разных севооборотах
в слое почвы 0-30 см (1976-1978 гг.)
13
За время с весеннего определения запасов органики в паровых полях до посева
пшеницы по парам произошло снижение количества органических остатков в среднем за 4
года в семипольном зернопаротравяном на 4,25 т/га, зернопаропропашном на 3,85, в
удобренном севообороте на 4,30, в трех- и двух-польных с чистым паром соответственно
на 3,64 и 2,44 т/га.
За период с весны в год парования до посева яровой пшеницы по парам
сохранилось от 49,2 до 55,5% органических остатков в семипольных севооборотах, 69,1%
- в двухпольном. За счет пополнения остатков парозанимающей культурой в севообороте
с занятым паром – 77,8%. Применение минеральных удобрений косвенно снизило запасы
до 46,8% от исходного количества.
Таким образом, к концу ротации различных видов полевых севооборотов
накапливается неодинаковое количество корневых и пожнивных остатков в почве
вследствие различий в длине ротации севооборотов, наборе культур и их урожайности.
Самые низкие запасы органических остатков отмечаются в двухпольном зернопаровом
севообороте при всех сроках определений, в этом же севообороте за период парования и
разлагается наименьшее их количество. Сравнительно невысокое содержание ко времени
посева пшеницы по парам отмечается и в трехпольном севообороте с чистым паром за
счет более интенсивного разложения по сравнению с семипольными севооборотами.
Включение в севообороты многолетних трав, пропашных и других культур с
уменьшением доли чистых паров, замене их на занятые или сидеральные может
обеспечить более высокие запасы органического вещества в почве.
При наличии чистых паров в севооборотах, что необходимо при возделывании
отдельных видов культур (озимая пшеница, сахарная свекла, соя и др.), для поддержания
положительного баланса органического вещества в почве должно предусматривать
внесение необходимого количества органических удобрений.
3.2. Влияние севооборотов на содержание гумуса и основных элементов питания
растений в почве
Выращиваемые полевые культуры и применение удобрений, как показали
исследования, накладывают отпечаток на содержание гумуса в почве. Исходное
содержание гумуса перед закладкой стационара севооборотов в 1966 г. было на уровне
3,99% (табл.1).
Таблица 1 - Динамика содержания гумуса в слое почвы 0-40 см в зависимости от
севооборота, % (опытное поле АСХИ, учхоз «Пригородное»)
Севооборот
Исходное
Через 15 лет,
Изменение,
содержание, 1966г.
1981г.
+/7-п. зернопаротравяной
3,80
- 0,19
7-п. зернопаропропашной
3,80
- 0,19
7-п. зернотравяно3,99
пропашной
3,91
- 0,08
3-польный с
занятым паром
3,54
- 0,45
3-польный зернопаровой
3,47
- 0,52
2-польный зернопаровой
3,29
- 0,70
14
Через 15 лет в зернопаровых севооборотах с короткой ротацией и 50-33% чистого
пара в структуре посевов в слое почвы до 40 см отмечено снижение содержание гумуса до
3,29% – в двухпольном и 3,47% - в трехпольном. В трехпольном севообороте с занятым
паром содержание гумуса находилось на уровне 3,54%. В семипольных
зернопаротравяном и зернопаропропашном оно было несколько выше и составляло
3,80%, в семипольном зернотравянопропашном севообороте - 3,91%.
Сравнительная оценка накопления нитратного азота в различных севооборотах при
осеннем определении в паровых полях показана в таблице 2, из которой видно, что
больше нитратов накапливалось в 1978 и 1979 годах. Наибольшее содержание нитратного
азота по вариантам с чистым паром было отмечено в 1979 году. Существенное влияние на
накопление нитратов, видимо, оказали погодные условия вегетационного периода когда
при сравнительно равномерном распределении осадков и увлажнении верхнего слоя
почвы складывались наиболее благоприятные условия для минерализации органического
вещества.
Таблица 2 - Содержание нитратов в паровых полях различных севооборотов при осеннем
определении, мг на 1кг почвы
Севооборот
Среднее за 3
Слой, см
1977г.
1978г.
1979г.
года
7-польный
0-20
11,4
17,4
35,1
21,3
зернопаротравяной
20-40
16,2
16,4
18,8
17,1
0-40
13,8
16,9
27,0
19,2
7-польный
0-20
11,1
18,8
36,6
22,2
зернопаропропашной
20-40
12,1
17,2
20,9
16,7
0-40
11,6
19,2
28,8
19,5
То
же
на
фоне
0-20
13,6
31,2
48,4
31,1
удобрений
20-40
16,1
28,0
22,1
22,1
0-40
14,9
29,6
35,3
26,6
3-польный с занятым
0-20
21,7
17,4
13,0
17,4
паром
20-40
11,5
18,4
4,8
11,6
0-40
16,6
17,9
8,9
14,5
3-польный
0-20
11,6
19,0
30,3
20,3
зернопаровой
20-40
12,5
18,6
20,4
17,2
0-40
12,1
18,8
25,4
18,8
2-польный
0-20
10,4
14,6
25,5
16,8
зернопаровой
20-40
10,2
13,6
13,8
12,5
0-40
10,3
14,1
19,7
14,7
V, %
0-40
17,9
28,1
37,6
В 1977 и 1978 годах наименьшее содержание нитратного азота отмечено в
двухпольном зернопаровом севообороте, а в 1979 году и в севообороте с занятым паром.
При сравнительно невысоком его количестве в 1977 году по всем вариантам в верхнем
слое несколько больше его отмечалось в занятом пару. В 1978 году по занятому пару
запасы нитратов были на уровне других вариантов опыта без удобрений, а в 1979 году
15
значительно уступали. Такое соотношение объясняется не только погодными условиями,
но и урожайностью горохоовсяной смеси (в 1977 году она составила 2,93, в 1978 году –
2,44 и в 1979 году – 3,35 т/га) и, следовательно, разным выносом нитратов урожаем.
В севообороте с применением минеральных удобрений во все годы определения
отмечаются самые высокие запасы нитратов. В среднем за три года на парах без
применения удобрений несколько больше нитратов накапливалось в семипольных
севооборотах (19,2 и 19,5 мг/100 г) по сравнению с зернопаровыми с короткой ротацией
(18,8 и 14,7 мг/100 г).
Коэффициент варьирования (V) по запасам нитратов в слое почвы 0-40см в
условиях 1977 года составил 17,9%, в 1978 году – 28,1, и в 1979 году – 37,6%.
Аналогичная закономерность в содержании нитратного азота по изучаемым
вариантам опыта, но с некоторым уменьшением абсолютных величин, установлена и во
время посева яровой пшеницы по парам (табл. 3).
Таблица 3 - Содержание нитратного азота перед посевом пшеницы по парам в
различных севооборотах, мг на 1кг почвы
Севооборот
Среднее за 3
Слой, см
1977г.
1978г.
1979г.
года
7-польный
0-20
12,4
16,1
15,2
14,6
зернопаротравяной
20-40
10,4
21,0
15,6
15,7
0-40
11,4
18,6
15,4
15,2
7-польный
0-20
10,2
17,5
19,4
15,7
зернопаропропашной
20-40
11,8
21,5
17,0
16,8
0-40
11,0
19,0
18,2
16,3
То
же
на
фоне
0-20
17,0
23,8
30,2
23,7
удобрений
20-40
11,4
25,3
28,0
21,6
0-40
14,2
24,6
29,1
22,7
3-польный с занятым
0-20
12,2
10,1
16,0
12,8
паром
20-40
10,8
10,9
12,0
11,2
0-40
11,5
10,5
14,0
12,0
3-польный
0-20
9,8
9,0
16,0
11,6
зернопаровой
20-40
11,2
16,4
22,2
16,6
0-40
10,5
12,7
19,1
14,1
2-польный
0-20
7,4
10,8
11,4
9,9
зернопаровой
20-40
6,0
13,5
14,4
11,3
0-40
6,7
12,2
12,9
10,6
V, %
0-40
22,0
33,7
13,4
Следовательно, чередование культур оказывает заметное влияние на содержание
нитратного азота в паровых полях различных видов севооборотов. Больше нитратов
накапливается в севооборотах с меньшим удельным весом чистого пара и применением
минеральных удобрений. Снижение нитратов к весне, по-видимому, связано с
перераспределением их по горизонтам почвогрунта при инфильтрации талой водой. По
этой причине содержание нитратов в слое 20-40 см более высокое, чем в верхнем.
Более стабильным содержанием в почве характеризуется доступный растениям
фосфор. Результаты исследований
показывают на незначительное
варьирование
16
показателей в изучаемых вариантах перед посевом пшеницы по парам (8,8-13,9%). Более
стабильное содержание по годам отмечается по чистым неудобренным парам (2,9-8,7%),
внесение минеральных удобрений увеличило коэффициент варьирования до 29,6%, а по
занятому пару он составил 17,5%.
3.3. Структура почвы
Рост и развитие растений обуславливается как химическими, так и физическими
свойствами почвы, последние оказывают столько же сильное влияние на растение, как и
первые (Костычев, 1940). В целом за три года в слое почвы 0-30 см отмечается тенденция
к увеличению глыбистой фракции и уменьшению коэффициента структурности в
севооборотах с короткой ротацией (рис. 2).
Рис. 2 - Структурное состояние почвы в слое 0-30 см в зависимости от севооборота
(1976-1979 гг.)
1 – 7-польный зернопаротравяной;
2 - 7-польный зернопаропропашной;
3 – то же на фоне удобрений;
4 – 3-польный с занятым паром;
5 – 3-польный зернопаровой;
6 – 2-польный зернопаровой
При содержании глыбистых агрегатов 19,3-20,0% в семипольных неудобренных
севооборотах коэффициент структурности был равен 3,09-3,20, а в трех- и двухпольных с
чистым паром при 24,5-23,8% агрегатов крупнее 10 мм в диаметре коэффициент
17
структурности составил 2,68-2,64. В севообороте с занятым паром коэффициент равнялся
2,83, севообороте многолетними травами - 3,09 и с кукурузой – 3,20.
В процессе парования почвы происходит увеличение содержания глыбистых
комков и снижение водопрочности агрегатов. Более высокими показателями по
содержанию структурных отдельностей размером от 7 до 1 мм в диаметре и
водопрочности агрегатов характеризуются семипольные севообороты Наилучшими
показателями структурного состояния почвы обладают севообороты с занятым паром.
Водопрочность почвенных агрегатов к посеву яровой пшеницы по паровому
предшественнику заметно снижается по сравнению с водопрочностью перед уходом
полей под пар. В целом почвы опытного участка характеризуются невысокой
водопрочностью агрегатов. Содержание водопрочных агрегатов размером крупнее 0,25
мм в слое 0-30 см во всех изучаемых севооборотах отмечалось в пределах 27,10-33,71%.
3.4. Динамика запасов влаги в паровых звеньях полевых севооборотов
Водные свойства почвы являются одним из основных показателей определяющих
ее плодородие. По мнению Э.Рассела (1955) недостаток воды ограничивает общее
производство пищи в мире больше, чем какая-либо другая причина.
Анализ запасов доступной влаги в метровом слое почвы показывает, что в конце
ротации севооборотов после уборки замыкающей их яровой пшеницы остается
неодинаковое количество влаги. Оно определяется не только погодными условиями во
время вегетации растений, но и величиной урожая пшеницы.
Наиболее полное представление о влиянии урожайности культур на запасы влаги в
почве после уборки дает коэффициент парной корреляции, который в среднем за 19781979 годы в слое почвы 0-100 см был равен 0,823 ± 0,161.
Определение водопроницаемости почвы осенью 1977 и 1978 гг. в полях, уходящих
под пар в различных севооборотах, показало, что она в значительной мере зависит от уже
имеющихся запасов влаги. Чем выше запас в почве, тем меньше влаги поступает в нее
(рис. 3).
Наибольшая интенсивность впитывания и фильтрации отмечается осенью на
полях, уходящих под пар в удобренном зернопаропропашном севообороте и в
севообороте с занятым паром (360,4 и 476,0 мм за 6 часов наблюдений). Самая низкая
водопроницаемость наблюдается в зернопаровых севооборотах с чистым паром и
короткой ротацией, которая ниже в 1,3-1,9 раза по сравнению с семипольными
неудобренными севооборотами.
Определение водопроницаемости через год на этих делянках в конце парования
показывает на снижение водопроницаемости в 2-3 раза вследствие влагонакопления в
процессе парования и, видимо, распыленности почвы в процессе обработок по уходу за
паровыми полями. Среди изучаемых севооборотов с чистыми парами наименьшие
показатели водопроницаемости отмечаются в севооборотах с короткой ротацией, т.е. в
двух и трехпольных.
В удобренном севообороте водопроницаемость в 1,5 раза выше, чем в аналогичном
без применения удобрений. В данном случае это можно объяснить за счет более высокого
содержания органических остатков на разной стадии разложения, которые формировались
в течение ротации севооборота и иссушенностью почвы.
18
Рис. 3 - Водопроницаемость почвы в зависимости от севооборота, мм за 6 часов
За летний период паровые поля довольно интенсивно теряют влагу. Там, где выше
запасы влаги весной, происходит более интенсивное их снижение за летний период
(рис.4). При этом величина потерь в метровом слое чаще всего определяется потерями из
верхнего полуметрового слоя. В среднем за 5 лет исследований в чистых парах накоплено
130,1-136,8 мм доступной влаги (58,7-61,5% от НВ), в занятом горохо-овсяной смесью на
сено – 106,1 мм (47,7% от НВ).
Чистые пары в различных видах полевых севооборотов в среднем за 1976-1980
годы по запасам доступной влаги в метровом слое почвы ко времени посева яровой
пшеницы располагаются в следующей последовательности: 7-польный зернопаротравяной
– 130,7 мм (58,7% от НВ), 7-польный зернопаропропашной без удобрений и на фоне
полного минерального удобрения – 133,2мм (59,8% от НВ), 3-польный зернопаровой –
134,2мм (60,3% от НВ) и 2-польный зернопаровой – 136,8 мм (61,5% от НВ).
Зернопаротравяной севооборот уступает заметно по запасам доступной влаги
перед посевом пшеницы по чистому пару другими севооборотами в те годы, когда за
второй осенне-весенний период парования выпадает осадков менее 140 мм (с октября
1975 по апрель 1976 гг. – 117 мм, 1979-1980 гг. – 136 мм). Количество влаги находится на
уровне других севооборотов или несколько выше в годы с осадками более 180 мм (19761977 гг. – 181 мм, 1977-1978 – 188 мм, 1978-1979 – 184 мм). В двухпольном севообороте,
19
наоборот, чаще наблюдается преимущество перед другими севооборотами в более
засушливые годы (1976 и 1980 гг.).
Рис. 4 - Динамика запасов доступной влаги в метровом слое почвы в зависимости от
севооборота
От посева яровой пшеницы до фазы кущения содержание влаги в почве интенсивно
снижается на транспирацию и физическое испарение с поверхности почвы. В среднем за 5
лет запасы доступной влаги в метровом слое почвы снизились в 1,5-1,8 раза. В фазу
кущения яровой пшеницы больше влаги содержалось при посеве по чистому пару в
двухпольном севообороте – 90,2 мм. В других севооборотах в это время по чистым парам
было от 70,8 в зернопаротравяном до 77,1 мм в трехпольном зернопаровом. На
удобренном фоне в зернопаропропашном севообороте содержалось 78,3 мм доступной
влаги. Наибольший дефицит влаги отмечен в 1976, 1977 и 1980 годах.
Ко времени уборки яровой пшеницы происходит снижение запасов доступной
влаги в слое 0-100 см в среднем за годы исследований до 67,6 мм в двухпольном
зернопаровом и до 40,8 мм в удобренном зернопаропропашном севообороте.
Вместе с тем, развивая более мощную корневую систему, яровая пшеница при
посеве по чистым парам сильнее иссушает почву, чем посевы по непаровым
предшественникам. К уборке первой культуры после чистого пара запасы влаги в почве
часто уступают другим полям севооборотов.
Учитывая количество и распределение осадков в течение года, характер
поступления их в почву и расходование под культурами в зависимости от места в
севообороте, значительный интерес представляет эффективность их использования как на
создание единицы произведенной продукции, так и энергетическая оценка
20
продуктивности этого фактора жизни растений. Эту оценку можно дать по отдельным
культурам при посеве по разным предшественникам, по звеньям и по севооборотам в
целом.
Период времени от уборки предшествующей чистому пару культуры до посева
яровой пшеницы после него составляет около 20 месяцев, до посева по многолетним
травам почти 10 месяцев, по занятому пару – 9 месяцев и по другим непаровым
предшественникам – не более 8 месяцев. За период от уборки непаровых
предшественников до посева яровых культур в Приобской зоне Алтая (октябрь-середина
мая) выпадает в среднем 260 мм осадков, а за время от уборки предшествующей
парованию культуры до посева яровых по чистому пару – 739 мм.
С учетом выпадающих осадков за период вегетации яровой пшеницы (202 мм)
можно рассчитать эффективность их использования на создание единицы урожая, так как
коэффициент водопотребления, обычно используемый в земледелии, не полностью
учитывает характер поступления и расхода влаги из почвы за период от уборки
предшествующей культуры до посева (Дробышев, 2010).
Предлагаемая методика расчетов показывает, что в среднем за период с 1971 по
1985 гг. на формирование одной тонны зерна яровой пшеницы по чистому пару, в том
числе на испарение при паровании, расходуется 521 мм осадков, по занятому пару и
непаровым предшественникам от 357 до 386 мм (табл. 4).
Таблица 4 - Продуктивность атмосферных осадков в зависимости от размещения яровой
пшеницы по разным предшественникам
Сумма
Сумма
Расход
Эффективность
Урожайность накопленной осадков за
влаги
осадков,
Предшестпшеницы,
энергии,
период,
осадков на
МДж/мм
венник
*
т/га
МДж/га
мм
1 т зерна,
мм
Без основного удобрения
Пар чистый
1,84
30351
958
521
32
Пар занятый
1,55
25568
562
362
41
Кукуруза
1,37
22103
479
350
46
Многолетние
травы
1,57
25897
594
378
44
Пшеница
1,24
20454
479
386
43
На фоне N50P50K50
Пар чистый
2,12
34970
958
452
36
Кукуруза
1,89
31176
479
253
65
Пшеница
1,70
28042
479
282
58
* - сумма осадков за период от уборки предшествующей культуры до уборки пшеницы.
Дополнительное внесение N50P50K50 в почву перед посевом яровой пшеницы
уменьшило расход влаги осадков на 69 мм по чистому пару и на 104 мм на каждую тонну
зерна по непаровым предшественникам.
Эффективность использования атмосферных осадков можно оценить и через
энергетическую оценку, если учесть количество накопленной энергии урожаем культур,
21
звена или севооборота в целом и суммой выпавших осадков за соответствующий период.
Такие расчеты показали, что 1 мм осадков при посеве горохо-овсяной смеси обеспечивает
накопление энергии в урожае в количестве 56 МДж, кукурузы на силос – 160, а кукурузы
на фоне удобрений – 212 МДж. Эффективность осадков в посевах яровой пшеницы
первой культурой по чистому пару составляет 32, по кукурузе – 46, по остальным
предшественникам 43-45 МДж на 1 мм осадков. Применение удобрений увеличивает
выход энергии по чистому пару на 4, по непаровым предшественникам – на 12-13 МДж на
1 мм осадков.
Чистые пары не являются, как это обычно представляется, средством
рационального использования атмосферных осадков, а освоение плодосменных
севооборотов в ресурсосберегающем земледелии может обеспечить более эффективное их
расходование на создание урожая сельскохозяйственных культур в зонах недостаточного
и неустойчивого увлажнения. Интенсификация земледелия существенно улучшает не
только продукционный процесс культур, но и рачительное отношение к основному
ограничивающему фактору жизни растений – влаги, главным источником которой служат
атмосферные осадки (табл.5).
Сумма
накопленной
энергии, МДж/га
Коэффициент
энергетической
эффективности
Расход осадков на
1 т к.ед., мм
Энергетическая
продуктивность
осадков, МДж/мм
1. Зернопаротравяной
2. Зернопаротравяной
3. Зернопаропропашной
4. Зернопаропропашной
5. Зернопаропропашной на фоне
NPK
6. Зернопаропропашной на фоне
NPK
7. Зернотравянопропашной
8. Зернотравянопропашной
9. Зернопаровой с занятым
паром
10. Зернопаровой с занятым
паром
11. Зернопаровой
12. Зернопаровой
13. Пшеница бессменно
14. Пшеница бессменно на фоне
NPK
Получено
продукции в к.ед.,
т/га
Севооборот
% зерновых
Таблица 5 - Продуктивность атмосферных осадков в полевых севооборотах
57,1
50,0
71,4
60,0
1,43
1,48
1,65
1,83
23375
23669
27670
30424
3,24
3,65
2,86
3,49
335
324
290
262
48,8
49,4
57,8
63,5
71,4
2,14
35045
3,02
224
73,2
60,0
57,1
40,0
2,29
1,69
1,79
37880
32733
36721
3,62
4,10
5,71
209
283
268
79,1
68,3
76,7
66,7
1,65
28046
2,78
290
58,6
50,0
66,7
50,0
100,0
1,75
1,40
1,24
1,25
30964
18186
15917
17980
3,55
2,16
2,54
1,53
274
342
386
383
64,6
38,0
33,2
37,5
100,0
1,68
22763
1,64
285
47,5
22
Во всех вариантах севооборотов при увеличении нагрузки на основные
предшественники яровой пшеницы с повторными её посевами возрастает расход влаги из
осадков на формирование продукции в кормовых единицах, снижается коэффициент
энергетической эффективности производства культур и энергетическая продуктивность
атмосферных осадков в целом по севообороту.
Приемы интенсификации (в данном случае – удобрения) обеспечивают наиболее
существенные прибавки по выходу продукции в энергетическом эквиваленте и
способствуют эффективному использованию одного из главных природных ресурсов –
атмосферных осадков, являющихся ограничивающим фактором урожайности
сельскохозяйственных культур в условиях Приобской зоны Алтайского края. На фоне
удобрений значительно снижается расход осадков на 1 тонну кормовых единиц: в
севооборотах – на 53-66 мм и при бессменном посеве – на 98 мм.
Включение в севообороты чистых паров приводит к существенному снижению
этих показателей до уровня бессменных посевов яровой пшеницы. Замена чистого пара на
занятый значительно повышает как продуктивность пашни, так и эффективность
выпавших осадков за период от уборки предшествующей культуры
до уборки
высеваемой после нее культуры. Энергетическая продуктивность осадков, как отношение
энергии в полученной продукции к сумме осадков за всю ротацию севооборотов, в
севооборотах в 1,3-1,8 раза выше по сравнению с бессменными посевами. Расход осадков
на 1 тонну кормовых единиц особенно заметно снижается (на 48-121 мм) в севооборотах
без повторных посевов пшеницы по непаровым предшественникам.
Таким образом, эффективность использования атмосферных осадков в
значительной мере зависит от структуры посевных площадей севооборота и применения
удобрения. Замена чистого пара на занятый, исключение повторных посевов яровой
пшеницы, применение средств интенсификации, оптимизация других звеньев систем
земледелия в условиях колочной степи Приобья Алтая обеспечивает не только повышение
продуктивности пашни, но и энергетическую эффективность использования атмосферных
осадков.
3.5. Агроэкономическая оценка продуктивности севооборотов
Самый высокий выход зерна с 1 га пашни за вычетом высеянных семян получен в
трех- и четырехпольных зернопаровых севооборотах – 0,97 т/га. Минеральные удобрения
увеличили выход зерна в севообороте и при бессменном посеве пшеницы на 0,29 т/га.
Наивысший выход кормовых единиц с 1 га пашни получен в севооборотах с
кукурузой на силос и горохоовсяной смесью на сено. В трехпольном зернопропашном
севообороте, где 33,3% пашни занято кукурузой, он был равен 1,93 т/га., в семипольном
зернопаропропашном и зернотравянопропашном при 14,3% пашни под кукурузой –
соответственно 1,65 и 1,69 т/га, в трехпольном с занятым паром – 1,65 т/га (табл. 6).
Более высокий выход перевариваемого протеина отмечается в севообороте с
занятым паром (0,176 т/га) и в зернотравянопропашном севообороте (0,163 т/га).
Минеральные удобрения увеличили выход кормовых единиц в зернопропашном
севообороте на 0,49 и в бессменных посевах пшеницы на 0,42 т/га, а перевариваемого
протеина соответственно на 0,042 и 0,037 т/га.
23
Включение в севообороты кормовых культур увеличивает и выход сухого вещества
с единицы площади пашни. В трехпольном зернопропашном севообороте его получено
2,49, в зернотравянопропашном – 2,28 и в севообороте с занятым паром – 2,20 т/га.
Применение минеральных удобрений позволило повысить выход сухого вещества
на 0,60 т/га в зернопаропропашном севообороте и 0,50 т/га в бессменных посевах
пшеницы.
Таким образом, узкой специализацией, ориентированной на производство только
одного зерна, в условиях Западной Сибири объясняется широкое распространение
зернопаровых севооборотов с короткой ротацией.
Таблица 6 - Продуктивность различных видов полевых севооборотов, т/га (1971-1985 гг.)
Выход с 1 га пашни
УрожайПроцент
Севооборот
ность
сухого
зерновых
зерна к.ед. протеина
пшеницы
вещества
7-польный
57,1
1,55
0,78
1,43
0,146
1,92
зернопаротравяной
7-польный
71,4
1,42
0,88
1,65
0,139
2,11
зернопаропропашной
То же на фоне удобрений
71,4
1,84
1,17
2,14
0,181
2,71
7-п. зернотравянопропашной
57,1
1,47
0,73
1,69
0,163
2,28
4-польный зернопаровой
75,0
1,50
0,97
1,41
0,125
1,80
4-польный зернотравяной
50,0
1,43
0,61
1,41
0,124
1,99
3-польный зернопропашной
66,7
1,30
0,74
1,93
0,121
2,49
3-польный с занятым паром
66,7
1,44
0,83
1,65
0,176
2,20
3-польный зернопаровой
66,7
1,65
0,97
1,40
0,124
1,78
2-польный зернопаровой
50,0
1,92
0,86
1,24
0,110
1,56
Пшеница бессменно
100,0
1,09
0,89
1,30
0,115
1,70
То же на фоне удобрений
100,0
1,38
1,18
1,72
0,152
2,20
Самые высокие затраты и выход продукции были в трехпольном зернопропашном
севообороте (соответственно 7483,23 и 13021,45 руб./га). При включении в севообороты
многолетних трав и чистого пара снижаются затраты на единицу севооборотной площади.
Сравнительно высокий выход продукции в стоимостном выражении получен в
семипольных
зернотравянопропашном
и
зернопаропропашном
севооборотах
(соответственно 11457,62 и 11128,03 руб./га) с затратами 5480,97 и 5429,50 руб./га. В
севообороте с занятым паром показатели выхода продукции занимали промежуточное
положение (11160,86 руб./га), но при меньших затратах - 5031,15 руб./га. Вследствие
низких затрат в семипольном зернопаротравяном севообороте (3927,48 руб./га) при
сравнительно невысоком выходе продукции в стоимостном выражении (9773,29 руб./га)
отмечен сравнительно высокий чистый доход – 5845,81 руб./га, уступающий только
севооборотам с занятым паром и 7-польному зернотравянопропашному. В
24
четырехпольном зернотравяном севообороте величина чистого дохода составила 5817,26
руб./га.
Более высокая рентабельность получена в севооборотах с высокой долей в
структуре пашни чистых паров и многолетних трав (145,2-148,8%). В зернопропашном
севообороте с кукурузой на силос при 33,3% пашни под этой культурой рентабельность
снижается до 74,0%.
Наименьшая себестоимость тонны кормовых единиц отмечалась в зернопаровых
севооборотах с чистым паром (50,0-33,3% пара) – 2669,70-2747,08 руб./т и в
зернопаротравяном – 2746,49 руб./т. В севообороте с кукурузой за счет трудоемкости её
возделывания возрастает себестоимость кормовой единицы: при 33,3% кукурузы в
структуре посевных площадей она составила 3877,32 руб./т,
при 14,3% в
зернопаропропашном – 3290,61 руб./т и в зернотравянопропашном – 3243,18 руб./т.
Минеральные удобрения повлияли на себестоимость кормовой единицы небольшим
повышением. В бессменных посевах пшеницы себестоимость была на уровне 3628,46 без
применения удобрений и 3631,88 руб./т с их использованием.
3.6. Энергетическая оценка севооборотов
На основании
исследований по возделыванию полевых культур в изучаемых
севооборотах, методических пособий и нормативных материалов сделаны расчеты
энергетических затрат, выхода валовой энергии, коэффициентов энергетической
эффективности и приращения валовой энергии по основной продукции.
В посевах яровой пшеницы получено самое высокое приращение валовой энергии
и коэффициент энергетической эффективности при посеве по чистым парам. Применение
минеральных удобрений снизило коэффициент на 0,06. Повторные посевы яровой
пшеницы, особенно на неудобренном фоне, резко снизили эффективность использования
солнечной энергии (до 1,74).
Самые высокие коэффициенты энергетической эффективности получены на
многолетних травах, где не требуется ежегодных больших энергетических затрат на
обработку почвы. Промежуточное положение между яровой пшеницей и многолетними
травами по этим показателям занимают кукуруза на силос (10,14) и однолетние травы
(7,55). На кукурузе, особенно на фоне минеральных удобрений, получено и самое высокое
приращение валовой энергии. Оно превышает посевы яровой пшеницы в 5-9 раз за счет
затрат на семена пшеницы и в 2,5-2,6 раза – посевы многолетних трав (табл.7).
Наиболее
высокими
коэффициентами
энергетической
эффективности
характеризуются севообороты без повторных посевов яровой пшеницы по непаровым
предшественникам.
Увеличение коэффициента энергетической эффективности по сравнению с
севооборотами, где имеются повторные посевы яровой пшеницы в течение 2-3 лет и,
соответственно, более высокое насыщение зерновыми, составило 0,16 в зернопаровом,
1,25 - в зернопропашном, 1,61 - в зернотравянопропашном и 2,11 - в зернотравяном. При
этом приращение валовой энергии возрастает в севооборотах с кукурузой на силос и с
увеличением ее доли в севооборотах.
Применение минеральных удобрений способствует росту коэффициента
энергетической эффективности. В целом по севообороту приращение валовой энергии от
применения удобрений увеличилось на 3991 МДж/га, а в бессменных посевах яровой
25
пшеницы – на 2620 МДж/га, т.е. в 1,5 раза энергетическая целесообразность применения
удобрений в бессменных посевах ниже, чем в севооборотах.
Таблица 7 – Энергетическая эффективность полевых севооборотов, бессменных
посевов и удобрений
Севооборот
1.Зернапаротравяной
2. То же
3.Зернопаропропашной
4. То же
5.Зернопаропропашной
на фоне удобрений
6.То же
7.Зернотравянопропашной
8.То же
9.Пшеница бессменно
10. То же на фоне
удобрений
Количество
полей
7
6
7
5
%
зерновых
57,1
50,0
71,4
60,0
Затраты
совокупной
энергии,
МДж/га
7414
6476
9667
8719
Сумма
накопленной
энергии,
МДж/га
23375
23669
27670
30424
Коэффициент
энергетической
эффективности
3,24
3,65
2,86
3,49
Приращение
валовой
энергии,
МДж/га
16161
17193
18003
21705
7
5
71,4
60,0
11606
10450
35045
37880
3,02
3,62
23439
27430
7
5
1
57,1
40,0
100,0
7983
6432
11742
32733
36721
17980
4,10
5,71
1,53
24750
30289
6238
1
100,0
13905
22763
1,64
8858
Замена чистых паров занятыми, а также двухгодичное выращивание многолетних
трав позволяет получать дополнительную обменную энергию при наименьших затратах.
4. ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
4.1. Влияние способов обработки на водно-физические свойства почвы
Повышение продуктивности сельскохозяйственных культур на юге Западной
Сибири невозможно без дальнейшего совершенствования технологий обработки почвы,
как одного из важнейших звеньев системы земледелия. Механическая обработка почвы –
один из наиболее сильных факторов, обуславливающий изменение плодородия почвы.
Проведенные в СПК «Колхоз «Прогресс» Петропавловского района зяблевые
обработки почвы после уборки гороха ко времени ухода в зиму сформировали плотность:
в варианте с ранним сроком вспашки – 0,85-0,87 г/см3 за счет некоторой усадки почвы, с
поздним сроком вспашки - 0,63-0,67 г/см3, при раннем сроке лущения на глубину 6-8 см 0,75 в верхнем и в необработанном слое 10-20 см – 0,98г/см3 .
Запасы влаги перед уходом зиму в пахотном слое почвы при августовской зяби
после уборки гороха вследствие аэрации рыхлой почвы были значительно ниже. За счет
лучшего усвоения осенних осадков на фоне лущения и поздней вспашки отмечается и
более высокое содержание запасов (табл.8).
Перед посевом повторной культуры пшеницы преимущество по запасам влаги в
метровом слое почвы на фоне предварительного лущения и культивации на глубину 18-20
см по сравнению с лущением и культивацией на глубину 12-14 см составило 45,6 мм, с
вспашкой – 21,7 мм. Вариант с рыхлением почвы плугом без отвалов по запасам влаги
занимал положение близкое к отвальному фону.
26
Таблица 8 - Запасы влаги в почве перед посевом повторной культуры яровой пшеницы
после гороха в зависимости от системы основной обработки почвы в СПК «Колхоз
Прогресс» Петропавловского района, мм (10.05.2003 г.)
Слой почвы, см
Вариант обработки
0-30
0-50
0-100
1. ЛДГ + вспашка на 18-20 см
68,0
124,8
237,0
2. ЛДГ + плоскорез на 18-20 см
72,2
133,6
252,2
3. ЛДГ + культивация на 12-14 см
65,1
120,5
220,3
68,8
125,0
233,7
4. ЛДГ + безотвальное рыхление на
18-20 см
Таким образом, при выборе способа и глубины обработки черноземов под
повторные посевы зерновых на черноземах выщелоченных при равновесной плотности
почвы пахотного слоя близкой к оптимальному значению для большинства культур
необходимо сочетание ранних поверхностных и мелких обработок с более поздними
глубокими плоскорезными,
способствующими
повышению эффективности
использования атмосферных осадков при формировании урожая полевых культур.
4.2. Состояние агрофитоценоза в зависимости от способов и сроков основной
обработки почвы
При возделывании полевых культур в борьбе с сорной растительностью
значительное место занимает механическая обработка. Исследования, проведенные в СПК
«Колхоз Прогресс» Петропавловского района, показали, что на поверхностно
обработанных дисковыми орудиями полях после уборки гороха отмечается наименьшее
количество яровых сорняков, в первую очередь овсюга (табл. 9).
Таблица 9 - Влияние различных технологий зяблевой обработки почвы под яровую
пшеницу после гороха на засоренность ее посевов перед уборкой (СПК «Колхоз
Прогресс» Петропавловского района, 1999-2001 гг.)
Количество сорняков
Доля
Масса
2
на 1м
№
сорняков,
Вариант
сорняков,
п/п
%
в т.ч.
г/м2
всего
многолетних
1 Ранняя вспашка (контроль)
127
0,0
144
12,4
Поздняя вспашка с
2 предварительным лущением
154
4,3
164
13,6
после уборки
Лущение после уборки без
3
76
1,2
121
8,9
глубокой обработки
27
При поздней зяблевой отвальной обработке почвы, даже с предварительным
лущением стерни в конце августа - начале сентября, не удается уничтожить и
корнеотпрысковые сорные растения. Разрезанные на отрезки корни с отпрысками
равномерно распределяются плугом по всему пахотному слою и перемещаются на другие
участки поля. Накопившиеся питательные вещества в корневой системе и повышенная
влажность почвы обеспечивают хорошую приживаемость отрезков и их перезимовку.
При ранней зяблевой обработке на 20-22 см происходит полное уничтожение
вегетативных органов размножения корнеотпрысковых сорняков. На участках,
обработанных поверхностно, засорение осотами, как правило, очаговое и мало отличается
по степени засоренности от предыдущего года.
Под повторные посевы яровой пшеницы нет возможности провести раннюю зяблевую
обработку почвы, обеспечивающую более эффективную борьбу с сорняками. Отвальная
обработка, проведенная в поздние сроки, способствует увеличению засоренности почвы
вегетативными органами размножения многолетних корнеотпрысковых сорняков, но
более эффективна в борьбе с просовидными малолетними сорняками (табл.10).
Таблица 10 - Засорённость повторных посевов яровой пшеницы в зависимости от
технологий зяблевой обработки почвы (СПК «Колхоз Прогресс» Петропавловского
района, 2002-2003 гг.)
Всего
в т.ч. наиболее злостных
Масса
Доля
Вариант обработки
сорняков,
сорняков,
осот
вьюнок
овсюг сорняков,
2
2
шт./м
г/м
%
розовый полевой
1. Лущение + КПГ-250
379
1,4
0,8
9,4
236
36,3
на 20-22 см
2. Лущение + КПШ-5
367
1,7
1,4
8,9
248
37,7
на 12-14 см
3. Лущение + вспашка
205
3,9
2,8
16,6
184
31,9
на 20-22 см
4. Лущение + вспашка
264
2,4
1,6
10,1
218
32,2
без отвалов на 20-22 см
Примечание: лущение – после уборки яровой пшеницы (начало сентября); основная
обработка – конец сентября
Учет засоренности повторных посевов яровой пшеницы на фоне без применения
гербицидов в зависимости от системы основной обработки почвы позволяет проследить
следующую закономерность: а) значительный рост засоренности повторных посевов по
всем вариантам опыта по сравнению с посевом первой культуры пшеницы по гороху; б)
увеличение по отвальному фону обработки численности многолетних сорняков и овсюга,
но значительное снижение доли засоренности просовидными сорняками (щетинники,
куриное просо, щирица колосистая и др.).
Замена глубокой зяблевой вспашки почвы на раннюю поверхностную
значительно уменьшает засоренность посевов следующей культуры овсюгом, а ранние
обработки почвы при низких запасах влаги – и многолетними: при корнеотпрысковом
типе засорения – более глубокие. Применение дифференцированного подхода к изу28
чаемой проблеме позволит повысить конкурентоспособность возделываемых культур,
уменьшить объемы гербицидных обработок и уменьшить антропогенную нагрузку на
агроландшафты.
4.3. Влияние сроков и способов зяблевой обработки на урожайность яровой пшеницы
Учет урожайности яровой пшеницы после предшественника горох в СПК «Колхоз
Прогресс» Петропавловского района показал, что сокращение энергетических затрат на
зяблевую обработку почвы при замене вспашки на раннюю поверхностную обработку
обеспечивает и получение более высокого выхода зерна – 2,35 т/га. При ранней зяблевой
вспашке в среднем за 3 года урожайность составила 1,94, а при поздней даже с
предварительным лущением только 1,62 т/га (табл. 11). Такая закономерность
обусловлена степенью и видовым составом засоренности посевов.
Таблица 11 - Энергетическая оценка технологии возделывания яровой пшеницы
после гороха по вариантам основной обработки почвы (СПК «Колхоз Прогресс»
Петропавловского района, 1999-2001 гг.)
КоэффиУрожайЗатраты
Выход
циент
Приращение
ность
совокупной валовой
энергетиваловой
Вариант опыта
пшеницы, энергии,
энергии,
ческой
энергии,
т/га
МДж/га
МДж/га эффективМДж/га
ности
1. Вспашка на глубину
20-22 см в начале августа
1,94
11793
31697
2,69
19904
2. Лущение стерни на
глубину 6-8 см
2,35
11537
38396
3,33
26859
3. Вспашка на глубину
20-22 см в начале октября
с лущением на 6-8 см в
1,62
11943
26469
2,22
14526
августе
НСР0,05
0,19
В результате значительной засоренности повторных посевов урожайность
пшеницы составила от 1,52 по плоскорезной обработке и 1,44 т/га по отвальной зяби до
1,35-1,37 т/га по мелкой и безотвальной обработкам. Определение энергетической
эффективности технологий возделывания яровой пшеницы после гороха даёт
значительное преимущество поверхностной обработке почвы, где коэффициент
энергетической эффективности составил 3,33.
В повторных посевах идет значительное снижение этого показателя до 2,14-1,91. В
изучаемых вариантах для повторных посевов предпочтительнее на фоне
предварительного лущения плоскорезная обработка на глубину не менее 20 см (табл. 12).
Более высокая урожайность на фоне глубокой плоскорезной обработки
обусловлена не только снижением общей засоренности посевов, но и более высокими
запасами влаги в метровом слое. На фоне отвальной обработки снижаются запасы влаги,
увеличивается засоренность многолетними сорняками. Так при отвальной обработке
29
почвы запасы продуктивной влаги к посеву пшеницы составляли 168,7 мм, на
плоскорезном фоне – 177,1, а при мелких обработках БДТ и КПШ-5 - на уровне 157,9159,0 мм.
Совокупность повторных посевов и затратных глубоких отвальных поздних
технологий обработки почвы увеличивает себестоимость производимой продукции,
снижает ее конкурентоспособность на рынке и эффективность сельскохозяйственного
производства в целом.
Таблица 12 - Энергетическая эффективность технологии основной обработки
почвы под повторные посевы яровой пшеницы (СПК «Колхоз Прогресс»
Петропавловского района, 2002-2003 гг.)
Урожай- Затраты
Коэффициность
совокупВыход
ент энер- Приращение
Вариант
пшениной
валовой гетической
валовой
обработки
цы, т/га энергии,
энергии, эффективэнергии,
МДж/га
МДж/га
ности
МДж/га
1. ЛДГ +вспашка на 18-20 см
1,44
11826
23753
2,01
11927
2. ЛДГ + плоскорезная
обработка на 18-20 см
1,52
11723
25073
2,14
13350
3. ЛДГ +культивация на 1214 см
1,35
11684
22268
1,91
10584
4. ЛДГ + безотвальное
рыхление на 18-20 см
1,37
11780
22598
1,92
10818
НСР0,05
0,12
Следовательно, при освоении энергоресурсосберегающих технологий в земледелии
важное значение имеет размещение яровой пшеницы по основным предшественникам (в
нашем случае - гороху) не более одного года, т.к. повторные посевы приводят к резкому
снижению энергетической эффективности и необходимости перехода к более затратным
технологиям обработки почвы или дополнительной интенсификации производства зерна.
Посев яровой пшеницы по зернобобовым предшественникам раннего срока уборки
позволяет заменить глубокие обработки почвы на поверхностные и мелкие без снижения
урожайности и получение более высокой эффективности выращивания основной зерновой
культуры для Алтайского края – яровой пшеницы.
Основные выводы
1. Мировая наука и практика на современном этапе развития в области земледелия
убедительно доказывают возможности освоения энерго- и ресурсосберегающих
технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Основные направления
развития предусматривают производство конкурентоспособной продукции при условии
внедрения минимизации обработки почвы на основе оптимизации структуры посевных
площадей и севооборотов, системы удобрения, защиты почвенного плодородия и других
звеньев систем земледелия с учетом почвенно-климатических особенностей территории.
30
2.
Для сохранения плодородия почвы требуется переход от традиционных
зернопаровых севооборотов к многопольным плодосменным севооборотам, состоящим из
двухпольных звеньев и включающих культуры с отличающимися между собой по
морфологическим и биологическим особенностям. Зернопаровые севообороты с короткой
ротацией обеспечивают сравнительно высокий выход зерна, но не способствуют
сохранению почвенного плодородия из-за отрицательного баланса органического
вещества. Включение в севообороты многолетних трав, пропашных и других культур с
уменьшением доли чистых паров или замене последних на занятые может обеспечить
более высокие запасы органических остатков в почве. Ко времени посева пшеницы по
парам в слое почвы 0-30 см запасы органических остатков составляют: в семипольных
севооборотах - от 4,11 т/га в зернопаротравяном до 3,79 в удобренном
зернопаропропашном,
в двух- и трехпольных севооборотах с чистым паром
соответственно 1,89 и 2,75 т/га. В севообороте с занятым паром содержание органических
остатков находится на уровне семипольных, а в отдельные годы при сравнительно
высокой урожайности парозанимающей культуры – выше в 1,5-2 раза.
3. За период от весеннего определения запасов органических остатков в паровых
полях до посева пшеницы по парам происходит снижение их количества в семипольном
зернопаротравяном на 4,25 т/га, в зернопаропропашном на 3,85, в трех- и двухпольных с
чистым паром соответственно на 3,64 и 2,44 т/га, на фоне удобрений на 4,30 т/га.
4. В севооборотах с короткой ротацией и 50-33% чистого пара происходят более
интенсивные потери гумуса. Через 15 лет в слое почвы 0-20 см от исходного содержания
на уровне 3,99% в двухпольном севообороте остаётся 3,17% и 3,68% - в трёхпольном, от
3,65 до 3,75% - в семипольных с чистым паром и 3,90% – без чистого пара.
5. Уменьшение доли чистого пара и применение удобрений в севооборотах
обеспечивают более высокие запасы нитратного азота ко времени посева яровой пшеницы
по паровым предшественникам. В неудобренных парах несколько больше нитратов
накапливается в семипольных севооборотах (19,2 и 19,5 мг/100 г) по сравнению с
зернопаровыми с короткой ротацией (18,8 в трех- и 14,7 мг/100 г в двухпольном). На
запасы подвижного фосфора полевые севообороты с изучаемым набором культур не
оказывают существенного влияния.
6. Отмечается тенденция к увеличению глыбистой фракции почвенных агрегатов в
слое 0-30 см и уменьшения коэффициента структурности в зерновых севооборотах с
короткой ротацией. Содержание глыбистых агрегатов в семипольных неудобренных
севооборотах находится в интервале 19,3-20,0% при коэффициентах структурности 3,093,20, в трёх- и двухпольных севооборотах доля таких агрегатов возрастает до 24,5-23,8%
при коэффициентах структурности 2,68-2,64. Замена чистого пара на занятый повышает
последний до 2,83, а включение в севообороты многолетних трав и кукурузы с
уменьшением доли чистого пара имеет тенденцию к повышению до 3,09-3,20.
7. Уравнение регрессии, выражающее зависимость поглощения осадков от
начальных запасов влаги для слоя почвы 0-50 см, имеет следующий вид: У = 68,4-2,18 х, а
для слоя 0-100 см: У = 117,5-1,7 х, где У – запас влаги, мм; х - % усвоения осадков.
Коэффициент парной корреляции для слоя 0-50 см составил –0,962±0,032, а для слоя
почвы 0-100 см –0,819±0,146. Среди изучаемых севооборотов с чистыми парами
наименьшие показатели водопроницаемости отмечаются в севооборотах с короткой
ротацией, т.е. в двух и трехпольных. В зернопаропропашном севообороте на фоне
31
минеральных удобрений водопроницаемость в 1,5 раза выше, чем в аналогичном без
применения удобрений. Во второй осенне-зимне-весенний период до посева яровой
пшеницы по парам вследствие уменьшения водопроницаемости почвой усваивается
значительно меньше выпадающих осадков, чем в полях уходящих под пар. В чистом
пару впитывается только 14,3-19,1% выпадающих осадков, в занятом – 28,8
8. Более благоприятные условия по влагообеспеченности складываются в посевах
первой пшеницы по чистым парам.
По запасам влаги ко времени посева пшеницы
севообороты
располагаются
в
следующей
последовательности:
7-польный
зернопаротравяной – 130,7 мм (58,7% от НВ), 7-польный зернопаропропашной без
удобрений и на фоне полного минерального удобрения – 133,2 мм (59,8% от НВ), 3польный зернопаровой – 134,2 мм (60,3% от НВ) и 2-польный зернопаровой – 136,8 мм
(61,5% от НВ).
9. На формирование одной тонны зерна яровой пшеницы по чистому пару, в том
числе на испарение при паровании, расходуется 521 мм осадков, по занятому пару и
непаровым предшественникам от 357 до 386 мм. Дополнительное внесение минеральных
удобрений в почву при посеве яровой пшеницы уменьшает расход влаги осадков на одну
тонну зерна на 69 мм по чистому пару и на 104 мм по непаровым предшественникам.
Один миллиметр осадков обеспечивает накопление энергии в урожае горохоовсяной смеси 56 МДж, кукурузы на силос – 160, а кукурузы на фоне удобрений – 212
МДж. Эффективность осадков в посевах яровой пшеницы первой культурой по чистому
пару составляет 32, по кукурузе – 46, по остальным предшественникам 43-45 МДж/мм
осадков. Применение удобрений увеличивает выход энергии по чистому пару на 4, по
непаровым предшественникам – на 12-13 МДж/мм осадков.
10. В условиях неустойчивого и недостаточного увлажнения
положительное
действие чистых паров на запасы влаги, засорённость посевов и урожайность яровой
пшеницы ограничивается в основном одним годом. Это действие на водный режим
снижается и за счёт интенсивного расходования почвенной влаги на транспирацию и
иссушением почвы более развитой корневой системой первой культуры яровой пшеницы
по парам.
11. Зернопаровые севообороты с короткой ротацией обеспечивают более высокий
выход зерна высокого качества, но уступают севооборотам с включением кормовых
культур по выходу кормовых единиц, переваримого протеина и сухого вещества.
Минеральные удобрения в дозе N50P50K50 увеличивают выход зерна в севообороте и при
бессменном посеве пшеницы на 0,29 т/га.
Наивысший выход кормовых единиц с 1 га пашни может быть получен в
севооборотах с кукурузой на силос и горохоовсяной смесью на сено. В трехпольном
зернопропашном севообороте, где 33,3% пашни занято кукурузой, он был равен 1,93 т/га.,
в семипольных зернопаропропашном и зернотравянопропашном при 14,3% пашни под
кукурузой – соответственно 1,65 и 1,69 т/га, в трехпольном с занятым паром – 1,65 т/га.
Более высокий выход перевариваемого протеина отмечается в севооборотах с
занятым паром (0,176 т/га) и в зернотравянопропашном
(0,163 т/га). Минеральные
удобрения увеличивают выход кормовых единиц в зернопропашном севообороте на 0,49 и
в бессменных посевах пшеницы на 0,42 т/га, а перевариваемого протеина соответственно
на 0,042 и 0,037 т/га.
32
10. Расчет продуктивности полевых севооборотов, в которых исключены
повторные посевы яровой пшеницы по непаровым предшественникам, а по пару до двух
лет, показал их значительное преимущество по всем основным показателям. В
зернопаротравяном и зернопаропропашном севооборотах выход зерна увеличивается на
0,04 т/га, а кормовых единиц на 0,05 и 0,18 т/га соответственно.
11. Перед посевом повторной культуры пшеницы преимущество по запасам влаги в
метровом слое почвы на фоне предварительного лущения и культивации на глубину 18-20
см по сравнению с лущением и культивацией на глубину 12-14 см составляет 45,6 мм, с
вспашкой – 21,7 мм. Вариант рыхления почвы плугом без отвалов по запасам влаги
занимает положение близкое к отвальному фону.
12. Поздняя зяблевая обработка почвы, особенно отвальная, способствует
распространению многолетних сорняков за счёт накопления к этому времени
пластических питательных веществ в корневой системе, повышенной влажности почвы и
распределению вегетативных органов размножения по территории.
Отвальная глубокая обработка почвы обеспечивает распределение зерновок овсюга
по всему пахотному слою и затрудняет борьбу с этим сорняком. Засоренность посевов
яровой пшеницы овсюгом по обработанной плугом зяби выше в 1,6-1,7 раза фона с
плоскорезной обработкой и в 1,9 раза участков с безотвальной вспашкой.
13. Сокращение энергетических затрат на зяблевую обработку почвы при замене
вспашки на поверхностную обработку под яровую пшеницу после гороха обеспечивает и
получение более высокого выхода зерна – 2,35 т/га. При ранней зяблевой вспашке
урожайность составляет 1,94, а при поздней даже с предварительным лущением только
1,62 т/га.
14. При возделывании яровой пшеницы после гороха поверхностная обработка
почвы имеет значительное преимущество перед глубокой отвальной. Коэффициент
энергетической эффективности ней составил 3,33 при показателях 2,69 и 2,22 с ранней и
поздней отвальной зябью.
Под повторные посевы требуются дополнительные затраты на увеличение
глубины обработки, регулирование питательного режима почвы и борьбу с вредными
организмами. В этом случае предпочтительнее на фоне предварительного лущения
плоскорезная обработка на глубину не менее 20 см. При такой технологии происходит
значительное снижение коэффициента энергетической эффективности (до 2,14).
16. При проектировании системы севооборотов и основной обработки почвы в них
должны соблюдаться принципы комплексного подхода, обеспечивающие защиту почвы
от негативного воздействия природных и антропогенных факторов, экономическую и
энергетическую эффективность использования природных ресурсов.
Предложения производству
1.Для внедрения энергоресурсосберегающих технологий в земледелии необходимо
освоение севооборотов плодосменного вида, способствующих более эффективному
использованию атмосферных осадков и пахотных земель.
2.Чистые пары
заменить на занятые и сидеральные или зернобобовые
предшественники. При этом предусмотреть систему мероприятий по сохранению
почвенного плодородия за счет посева промежуточных культур и мульчирования почвы.
33
3. Зернопаровые севообороты с короткой ротацией обеспечивают более высокий
выход зерна высокого качества, но способствуют потере почвенного плодородия и
уступают севооборотам с включением в них кормовых культур по выходу кормовых
единиц, переваримого протеина и сухого вещества.
4. При засорении полей многолетними сорняками нельзя применять позднюю
отвальную обработку почвы, способствующую их вегетативному размножению, а при
наличии овсюга – во все сроки.
5. При проектировании системы севооборотов и основной обработки почвы в них
должны соблюдаться принципы комплексного подхода, обеспечивающие защиту почвы
от негативного воздействия природных и антропогенных факторов, экономическую и
энергетическую эффективность использования природных ресурсов.
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации
Публикации в изданиях, определенных ВАК Минобразования и науки РФ
1. Метелев В.Я. Влияние условий увлажнения весенне-летнего периода на
эффективность минеральных удобрений в зернопаропропашном севообороте // В.Я.
Метелев, А.П. Дробышев / Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. Новосибирск, 1983. -№2. – С.15-20.
2. Дробышев А.П. Эффективность использования атмосферных осадков в
зависимости от чередования культур в севообороте на юге Западной Сибири // Вестник
Алтайского государственного аграрного университета. - Барнаул, 2010.-№3(65). – С. 2831.
3. Дробышев А.П. Севообороты и эффективность использования атмосферных
осадков // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – Барнаул,
2011.-№3. – С. 46-49.
4. Дробышев А.П. Влияние предшественников на эффективность способов основной
обработки почвы под яровую пшеницу // Вестник Алтайского государственного
аграрного университета. – Барнаул, 2011.-№6. – С. 12-15.
5. Дробышев А.П. Организация системы полевых стационарных исследований по
экологизации земледелия в условиях Алтайского Приобья //А.П. Дробышев, М.И.
Мальцев, Г.Г. Морковкин и др. / Вестник Алтайского государственного аграрного
университета. – Барнаул, 2011.-№12. – С. 14-20.
6. Дробышев А.П. Водопроницаемость почвы в паровых полях различных видов
полевых севооборотов на юге Западной Сибири // Вестник Алтайского государственного
аграрного университета. – Барнаул, 2012. -№2. – С. 37-41.
7. Дробышев А.П. Динамика запасов почвенной влаги в паровых звеньях полевых
севооборотов в условиях Приобья Алтая // Вестник КрасГАУ. – Красноярск, 2012. - №3. –
С. 53-56.
8. Дробышев А.П. Севообороты и эффективность использования атмосферных
осадков в условиях недостаточного увлажнения // Вестник КрасГАУ. – Красноярск, 2012.
-№4. – С. 63-66.
9. Дробышев А.П. Эффективность способов зяблевой обработки черноземов под
повторные посевы яровой пшеницы в условиях предгорных равнин Алтая // Вестник
Алтайского государственного аграрного университета. - Барнаул, 2012. -№8. – С. 5-8.
34
10. Дробышев А.П. Приемы повышения эффективности использования природных
ресурсов в земледелии на черноземах Алтая // Вестник НГАУ. – Новосибирск, 2012.№2(23), часть II. – С. 7-11.
11. Дробышев А.П. Полевые севообороты и их влияние на запасы органического
вещества в черноземах Приобья Алтая // Вестник Алтайского государственного аграрного
университета. - Барнаул, 2013. -№5. – С. 13-16.
Монографии и учебные пособия
1.Яшутин Н.В. Земледелие на Алтае: учебное пособие с грифом МСХ РФ //
Н.В.Яшутин, А.П. Дробышев. Изд-во АГАУ. - Барнаул, 2001. – 736с.
2.Яшутин Н.В.
Системы земледелия: учебное пособие с грифом УМО по
агрономическому образованию и МСХ РФ // Н.В. Яшутин, А.П. Дробышев, М.И.Мальцев
и др. - Барнаул: ГИПП «Алтай», 2003. – 591с.
3.Яшутин Н.В. Земледелие в Сибири: учебное пособие с грифом МСХ РФ / Н.В.
Яшутин, А.П. Дробышев, А.М. Берзин и др. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2004. –
520с.
4.Яшутин Н.В. Системы земледелия (на примере сибирских регионов): учебное
пособие с грифом УМО по агрономическому образованию // Н.В. Яшутин, А.П.
Дробышев, М.И.Мальцев и др. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2005. – 437с.
5. Яшутин Н.В. Проектирование систем земледелия: учебное пособие // Н.В. Яшутин,
А.П. Дробышев, М.И.Мальцев и др. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2005. – 151с.
6. Яшутин Н.В. Практикум по курсу «Системы земледелия»: учебное пособие // Н.В.
Яшутин, А.П. Дробышев, М.И.Мальцев и др. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. – 252с.
7. Яшутин Н.В. Биоземледелие. Научные основы, инновационные технологии и
машины: монография // Н.В. Яшутин, А.П. Дробышев, А.И. Хоменко. - Барнаул: Изд-во
АГАУ, 2008. – 191с.
8.Яшутин Н.В. Научные основы современной агрономии: монография // Н.В.
Яшутин, А.П. Дробышев, М.И. Мальцев и др. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2012. – 530с.
Статьи в других изданиях
1.Метелев В.Я. Влияние различных севооборотов на агрофизические свойства
выщелоченных черноземов Алтайского Приобья / В.Я. Метелев, А.П. Дробышев / Тр.
АСХИ. – Барнаул, 1979. Вып. 33. – С.142-148.
2. Дробышев А.П. К вопросу о влиянии минеральных удобрений на водно-физические
свойства выщелоченного чернозема // Вопросы химизации сельскохозяйственного
производства Западной Сибири: тезисы докл. к I регион. науч. конф. – Барнаул, 1981. –Ч.I.
– С.56-58.
3. Дробышев А.П. Предшественники и урожайность яровой пшеницы в условиях
Алтайского Приобья // Задачи молодых ученых и специалистов края по ускорению
научно-технического прогресса в ХI пятилетке: тезисы докл. к науч.-техн. конф. Барнаул, 1981. – С.96-97.
4. Дробышев А.П. Формирование урожая яровой пшеницы по парам в различных
севооборотах // Агротехнические приемы повышения урожайности сельскохозяйственных
культур в условия Алтайского края. - Барнаул, 1981. – С.97-103.
35
5. Метелев В.Я. Эффективность минеральных удобрений в зернопаровом севообороте
в зависимости от осадков весенне-летнего периода // В.Я. Метелев, А.П. Дробышев /
Приемы эффективного применения удобрений в Алтайском крае. - Новосибирск, 1981. –
С.13-16.
6.Дробышев А.П.
Влияние парования почвы и минеральных удобрений на
урожайность яровой пшеницы в условиях Приобья Алтая // Биология, агротехника и
селекция полевых культур. - Омск, 1982. – С. 33-40.
7. Дробышев А.П. Сравнительная продуктивность различных видов севооборотов в
условиях колочной степи Приобья Алтая // А.П. Дробышев, В.М. Асавлюк, Н.Г.
Краснопивцев / Научно-техническому прогрессу – творческий поиск вузов: тезисы к 1-й
краев. межвуз. науч. конф. - Барнаул, 1983. – С.49.
8. Дробышев А.П. Влияние различных видов полевых севооборотов на плодородие
почвы и продуктивность пашни // Земельно-оценочные проблемы и рационально
использование земли в Алтайском крае. - Барнаул, 1986. – С. 86-95.
9. Григорьева Э.С. Оптимизация водного режима полевых культур в неорошаемых
условиях // Э.С. Григорьева, Г.И.Васильченко, А.П. Дробышев и др. / Урожай по
программе. - Барнаул, 1987. – С. 56-63.
10. Режим влажности почвы в паровых звеньях полевых севооборотов // Режимы почв
и их регулирование в агроценозах Алтайского края: тр. АСХИ. - Барнаул, 1990.- С. 62-68.
11. Яшутин Н.В. Научные основы энергоресурсосбережения в земледелии // Н.В.
Яшутин, А.П. Дробышев, В.И. Бивалькевич и др. / Энергоресурсосбережение в
земледелии. - Барнаул, 2000. - С. 8-83.
12. Дробышев А.П. Приемы зяблевой обработки черноземов предгорий Алтая и
засоренность посевов яровой пшеницы // Вестник
Алтайского государственного
аграрного университета. - Барнаул, 2002.-№1. – С. 138-139.
13. Дробышев А.П. Зяблевая обработка черноземов предгорий Алтая под яровую
пшеницу после гороха // А.П.Дробышев, П.П. Зарубин, А.И.Прасолов / Вестник
Алтайского государственного аграрного университета. - Барнаул, 2002.-№3. - С. 50-54.
14. Дробышев А.П. Место озимой и яровой пшеницы в севооборотах предгорий Алтая
/ А.П. Дробышев, В.П. Иунин // Вестник Алтайского государственного аграрного
университета. – Барнаул, 2003. - №2. – С. 67-69.
15. Пивоварова Е.Г. Влияние предшественников и способов основной обработки на
динамику подвижных питательных элементов в почве // Е.Г. Пивоварова, А.П. Дробышев
/ Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель: мат. науч.-практ. конф. Барнаул, 2003. – С. 67-72.
16. Дробышев А.П. Обработка черноземов предгорий Алтая под яровую пшеницу //
Потенциальные
возможности
региона
Сибири
и
проблемы
современного
сельскохозяйственного производства: 1-я регион. науч.-практ. конф. - Кемерово, 2002. – С.
31-34.
17. Дробышев А.П. Особенности систем земледелия в предгорной зоне Алтая // А.П.
Дробышев, В.П. Иунин / Современные проблемы и достижения аграрной науки в
животноводстве и растениеводстве: Юбилейная междунар. науч.-практ. конф. - Барнаул,
2003.-Ч.II. - С.60-62.
18. Иунин В.П. Место биологических и химических приемов повышения плодородия
почвы и продуктивности пашни в современном земледелии Алтая // В.П. Иунин, А.П.
36
Дробышев, С.В. Горбовой / Вестник
Алтайского государственного аграрного
университета. - Барнаул, 2003.-№4(12). – С. 193-196.
19. Яшутин Н.В. Биологизация земледелия как фактор инновационного развития АПК
в современных условиях // Н.В. Яшутин, А.П. Дробышев / Алтай: село и город. Барнаул, 2004. -№18-19.-2003. – С. 33-35.
20. Дробышев А.П. Особенности севооборотов и системы основной обработки почвы
в энергоресурсосберегающем земледелии // Научные основы, перспективы и практика
Кулундинского земледелия: сб. науч. тр. – Барнаул, 2005. – С. 48-55.
21. Дробышев А.П. Эффективность приёмов основной обработки почвы в борьбе с
сорняками на Алтае // Сибирскому земледелию – передовые технологии: регион. науч.практ. конф. - Омск / ОмГАУ, 2005. – С. 24-27.
22. Дробышев А.П. Системы земледелия и их совершенствование на Алтае
севооборотов // Вузовская наука – сельскому хозяйству: междунар. науч.-практ. конф. –
Барнаул, 2005. – С. 202-204.
23. Дробышев А.П. Эффективность приёмов основной обработки почвы в борьбе с
сорняками на Алтае // Современные проблемы адаптивного земледелия Сибири: регион.
науч.-практ. конф. - Улан-Удэ: БГСХА, 2006. – С. 15-21.
24. Дробышев А.П. Эффективность основных звеньев систем ресурсосберегающего
земледелия в борьбе с сорняками на Алтае // Современные проблемы возделывания
сельскохозяйственных культур и пути повышения величины и качества урожая:
междунар. науч.-практ. конф. - Барнаул, 2006. – С. 167-170.
25. Дробышев А.П. История и перспективы развития системы основной обработки
почвы // Вестник АГАУ, 2007. - №3(29). – С. 11-13.
26. Дробышев А.П. Элементы интегрированных технологий в земледелии на Алтае //
Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных регионов:
матер. VIII междунар. конф., Т. II. - Горно-Алтайск: Горно-Алтайский государственный
университет, 2007. – С. 339-341.
27. Яшутин Н.В. Мобилизация биоресурсов – как фактор повышения эффективности и
устойчивости земледелия, минимизации обработки почвы // Н.В.Яшутин, А.П. Дробышев
/ Организация, технология и техника успешного земледелия. – Барнаул, 2007. – С. 15-23.
28. Дробышев А.П. Энергетическая оценка культур и полевых севооборотов //
Аграрная наука – сельскому хозяйству: материалы III междунар. науч.-практ. конф. Кн. I.
- Барнаул, 2008. – С. 265-267.
29. Дробышев А.П. Севообороты и продуктивность пашни в Западной Сибири //
Аграрная наука – сельскому хозяйству: материалы IV междунар. науч.-практ. конф. Кн.
III. - Барнаул, 2009. – С. 7-10.
30. Дробышев А.П. Продуктивность атмосферных осадков в зависимости от места
яровой пшеницы в севообороте севооборотов // Аграрная наука – сельскому хозяйству:
материалы V междунар. науч.-практ. конф. Кн. 2. - Барнаул, 2010. – С. 233-236.
31. Яшутин Н.В. Развитие идей альтернативного земледелия. Система «Биотилл» //
Н.В. Яшутин, А.П. Дробышев / Аграрная наука – сельскому хозяйству: материалы V
междунар. науч.-практ. конф. Кн. 2. – Барнаул, 2010. – С. 233-236.
32. Дробышев А.П. Влияние севооборотов на продуктивность атмосферных осадков
// Аграрная наука – сельскому хозяйству: материалы VI междунар. науч.-практ. конф. Кн.
2. - Барнаул, 2011. – С. 351-354.
37
33. Дробышев А.П. Развитие земледелия на Алтае // Аграрная наука – сельскому
хозяйству: материалы VII междунар. науч.-практ. конф. Кн. 1. - Барнаул, 2012. – С. 21-26.
38