Вплив основного та передпосівного обробітку ґрунту на формування продуктивності сої в умовах нестійкого зволоження лівобережного лісостепу

Актуальність теми. За останні роки науково-дослідними установами України проведено значний обсяг досліджень з розроблення ефективних способів обробітку ґрунту, за результатами яких встановлено, що перехід від традиційної енергоємної системи обробітку до малозатратної мінімальної, яка включає безполицевий обробіток, сприяє підвищенню потенційної і ефективної родючості, поліпшенню поживного режиму, агрофізичних властивостей ґрунту (структурність, водний режим), а також створює відповідні умови для захисту ґрунту від ерозійних процесів, бур'янів та скорочує енергетичні витрати (Л.Д.Глущенко, 2006; В.П.Гордієнко, А.М. Малієнко, 1998; І.Д. Примак, 2002; М.К. Шикула, 1990).

Негативний вплив інтенсивного полицевого обробітку ґрунту, який традиційно застосовувався при вирощуванні сільськогосподарських культур, спонукав до пошуку нових систем основного обробітку, які б оптимізували його агрофізичні показники та природну родючість і забезпечували отримання високих та стабільних урожаїв культур, в тому числі сої. Перспективним є застосування ґрунтозахисної системи обробітку ґрунту із використанням знарядь безполицевого типу, що дозволяє знизити собівартість продукції, підвищити рівень її рентабельності за рахунок зниження енергетичних витрат.

Стабілізація виробництва сої в агроформуваннях східної частини Лівобережного Лісостепу України на належному рівні без поліпшення системи передпосівного обробітку ґрунту є неможливою. Проблема полягає ще і в тому, що існуючими для передпосівного обробітку ґрунту знаряддями (типу Європак) забезпечити якісний передпосівний обробіток, який би гарантував достатні запаси вологи на глибині загортання насіння на час сівби та якісне посівне ложе, практично неможливо.

Необхідність вирішення зазначених завдань визначило тему дисертаційної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Експериментальні дослідження виконувались згідно тематичних планів Полтавського інституту АПВ ім. М.І. Вавілова відповідно до науково-технічної програми Української академії аграрних наук „Землеробство” на 2006-2010 рр., завдання: “Вивчити особливості основного і передпосівного обробітків ґрунту за допомогою нових ґрунтообробних знарядь (типу „Скорпіон”) на провідних сільськогосподарських культурах лівобережного Лісостепу України”. Номер державної реєстрації - 0108U001757.

Впровадження наукової розробки здійснено в ДПДГ "ім. Декабристів" Миргородського району, ДПДГ "9 січня" Хорольського району та CТОВ "ім. Калашника" Полтавського району Полтавської області. Результатами впровадження підтверджено високу енерго-волого-грунтозберігаючу ефективність застосування ґрунтообробних агрегатів АГ-4 "Скорпіон-1" та АГУ-6 "Скорпіон-2" в технології вирощування сої із підвищенням рівня урожайності культури на 12,6-20,5% по відношенню до базової технології в господарствах.

Особистий внесок здобувача. Автором безпосередньо проведений інформаційний пошук, аналіз наукової літератури, визначено мету і задачі досліджень, проведені польові та лабораторні дослідження, сформульовано основні положення дисертаційної роботи, узагальнено і проаналізовано отримані експериментальні дані, сформульовано висновки та рекомендації виробництву.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень і основні положення дисертаційної роботи оприлюднені і обговорені на засіданнях методичної комісії та Вченої ради Полтавського інституту АПВ ім. М.І.Вавілова УААН (2007-2010 рр.), методичної комісії з питань землеробства і рослинництва ННЦ "Інститут землеробства УААН" (2007-2010 рр.), науково-практичній конференції "Розробка та впровадження енергозберігаючих технологій вирощування сільськогосподарських культур" (Чабани, 25-27 листопада 2009 р.),

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 11 наукових праць, у тому числі 8 статей у фахових виданнях.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота викладена на 220 сторінках машинописного тексту і складається із вступу, семи розділів, висновків, рекомендацій виробництву, списку використаних джерел, що налічує 271 найменування, у т.ч. 4 латиницею. Робота містить 26 таблиць, 16 рисунків, 35 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. МЕХАНІЧНИЙ ОБРОБІТОК ЯК ФАКТОР РЕГУЛЮВАННЯ РОДЮЧОСТІ ҐРУНТУ ТА ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР (огляд літературних джерел)

У розділі проведено аналіз джерел літератури з питань впливу способів обробітку ґрунту на його агрофізичні властивості, біологічну активність, економічно-енергетичну ефективність мінімалізації основного обробітку. Вплив різних способів і глибин основного обробітку ґрунту на формування врожайності насіння сої в умовах нестійкого зволоження Лівобережного Лісостепу недостатньо вивчений, що зумовило вибір напрямку і задач наших досліджень.

РОЗДІЛ 2. УМОВИ І МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Експериментальна частина досліджень виконана у 2006-2008 рр. на дослідному полі Державного підприємства “Дослідне господарство “Степне” Полтавського інституту АПВ ім. М.І. Вавілова УААН.

Ґрунти дослідної ділянки - чорноземи типові важкосуглинкові із вмістом гумусу 5,15 %. Ємкість поглинання орного шару - 22,1 - 41,4 мг-екв. на 100 г ґрунту, реакція ґрунтового розчину рН - 6,3, гідролітична кислотність - 1,9 мг-екв. на 100 г ґрунту. В орному шарі міститься 5,44 мг легкогідролізованого азоту (за Тюріним і Кононовою), 10,0 мг рухомого фосфору (за Чириковим), 12,0 мг на 100 г ґрунту калію (за Масловою).

Дослідженнями передбачалось вивчення ефективності способів основного та передпосівного обробітку ґрунту при вирощуванні сої за наступною схемою (табл. 1):

Таблиця 1

Схема досліду з вивчення ефективності способів основного та передпосівного обробітків ґрунту, 2006-2008 рр.

Дослідження проводили згідно вимог методики дослідної справи (1985). Співвідношення факторів становило 3:3:2. Повторність - триразова, розміщення варіантів і повторень - систематичне. Посівна площа ділянки - 160 м², облікова - 72 м². Попередник - озима пшениця. Соя сорту Білосніжка. Спосіб сівби - звичайний рядковий з шириною міжрядь 15 см. Норма висіву сої 550 тис. схожих насінин на гектар. Перед сівбою насіння інокулювали штамом бульбочкових бактерій Bradiorhizobium japonicum 634b з розрахунку 0,2 кг біопрепарату на гектарну норму. У фазі раннього розвитку бур'янів (до 2-3 листків у злакових та до 4-6 у дводольних) проводили обприскування посівів сої гербіцидом Фабіан із нормою витрати 100 г/га + ПАР Ад'ью - 200 г/га.

Для виявлення шляхів впливу способів основного та передпосівного обробітків ґрунту на його агрофізичні властивості, біологічну активність, умови росту і врожайність сої, а також якість врожаю були проведені агрофізичні, агрохімічні, біологічні дослідження, визначення рівня забур'яненості посівів і фенологічні спостереження:

- визначення щільності ґрунту у фазу появи сходів і перед збиранням врожаю в оброблюваному шарі 0-30 см в кожному 10-сантиметровому прошарку методом різального циліндра модифікації Н.А. Качинського (1987);

- агрегатний склад ґрунту визначався в оброблюваному шарі (0-30 см) в кожному 10-см прошарку проводили шляхом сухого просіювання проби через сита з діаметрами отворів 10; 7; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм за методом Н.І. Савінова (1987);

- вміст продуктивної вологи в ґрунті визначали у шарі 0-30 та 0-100 см термостатно-ваговим методом в 3-х разовій повторності з розрахунком вмісту продуктивної вологи;

- активність розкладання целюлози визначалась в кожному 10-см прошарку ґрунту до глибини обробітку (0-30 см) методом “аплікації”, коли зазначена наважка лляної тканини (бязі) і поліетиленової плівки закладаються в ґрунт на відповідну глибину;

- облік бур'янів у посівах культур проводили кількісно-ваговим методом в два строки вегетації культури - на період сходів та збирання сої (1980);

- фенологічні спостереження за ростом та розвитком сої проводили у основні фази росту і розвитку культури, відмічали густоту стояння, терміни настання основних фаз росту і розвитку рослин за “Методикою державного сортовипробовування сільськогосподарських культур” (2000);

- накопичення сухої речовини визначали за основними фазами розвитку рослин шляхом відбирання проб у двох несуміжних повтореннях, визначаючи при цьому масу сирої проби, вміст сухої речовини, структурні і біометричні показники;

- площу листкової поверхні визначали методом “висічок”, який базується на визначенні площі і маси певної кількості (20-50) висічок, а також маси листкової поверхні всієї проби (1961);

- фотосинтетичний потенціал посіву (ФПП) та чисту продуктивність фотосинтезу (ЧПФ) визначали згідно з Методичними рекомендаціями по закладанню дослідів і проведенню досліджень з програмування урожаїв польових культур (1978);

- аналіз структури врожаю проводили за “Методикою державного сортовипробовування сільськогосподарських культур”. Збирання сої проводили поділяночно, методом суцільного обмолоту прямим комбайнуванням з подальшим перерахунком на стандартну вологість та засміченість насіння;

- масу 1000 насінин визначали за ДСТУ 4138-2002.

Біохімічний аналіз насіння проводили за допомогою методу інфрачервоної спектроскопії на інфрачервоному аналізаторі NIP - 450 Scanner 4250 з комп'ютерним забезпеченням ADI DM.

Економічну та енергетичну ефективність елементів технології вирощування розраховували за технологічними картами та „Методичними вказівками з визначення економічної оцінки вирощування сільськогосподарських культур за інтенсивними технологіями” (1988, 2003). Математичний аналіз результатів польових та лабораторних дослідів виконували за допомогою дисперсійного, кореляційного та статистичного методів (1979).

РОЗДІЛ 3. ВПЛИВ ОСНОВНОГО І ПЕРЕДПОСІВНОГО ОБРОБІТКІВ НА ВОДНО-ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ І БІОЛОГІЧНУ АКТИВНІСТЬ ҐРУНТУ

Щільність орного шару і структурно-агрегатний стан ґрунту. Способи основного та передпосівного обробітків, які вивчалися в досліді, по різному впливали на щільність ґрунту у посівах сої, проте закономірність зміни від способу передпосівного обробітку зберігалась за роками.

Слід відмітити, що по всій глибині щільність зложення ґрунту, незалежно від передпосівного обробітку, була найменшою за оранки ПЛН-3,35 і варіювала на глибині 0-10 см від 1,05 до 1,11 г/см³, 10-20 см - від 1,14 до 1,20 г/см³, 20-30 см - від 1,18 до 1,26 г/см³, забезпечуючи середні показники у шарі 0-30 см 1,12-1,19 г/см³ (табл. 2).

Таблиця 2

Щільність зложення орного шару ґрунту на період сходів сої залежно від способів обробітку ґрунту, середнє за 2006-2008 рр., г/см³

За проведення основного плоскорізного та виконання на його фоні передпосівного обробітку ґрунту щільність орного шару була найбільшою і становила за допосівного розпушування культиватором УСМК-5,4 - 1,22 г/см³, комбінованим агрегатом АГ-4 "Скорпіон-1" - 1,16 г/см³. За мінімального обробітку ґрунту комбінованим агрегатом АГУ-6 "Скорпіон-2" щільність орного шару (0-30 см) хоча і поступалася оранці, проте була наближеною до неї і складала 1,16-1,20 г/см³.

У середньому, незалежно від фону основного обробітку ґрунту, найменшу щільність забезпечував передпосівний обробіток комбінованим агрегатом АГ-4 "Скорпіон-1", яка у верхньому шарі (0-10 см) варіювала від 1,05 г/см³ за оранки, до 1,11 г/см³ за плоскорізного обробітку агрегатом КПП-2,2 та мінімального комбінованим агрегатом АГУ-6 "Скорпіон-2". Передпосівний обробіток культиватором УСМК- 5,4, незалежно від глибини та основного обробітку мав найвищі показники щільності. Так, за оранки вони складали у шарі ґрунту 0-10 см - 1,11 г/см³, 10-20 - 1,20 г/см³, 20-30 - 1,26 г/см³; за плоскорізного обробітку КПП-2,2 - 1,14, 1,23 та 1,28 г/см³ відповідно. За мінімального обробітку комбінованим агрегатом АГУ-6 "Скорпіон-2" дані показники змінювалися від 1,13 г/см³, 1,21 г/см³ у шарі 0-10 см до 1,27 г/см³ у шарі 20-30 см.

До кінця вегетації сої, у середньому за роки досліджень, щільність зложення орного шару підвищувалась порівняно із її показниками на початку вегетації культури. Найбільше ущільнення ґрунту за цей період виявлено на варіанті, який передбачав передпосівний обробіток культиватором КПС-4,0. При цьому на фоні оранки ця величина збільшилась на 0,09 г/см³, за плоскорізного обробітку на 0,12 г/см³, за оброблення АГУ-6 "Скорпіон-2" - на 0,08 г/см³.

Аналіз експериментальних даних показав, що на чорноземі типовому важкосуглинковому на початку вегетації сої вища загальна пористість (56,2-61,9 %) спостерігалася у верхньому (0-10 см) шарі ґрунту, незалежно від способів основного та передпосівного обробітку. У розрізі орного шару із збільшенням глибини до 10-20 см пористість ґрунту знижувалась у середньому до 52,7-56,2%; 20-30 см - до 50,6-54,6%. Зокрема, у середньому за роки досліджень із збільшенням глибини до 10-20 см пористість зменшувалася порівняно до шару ґрунту 0-10 см, на фоні оранки та передпосівного обробітку ґрунту КПС-4,0 - на 5,5%, до 20-30 см - на 7,4%; за передпосівного обробітку УСМК-5,4 - на 6,3, і 9,9%, за обробітку АГ-4 "Скорпіон-1" - на 5,5 та 8,2% , відповідно.

Найінтенсивніше пористість орного шару, залежно від глибини, змінювалась за передпосівного обробітку ґрунту культиватором КПС-4,0 на фоні плоскорізного обробітку, а саме - на 10,6 (10-20 см) та 14,2 % (20-30 см). Не відмічено різких змін показника пористості за мінімального обробітку ґрунту АГУ-6 "Скорпіон-2".

Кількість структурних агрегатів в орному шарі ґрунту більшою мірою залежала від системи основного обробітку та мала динаміку зміни по глибині орного шару. Слід відмітити, що за оранки, незалежно від того, яким агрегатом виконано передпосівний обробіток ґрунту, збільшувалась кількість ерозійно-небезпечних часточок розміром менше 0,25 мм. Найбільша кількість їх відмічена за передпосівного обробітку культиватором УСМК - 5,4 - 9,7 (0-10 см), 10,0% (10-20 см) та 10,1% на глибині 20-30 см (табл. 3).

Кількість агрономічно цінних структурних агрегатів незалежно від системи обробітку варіювала від 73,7 до 77,4%. Більшу їх частку забезпечував передпосівний обробіток комбінованим агрегатом АГ-4 "Скорпіон-1".

Найбільша кількість цінних структурних агрегатів відмічена за мінімального обробітку ґрунту агрегатом АГУ-6 "Скорпіон-2" та передпосівного обробітку комбінованим агрегатом АГ-4 "Скорпіон-1", де у шарі 0-10 см їх містилося 77,4%, у шарі 10-20 - 77,0%, у шарі ґрунту 20-30 см - 76,8%.

Найвищий коефіцієнт структурності - 3,36 забезпечував передпосівний обробіток ґрунту комбінованим агрегатом АГ-4 "Скорпіон-1", що на 0,19 відносних одиниць більше за обробітку ґрунту УСМК-5,4 та на 0,16 - за обробітку КПС-4,0.

Таблиця 3

Вплив способів основного обробітку ґрунту на вміст структурних агрегатів ґрунту (%) в орному шарі та коефіцієнт структурності (К_с), у середньому за 2006-2008 рр.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вплив обробітку ґрунту на запаси продуктивної вологи. Застосування плоскорізного та мінімального обробітків ґрунту, незалежно від передпосівного розпушування, у середньому за 2006-2008 рр. сприяло збільшенню запасів продуктивної вологи як у орному (0-30 см), так і метровому шарі ґрунту (табл. 4).

Таблиця 4

Запаси продуктивної вологи у ґрунті залежно від способів основного та передпосівного обробітків, у середньому за 2006-2008 рр., мм

ВИСНОВКИ

1. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється у встановленні особливостей впливу систем основного (оранка, плоскорізна, мінімальна) та передпосівного обробітків ґрунту на агрофізичні показники ґрунту, забур'яненість посівів, особливості росту та розвитку сої, процесу формування врожаю та його якості з метою зменшення енергетичних та економічних витрат, збільшення зернової продуктивності та покращання якісних показників отриманої продукції.

2. На період сходів сої щільність ґрунту за усіх систем, як основного обробітку так і передпосівного, знаходилась в межах оптимальних показників. Найкращими виявилися варіанти за оранки на 20-22 см, або ж плоскорізного обробітку КПП-2,2 та передпосівного обробітку культиватором КПС-4,0 і комбінованим агрегатом АГ-4 "Скорпіон-1"(від 1,12 до 1,16 г/см³). За основного обробітку ґрунту агрегатом АГУ-6 "Скорпіон-2" та передпосівного комбінованим агрегатом АГ-4 "Скорпіон-1", не відмічено різкої зміни щільності горизонту орного шару (0-30 см) порівняно до інших обробітків, щільність була урівноваженою, як на період сходів так і на період збирання сої завдяки доброму перемішуванню та розпушуванню орного шару.

3. Найбільшу кількість цінних структурних агрегатів забезпечувала мінімальна система основного обробітку ґрунту агрегатом АГУ-6 "Скорпіон-2" та передпосівного розпушування комбінованим агрегатом АГ-4 "Скорпіон-1" - у шарі 0-10 см - 77,4 %, 10-20 см - 77,0 %, у шарі ґрунту 20-30 см - 76,8 %. Використання комбінованих агрегатів у АГУ-6 "Скорпіон-2" та АГ-4 "Скорпіон-1" у системі основного та передпосівного обробітку ґрунту забезпечує найкращу структуру орного шару (К_С = 3,36).

4. Із збільшенням глибини орного шару пористість ґрунту на період сходів зменшується залежно від передпосівного обробітку ґрунту на фоні оранки на 5,5-9,9 %, плоскорізного обробітку - на 3,8-14,2 %, мінімального - на 3,3-9,7 %. На період збирання врожаю пористість ґрунту у середньому від варіантів обробітку варіювала від 51,7 до 53,0 %.

5. Максимальні показники продуктивної вологи на період сходів в орному шарі 0-30 см - 53,8 мм та метровому шарі - 156,9 мм забезпечує передпосівний обробіток ґрунту комбінованим агрегатом АГ-4 "Скорпіон-1". За даної системи обробітку ґрунту відмічено вищі запаси продуктивної вологи протягом всього вегетаційного періоду.

6. Найвищі показники біологічної активності ґрунту відмічені за передпосівного обробітку ґрунту АГ-4 "Скорпіон-1" (20,4%), культиватором УСМК - 5,4 (19,9%) та КПС-4,0 (19,3%) на фоні оранки ПЛН-3,35.

7. Проведення мілкого обробітку ґрунту агрегатом АГУ-6 «Скорпіон-2» сприяє кращій виживаності рослин, що особливо чітко проявлялось на фоні інокулювання насіння, де виживаність рослин сягала 96,3-98,3%.

8. Найвищий рівень показників площі та індексу листкової поверхні сої - 569,3 см²/рослину та 2,5 м²/м², відповідно забезпечувала система обробітку ґрунту, яка передбачала оранку ПЛН-3-35, передпосівний обробіток АГ-4 «Скорпіон-1» та інокулювання насіння. Рівноцінними є варіанти, де основний та передпосівний обробіток ґрунту проводили агрегатом АГУ-6 «Скорпіон-2» та АГ-4 «Скорпіон-1» на фоні інокулювання, відповідно - 567,5 см²/рослина та 2,7 м²/м².

9. Чиста продуктивність фотосинтезу у фазі наливу бобів варіювала від 1,82 до 3,09 г/м² за добу на фоні оранки, 1,83-2,98 г/м² за добу на фоні плоскорізного обробітку КПП-2,2, та 2,17-3,33 г/м² за добу на фоні мінімального обробітку ґрунту АГУ-6 "Скорпіон-2", з...