Роль систем минимальной обработки дерново-подзолистой супесчаной почвы при разных уровнях биологизации и химизации земледелия в управлении фитосанитарным состоянием посевов и продуктивностью полевых культур
| Вид материала | Автореферат |
- "Роль биологического азота в азотном балансе почв", 330.23kb.
- Аграрный институт, 501.2kb.
- Ресурсосберегающие способы обработки почвы при возделывании зерновых культур в лесостепи, 356.44kb.
- Концепция мелиорации земель в комплексе: плодородие, земледелие, мелиорация, экология, 191.17kb.
- Рекомендации по проведению весенне-полевых работ в 2009 году оренбург 2009, 2553.88kb.
- Лад органического вещества илистых частиц дерново-подзолистой почвы, серозема и чернозема, 472.52kb.
- Инновационный проект внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий возделывания, 117.11kb.
- Методика разработки технологий возделывания полевых культур. Создание высокопродуктивных, 51.23kb.
- Аннотация рабочей программы дисциплины «Земледелие» наименование дисциплины для направления, 36.44kb.
- Влияние засоренности посевов сои, при различных способах основной обработки почвы, 54.12kb.
3.2. Накопление сухой массы сорными растениями при разных
системах обработки почвы, удобрений и защиты полевых культур
Наряду с численностью, большое значение имеет и другой показатель обилия сорных растений – воздушно-сухая масса. Проведенный корреляционный анализ свидетельствует о наличии тесной прямой корреляционной связи между численностью и сухой массой сорных растений (r = 0,61-0,78) в течение всего периода исследований. В свою очередь для малолетних сорных растений тесная связь между численностью и массой была характерна лишь для двух последних лет 2007 и 2008 гг., где коэффициент корреляции был 0,84 и 0,72 соответственно.
Накопление общей сухой массы, а также значения данного показателя по малолетним видам в среднем за четырехлетний период исследований существенно не изменялись под действием изучаемых систем обработки почвы и удобрений как по биотехнологической, так и по интегрированной системам защиты растений, а также в среднем по факторам (табл. 1).
Достоверное увеличение в 1,6 раза по сравнению с отвальной обработкой в накоплении сухой массы многолетниками в среднем за 4 года исследований и в среднем по системам удобрений и защиты растений получено только по системе поверхностно-отвальной-2 обработки почвы. Это произошло в основном за счет прироста сухой массы на четвертый год проведения поверхностных обработок (2008), что свидетельствует о необходимости проведения очередной отвальной обработки и сокращении периода поверхностных до трех лет с целью недопущения усиления засоренности многолетними сорняками и снижения урожайности полевых культур по этой причине.
Гербициды в среднем по системам обработки и удобрений обеспечили достоверное практически одинаковое снижение (на 30%) накопления сухой массы как отдельно по биогруппам сорных растений, так и в общем.
Необходимо отметить, что при отсутствии существенных различий в среднем за четыре года исследований и по факторам наблюдалось увеличение накопления сухой массы малолетними сорными растениями по поверхностно-отвальной-1 обработке с тремя годами поверхностных (О3) только на 4,5%, а по системе поверхностно-отвальной-2 с четырьмя годами поверхностных обработок (О4) – на 24,6%. Это свидетельствует о том, что необходимость периодической отвальной обработки должна определяться не только численностью и накоплением сухой массы многолетних видов, но и соответствующими показателями по малолетним сорным растениям за тот же период.
Таким образом, показатели обилия сорных растений можно рассматривать как критерий определения срока проведения очередной отвальной обработки. Следовательно, для конкретного типа агроландшафтной территории, характеризующегося супесчаными почвами, допустимым циклом продолжительности поверхностных обработок является трехлетний период.
3.3. Влияние систем обработки почвы, удобрений и защиты растений на видовой состав и структуру сорного компонента агрофитоценоза
В течение первой ротации пятипольного севооборота: занятый сидеральный пар (рапсовый) – озимая пшеница – картофель – яровая пшеница – яровая пшеница существенных изменений как в видовом составе, так и в структуре сорного компонента полевых фитоценозов по вариантам опыта не наблюдалось. Отмечалось только незначительное (не более, чем на один) увеличение числа преобладающих видов среди малолетних (фиалка полевая - Viola arvensis M., марь белая - Chenopodium album L.) и некоторые изменения структуры сообщества в пределах биогрупп малолетних и многолетних видов, обусловленные различиями биологических особенностей культурных растений, системами обработки почвы, удобрений и защиты растений (рис. 1).
а б
Рис. 1. Динамика структуры сорного компонента агрофитоценоза в среднем по факторам (а – 2004 г., б – 2008 г.).
Из многолетних сорных растений в структуре сообщества наибольшие изменения произошли в доле участия осота полевого (Sonchus arvensis L.). Численность его и доля участия в сообществе по системе поверхностно-отвальной-1 обработки с трехлетним периодом поверхностных в 2007 году была меньше в сравнении с системой отвальной обработки почвы. В повторной культуре 2008 года доля участия осота полевого увеличилась по всем трем системам обработки почвы при наибольших значениях по энергосберегающим. Это еще раз свидетельствует о том, что очередную отвальную обработку целесообразно осуществлять не через 4 года поверхностных, а не позднее, чем через 3 года (рис. 2).
а б
Рис. 2. Видовой состав сорных растений в 2008 году в зависимости от систем обработки почвы в среднем по системам удобрений и защиты растений, % (а – отвальная, «О1»; б – поверхностно-отвальная-1, «О3»).
3.4. Изменение потенциальной засоренности почвы генеративными и
вегетативными органами размножения сорных растений под действием систем обработки, удобрений и защиты полевых культур
Потенциальная засоренность почвы генеративными органами размножения сорных растений в последний год ротации по системе поверхностно-отвальной-1 обработки с трехлетним сроком применения поверхностных в целом по пахотному слою (0-20 см) формируется на уровне отвальной, независимо от систем удобрений и защиты растений при снижении исходной (перед закладкой опыта) численности семян с 1667,5 млн.шт./га до 932,9 и 930,3 млн. шт./га. На четвертый год поверхностных обработок по системе поверхностно-отвальной-2 наблюдалась более высокая засоренность почвы семенами сорных растений как по фону без применения гербицидов, так и с их использованием на 10,5-20,6% по экстенсивному биологизированному фону и на 13,4-24,2% по биологизированному фону высокой интенсивности в связи с продлением цикла поверхностных обработок. Потенциальная засоренность почвы по длине и сухой массе вегетативных органов размножения многолетних сорных растений к концу пятилетней ротации севооборота при поверхностно-отвальных обработках в среднем по факторам была меньше, чем по отвальной, при этом достоверное снижение отмечено только по сухой массе корней в слое 10-20 см при поверхностно-отвальной-1.
Таким образом, уровень засоренности почвы органами генеративного и вегетативного размножения сорных растений в основном находился в соответствии с характером засоренности посевов малолетними и многолетними видами сорняков.
3.5. Пораженность культурных растений болезнями в зависимости от
разных систем обработки, удобрений и защиты полевых культур
При выращивании яровой пшеницы в неблагоприятных условиях, созданных повторным посевом, с предварительным внесением соломы той же культуры под поверхностную обработку в системах поверхностно-отвальной в сравнении с отвальной, где солома заделывалась при вспашке, распространенность септориоза (Septoria Pycnidiales) яровой пшеницы по системе поверхностно-отвальной-1 обработки на третий год поверхностных и поверхностно-отвальной-2 на четвертый год, в среднем по системам удобрений и защиты растений превысила данный показатель по отвальной обработке на 4,4 и 7,5% соответственно.
При посеве яровой пшеницы по поверхностно-отвальной обработке: на третий год поверхностных (О3) было отмечено усиление развития только на 1,1%, а на четвертый год (О4) – на 2,4%.
Распространенность бурого бактериоза (Pseudomonas ramonicum) по всем изучаемым системам обработки почвы находилась на практически одинаковом уровне и составила 90,8-92,9%. Применение обеих систем поверхностно-отвальной обработки способствовало усилению развития данной болезни на 4,3% в сравнении с отвальной.
Пораженность яровой пшеницы корневыми гнилями не отмечалась ни на одном из изучаемых вариантов опыта.
Таким образом, в условиях повторных посевов яровой пшеницы пораженность септориозом и бурым бактериозом существенно не увеличивалась при уменьшении механического воздействия на почву в системах энергосберегающей обработки и внесении соломы в верхний слой в качестве органического удобрения в сравнении с отвальной, где она заделывалась под вспашку. Однако наблюдалась динамика усиления распространенности и развития данных заболеваний с увеличением числа лет поверхностных обработок с трех до четырех.
3.6. Изменение продуктивности полевых культур под действием
систем обработки по разным фонам удобрений и системам защиты
растений
Проведенный корреляционно-регрессионный анализ по вариантам изучаемых систем обработки показал наличие прямой отрицательной корреляционной связи между продуктивностью возделываемых культур и численностью сорных растений (табл. 2).
2. Связь между численностью сорных растений (х – шт/м2)
и продуктивностью культур в среднем за 2005-2008 гг. (у – т/га к.ед.)
| Система обработки почвы | Уравнение регрессии | р | r | r2 |
| Многолетние сорные растения | ||||
| Отвальная, «О1» | y = 6,7461-0,3961х | <0,05 | -0,71 | 0,50 |
| Поверхностно-отвальная-1, «О3» | y = 6,4868-0,2987х | <0,05 | -0,70 | 0,49 |
| Поверхностно-отвальная-2, «О4» | y = 7,3988-0,3200х | <0,05 | -0,75 | 0,57 |
| Малолетние сорные растения | ||||
| Отвальная, «О1» | y = 7,2287-0,0450х | <0,05 | -0,65 | 0,43 |
| Поверхностно-отвальная-1, «О3» | y = 6,4868-0,2987х | <0,05 | -0,53 | 0,28 |
| Поверхностно-отвальная-2, «О4» | y = 7,3988-0,3200х | <0,05 | -0,56 | 0,30 |
Причем связь между численностью многолетних сорных растений и продуктивностью полевых культур можно охарактеризовать как тесную.
Продуктивность культур в среднем за четыре года исследований при пересчете на кормовые единицы по всем трем фонам удобрений и обеим системам защиты растений была выше по системе поверхностно-отвальной-1 обработки с трехлетним периодом поверхностных в сравнении с системой отвальной обработки (табл. 3).
3. Продуктивность полевых культур
(т/га к.ед., основная продукция, в среднем за 2005-2008 гг.)
| Вариант | Система защиты полевых культур, «Г» | ||
| система обработки почвы, «О» | система удобрений, «У» | биотехнологическая, «Г1» | интегрированная, «Г2» |
| Отвальная, «О1» | экстенсивная биологизированная, «У1» | 3,46 | 3,42 |
| биологизированная средней интенсивности, «У2» | 4,74 | 4,40 | |
| биологизированная высокой интенсивности, «У3» | 5,31 | 5,56 | |
| Поверхностно-отвальная-1, «О3» | экстенсивная биологизированная, «У1» | 3,47 | 3,75 |
| биологизированная средней интенсивности, «У2» | 4,41 | 4,79 | |
| биологизированная высокой интенсивности, «У3» | 5,49 | 5,87 | |
| Поверхностно-отвальная-2, «О4» | экстенсивная биологизированная, «У1» | 3,25 | 3,53 |
| биологизированная средней интенсивности, «У2» | 4,39 | 4,40 | |
| биологизированная высокой интенсивности, «У3» | 5,16 | 5,36 | |
| НСРО05 | Fф < Fт | ||
| НСРУ05 | 1,07 | ||
| НСРГ05 | 0,38 |
Исключение составил только вариант с поверхностно-отвальной-1 обработкой по фону удобрений средней интенсивности без гербицидов, где продуктивность в среднем за 4 года имела динамику несущественного снижения (на 0,33 т/га к.ед.) в сравнении с отвальной.
Система поверхностно-отвальной-2 обработки в среднем за четыре года обеспечила более низкий уровень продуктивности полевых культур по всем фонам удобрений и системам защиты, чем на отвальной, исключение составили только варианты с экстенсивным биологизированным и биологизированным средней интенсивности фонами питания с применением гербицидов, где продуктивность была на уровне отвальной.
Аналогичная динамика продуктивности наблюдалась по системам обработки почвы в среднем по фонам удобрений и защиты растений (табл.4).
4. Продуктивность полевых культур
(т/га к.ед., основная продукция, в среднем по факторам, 2005-2008 гг.)
| Вариант | Культура, год | ||||
| озимая пшеница, 2005 | картофель, 2006 | яровая пшеница, 2007 | яровая пшеница, 2008 | в среднем | |
| Фактор А. Система обработки почвы, «О» | |||||
| Отвальная, «О1» | 3,83 | 7,47 | 3,67 | 2,95 | 4,48 |
| Поверхностно-отвальная-1,«О3» | 3,87 | 8,31 | 3,44 | 2,89 | 4,63 |
| Поверхностно-отвальная-2,«О4» | 3,91 | 7,66 | 3,28 | 2,54 | 4,35 |
| НСР05 | Fф < Fт | Fф < Fт | 0,18 | Fф < Fт | Fф < Fт |
| Фактор В. Система удобрений, «У» | |||||
| Экстенсивная биологизированная , «У1» | 3,28 | 5,75 | 2,80 | 2,22 | 3,51 |
| Биологизированная средней интенсивности, «У2» | 3,64 | 8,17 | 3,44 | 2,91 | 4,54 |
| Биологизированная высокой интенсивности, «У3» | 4,50 | 9,62 | 4,10 | 3,28 | 5,38 |
| НСР05 | 0,56 | 0,47 | 0,21 | 0,37 | 0,52 |
| Фактор С. Система защиты полевых культур, «Г» | |||||
| Биотехнологическая, «Г1» | 3,71 | 7,64 | 3,35 | 2,85 | 4,39 |
| Интегрированная, «Г2» | 3,91 | 8,06 | 3,54 | 2,76 | 4,57 |
| НСР05 | Fф < Fт | 0,29 | 0,15 | Fф < Fт | 0,11 |
Продуктивность по системе поверхностно-отвальной-1 с трехлетним периодом поверхностных обработок в среднем за четыре года исследований составила 4,63 т с гектара кормовых единиц и превысила соответствующее значение по системе отвальной обработки на 0,15 т/га к.ед., а по системе поверхностно-отвальной-2 с четырьмя годами поверхностных обработок она составила 4,35 т/га к.ед., что на 0,13 т/га к.ед. меньше, чем при отвальной.
В среднем по системам обработки почвы и защиты растений удобрения по биологизированным фонам средней и высокой интенсивности способствовали достоверному повышению продуктивности полевых культур в среднем за четыре года на 1,03 и 1,87 т/га к. ед., соответственно, в сравнении с экстенсивным биологизированным фоном питания.
Гербициды в среднем по системам обработки и удобрений обеспечили достоверное увеличение продуктивности на 0,18 т/га к.ед., то есть на 4,1%.
Таким образом, система поверхностно-отвальной обработки с трехлетним циклом поверхностных по суммарной продуктивности культур севооборота за четырехлетний период исследований была самой эффективной не только в пределах разных уровней удобрений и систем защиты растений, но и в среднем по изучаемым факторам.
3.7. Структура урожая и качество продукции полевых культур при
разных системах обработки почвы, удобрений и защиты растений
Системы поверхностно-отвальной обработки в среднем по системам удобрений и защиты растений обеспечили практически одинаковый выход товарной фракции клубней картофеля массой свыше 50 грамм в сравнении с отвальной (81,1-79,4%), а также снижение содержания деформированных клубней на 3,2% по поверхностно-отвальной-1 и на 2,2% по поверхностно-отвальной-2, уменьшение доли озелененных клубней на 0,7% и 1,6% соответственно. Остаточных количеств гербицидов в клубнях картофеля не обнаружено.
Количество растений яровой пшеницы на одном квадратном метре в среднем по системам удобрений и защиты растений по всем системам обработки почвы было практически одинаковым со слабовыраженной динамикой увеличения числа растений по системам поверхностно-отвальной обработки. Это некоторое увеличение числа растений, обусловленное лучшей всхожестью, способствовало незначительному снижению продуктивной кустистости и числа зерен в среднем на одно растение. Однако при этом наблюдалась заметная динамика увеличения массы 1000 зерен. Это свидетельствует об улучшении условий влагообеспеченности культурных растений с уменьшением механического воздействия на почву в системе основной обработки, что имеет особое значение для супесчаных почв.
3.8. Экономическая и энергетическая эффективность перспективных
технологий производства продукции полевых культур
Уровень рентабельности производства клубней картофеля (2006) по системе ежегодной отвальной обработки в среднем по обеим системам защиты растений на вариантах с экстенсивным биологизированным и биологизированным высокой интенсивности фонами удобрения составил 91,2% и 179,8%, а по системе поверхностно-отвальной-1 обработки (О3) – 123,9% и 220,0% соответственно. При величине условного чистого дохода по данным вариантам, соответственно, 52458,7 руб./га и 69554,7 руб./га; 125384,5 руб./га и 151425,1 руб./га. Рентабельность производства зерна яровой пшеницы (2008) при ежегодной отвальной обработке составила по экстенсивному биологизированному фону удобрений при биотехнологической системе защиты растений от сорняков 61,5%, по поверхностно-отвальной-1 с тремя годами поверхностных – 71,5%, а при интегрированной системе защиты – 47,8 и 65,8%, соответственно. При этом условный чистый доход на этих вариантах составил 5170,4 и 5514,6 руб./га; 4326,8 и 5530,5 руб./га соответственно. По биологизированному фону удобрений высокой интенсивности при интегрированной системе защиты полевых культур от сорных растений уровень рентабельности по системам ежегодной отвальной обработки и поверхностно-отвальной-1 составил 8,2 и 18,3%, условный чистый доход – 1441,5 и 3111,8 руб./га соответственно.
Технология производства клубней картофеля, базирующаяся на системе поверхностно-отвальной обработки на первый год поверхностных с биотехнологической системой защиты растений (без гербицидов) как по экстенсивному биологизированному, так и по биологизированному высокой интенсивности фонам удобрений обеспечила лучшие показатели энергетической эффективности в сравнении с отвальной: большие чистый энергетический доход, коэффициент энергетической эффективности, биоэнергетический коэффициент и меньшую энергетическую себестоимость, а по яровой пшенице (на второй год проведения поверхностной обработки) аналогичная динамика энергетической эффективности была получена по биологизированному фону высокой интенсивности по всем показателям, по экстенсивному биологизированному фону удобрений значения показателей энергетической эффективности несколько ниже по данному варианту обработки в сравнении с отвальной (табл. 5).
5. Энергетическая эффективность выращивания полевых культур
| Показатели | Картофель, 2006 г. | Яровая пшеница, 2007 г. | ||||||
| отвальная, «О1» | поверхностно-отвальная-1, «О3» | отвальная, «О1» | поверхностно-отвальная-1, «О3» | |||||
| У1 | У3 | У1 | У3 | У1 | У3 | У1 | У3 | |
| 1. Затрачено энергии, ГДж/га | 27,15 | 44,92 | 26,85 | 44,96 | 8,66 | 20,30 | 7,72 | 19,74 |
| 2. Урожай, т/га основная побочная | 17,17 17,17 | 29,61 29,61 | 18,52 18,52 | 33,31 33,31 | 2,50 4,00 | 3,45 5,52 | 2,20 3,52 | 3,49 5,58 |
| 3. Получено энергии с урожаем всего, ГДж/га в т.ч. с основной с побочной | 149,38 80,70 68,68 | 257,61 139,17 118,44 | 161,08 87,00 74,08 | 289,80 156,56 133,24 | 100,85 45,25 55,60 | 139,18 62,45 76,73 | 88,75 39,82 48,93 | 140,73 63,17 77,56 |
| 4. Чистый энергетический доход, ГДж/га | 122,23 | 212,69 | 134,23 | 244,84 | 92,19 | 118,88 | 81,03 | 120,99 |
| 5. Коэффициент энергетической эффективности | 4,50 | 4,73 | 5,00 | 5,45 | 10,65 | 5,86 | 10,50 | 6,13 |
| 6. Биоэнергетический коэффициент | 5,50 | 5,73 | 6,00 | 6,45 | 11,65 | 6,86 | 11,50 | 7,13 |
| 7. Энергетическая себестоимость, ГДж/т | 1,58 | 1,52 | 1,45 | 1,35 | 3,46 | 5,88 | 3,51 | 5,66 |
Проведение поверхностно-отвальной обработки в качестве основной обеспечило снижение затрат совокупной энергии в сравнении с системой отвальной при выращивании картофеля и яровой пшеницы в 2,9 и 2,7 раза, соответственно, в том числе затраты на машины и оборудование в 2,8 и 2,7 раза, на горючие и смазочные материалы - в 2,9 и 2,7 раза, на трудовые ресурсы - так же в 2,9 и 2,7 раза.