Зерновые бобовые агрофитоценозы в биологизации севооборотов и регулирование плодородия чернозема выщелоченного лесостепи Поволжья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Хайртдинова Наталья Александровна

ЗЕРНОВЫЕ БОБОВЫЕ АГРОФИТОЦЕНОЗЫ В БИОЛОГИЗАЦИИ СЕВООБОРОТОВ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ

06.01.01 - общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

КИНЕЛЬ - 2010

Работа выполнена на кафедре земледелия и мелиорации ФГОУ ВПО

«Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия»

плодородие агрофитоценоз зерновые бобовые

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук профессор Морозов Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

заслуженный деятель науки РФ, доктор сельскохозяйственных наук профессор Корчагин Валентин Александрович;

кандидат биологических наук доцент Марковский Александр Анатольевич

Ведущая организация: ГНУ Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита диссертации состоится «22» декабря 2010 года в 10 ⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д.220.058.01 при ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»

Адрес: 446442, Самарская область, г. Кинель, пгт Усть-Кинельский, ФГОУ ВПО Самарская ГСХА, ул. Учебная, 1, диссертационный совет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»

Автореферат разослан и размещен на сайте ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» http://www.ssaa.ru/ « » ноября 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат

биологических наук профессор - Г. К. Марковская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В условиях дороговизны и недоступности техногенных ресурсов, сохраняющейся экологической напряженности для обеспечения устойчивого функционирования агроэкосистем необходимы альтернативные подходы к разработке агротехнологий, базирующиеся на концепции биологизации земледелия. Практическое освоение биологизированных технологий предполагает использование симбиотической азотфиксации, сидератов, максимально возможного количества послеуборочной фитомассы для сохранения биотического круговорота веществ и энергии в агрофитоценозах (Кирюшин В. И., 2000; Лыков А. М. и др., 2001; 2004; Шпаков А. С., 2008).

С этой точки зрения возрастает роль севооборотов с включением в структуру посевных площадей зерновых бобовых культур в занятых и сидеральных парах, как потенциальных азотфиксаторов и значимых источников растительного белка.

Для повышения эффективности зерновых бобовых агрофитоценозов в биологизации земледелия важно расширение и углубление исследований по совокупному действию и взаимодействию способов основной обработки почвы и органоминеральных систем удобрений в технологии парозанимающих культур в севооборотных ротациях. При этом необходимо выявить такие агротехнические приемы, которые позволяли бы наиболее полно реализовать биопродуктивный потенциал гороха и вики в занятых парах, а также вики в смеси с овсом в сидеральном пару при одновременном воспроизводстве почвенного плодородия в условиях лесостепи Поволжья.

Цель и задачи исследований. Выявить эффективность зерновых бобовых агрофитоценозов в биологизации севооборотов и их вклад в сохранение плодородия чернозема выщелоченного в зависимости от обработки почвы и систем удобрений в лесостепи Поволжья.

Достижение цели сопровождалось решением следующих задач:

? изучить изменение агрофизических показателей плодородия почвы и режим влажности под зерновыми бобовыми агрофитоценозами в занятых и сидеральных парах в зависимости от обработки почвы и систем удобрений;

? определить продуктивность фотосинтеза и азотфиксирующую активность гороха и вики в занятых парах и вики в смеси с овсом в сидеральном пару;

? изучить фитосанитарное состояние посевов, видовой состав сорных растений и экономические пороги вредоносности в зерновых бобовых агрофитоценозах в ротации севооборотов;

? оценить влияние обработки почвы и органоминеральных систем удобрений на формирование биопродуктивного потенциала зерновых бобовых агрофитоценозов при их возделывании в занятых и сидеральных парах в севооборотах;

? выявить вклад зерновых бобовых культур в накопление биогенных ресурсов плодородия чернозема выщелоченного и дать экономическую, агро- и биоэнергетическую оценку их эффективности при биологизации севооборотов.

Научная новизна. Изучено совокупное влияние основной обработки почвы и систем удобрений на фотосинтетическую деятельность и азотфиксирующую активность гороха и вики в занятых парах и вики в смеси с овсом в сидеральном пару в севооборотных ротациях. Определен вклад обработки почвы и удобрений в формирование биопродуктивного потенциала зерновых бобовых агрофитоценозов в биологизированных севооборотах. Показана экономическая, агро- и биоэнергетическая оценка эффективности севооборотных звеньев с зерновыми бобовыми культурами. Исследовано влияние зерновых бобовых агрофитоценозов как фактора биологизации в регулировании плодородия чернозема выщелоченного в условиях земледелия Средневолжского региона. Установлена количественная зависимость урожайности гороха от степени засоренности его посевов и рассчитаны пороги вредоносности сорняков.

Практическая значимость. Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать на выщелоченном черноземе лесостепи Поволжья для повышения эффективности зерновых бобовых агрофитоценозов в биологизации севооборотов применение безотвального рыхления в системе комбинированной обработки почвы в сочетании с внесением соломы зерновых культур.

Основные положения, выносимые на защиту:

- бобоворизобиальный потенциал симбиотического азота на выщелоченном черноземе лесостепи Поволжья составляет у гороха 37,6-54,5 кг/га, вики 27,6-39,1 кг/га, вики в смеси с овсом 27,4-37,8 кг/га, возрастая по комбинированной обработке почвы на фоне Р₂₀К₂₀ + солома;

- видовой состав и структура сорного компонента зерновых бобовых агрофитоценозов и экономические пороги вредоносности в посевах гороха;

- применение комбинированной обработки почвы в сочетании с внесением фосфорно-калийных удобрений и соломы обеспечивает увеличение урожайности и белкового потенциала зерновых бобовых агрофитоценозов;

- комбинированная обработка почвы и органоминеральная система удобрений с участием соломы в технологии парозанимающих культур является менее затратным и энергетически эффективным мероприятием в оптимизации режима органического вещества при биологизации севооборотов.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований и положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции: «Современное развитие АПК: региональный опыт, проблемы, перспективы» (Ульяновск, 2005 г.), на Международных научно-практических конференциях «Актуальные вопросы аграрной науки и образования», «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновск, 2008, 2009 гг.). Опубликованы в научно-теоретических журналах «Вестник УГСХА» (Ульяновск, 2006, 2008, 2010 гг.), «Нива Поволжья» (Пенза, 2008 г.), «Известия ФГОУ ВПО СГСХА» (Самара, 2008 г.), «Ульяновск - Агро» (2008 г.).

По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 128 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6-ти глав, выводов и предложений производству, включает 24 таблицы, 24 рисунка, 41 приложение. Список литературы включает 217 источников отечественных и 9 зарубежных авторов.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Изучение приемов биологизации севооборотов посредством зерновых бобовых агрофитоценозов, их азотфиксирующей активности и влияния на плодородие почвы проводилось в стационарных полевых опытах кафедры земледелия и мелиорации Ульяновской ГСХА в 2005-2008 гг. Решение поставленных задач выполнялось в рамках 4-х экспериментальных севооборотов (фактор А), 2-х вариантов технологий обработки почвы (фактор В) и 2-х вариантов органоминеральных систем удобрений (фактор С).

Объект наших исследований - горох, вика и вика в смеси с овсом при их возделывании в занятых и сидеральных парах. Схема опыта включала две системы удобрений: 1 - Р20К20; 2 - Р20К20 + солома предшествующей в севообороте яровой пшеницы. Нормы минеральных удобрений рассчитывались балансовым методом на запланированный урожай семян гороха - 2,0 т/га; вики - 1,5 т/га; зеленой массы викоовсяной смеси на сидерат - 20,0 т/га.

Варианты обработки почвы:

1. Комбинированная обработка: дискование БДТ-7 на 10-12 см и безотвальное рыхление плугами со стойками СибИМЭ на 20-22 см;

2. Минимизированная обработка: дискование БДТ-7 на 10-12 см и культивация КПШ-5 + БИГ-3А на 12-14 см.

Для изучения вредоносности сорняков в агрофитоценозах гороха на отдельных участках производственных посевов ФГОУ ВПО «Учебно-опытного хозяйства» Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии был дополнительно заложен мелкоделяночный опыт. Схема опыта включала 7 вариантов: 1 вариант - без сорняков (контроль); 2-6 вариант - с численностью сорняков соответственно 6 шт/м², 12 шт/м², 24 шт/м², 48 шт/м², 96 шт/м²; 7 вариант - с засоренностью в 2004 году - 145 шт/м², в 2005 году - 129 шт/м², в 2006 г. - 137 шт/м², в среднем - 137 шт/м². Учетная площадь делянки 1 м², расположение рендомизированное, повторность 6-ти кратная.

Почва опытного участка - чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый. По содержанию гумуса она относится к среднегумусным - от 5,15 % до 5,35 %. Реакция среды в пахотном слое почвы слабокислая, рН 6,2-6,4. Содержание подвижного фосфора и обменного калия высокое, соответственно 300-350 и 200-250 мг/кг почвы. Степень насыщенности основаниями - 96,4-97,9 %, сумма поглощенных оснований 25,5-27,8 мг-экв./100 г почвы.

В годы проведения полевых опытов (2005-2008 гг.) отмечена значительная вариабельность агрометеорологических показателей, как по количеству осадков, так и по термическому режиму. Сумма осадков за вегетационный период изменялась от 175,8 мм в 2006 г. до 246,6 мм в 2005 г. при коэффициенте вариации 45,4 %. Гидротермический коэффициент находился в пределах от 0,97 до 1,45 (при среднемноголетнем 0,96). В целом погодные условия были характерны для Средневолжского региона, что позволило дать объективную оценку приемам биологизации севооборотов с зерновыми бобовыми культурами.

Организация полевых опытов, проведение наблюдений, лабораторных анализов осуществлялись по общепринятым методикам и соответствующим ГОСТам. Расчет экономической эффективности на основании технологических карт, агро- и биоэнергетическая оценка в соответствии с методиками Базарова Е. И. и др. (1983), Коринца В. В. и др. (1985), Володина В. М. (2000), Рабочева Г. И. и др. (2005). Данные результатов исследований подвергались математической обработке методами дисперсионного и корреляционно - регрессионного анализов (Доспехов Б. А., 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изменение агрофизических показателей чернозема выщелоченного под зерновыми бобовыми агрофитоценозами и чистым паром. Плотность почвы. Агрофизическое состояние почвы наиболее полно характеризуют плотность её сложения, структурно-агрегатный состав. В наших опытах наиболее рыхлое сложение почвы перед посевом зерновых бобовых культур в слое 0-30 см обеспечивали варианты с комбинированной обработкой: от 1,10 г/см³ до 1,11 г/см³ на фоне Р₂₀К₂₀ и от 1,09 г/см³ до 1,11 г/см³ на фоне Р₂₀К₂₀ + солома. К уборке урожая происходило уплотнение почвы до 1,19 г/см³.

Структура почвы. Содержание агрономически ценных агрегатов (0,25-10 мм) в слое 0-30 см чернозема выщелоченного после посева зерновых бобовых культур находилось в пределах 67,8-72,3 %. Большее содержание макроагрегатов отмечено по комбинированной обработке и фону удобрений Р₂₀К₂₀ + солома при коэффициенте структурности 2,32-2,61 (рисунок 1).

Рисунок 1 - Содержание агрономически ценных агрегатов (10-0,25 мм) в слое 0-30 см чернозема выщелоченного (в среднем за 2005-2007 гг.)

К моменту уборки количество агрономически ценных агрегатов в пахотном слое почвы в занятых и сидеральном парах увеличивалось и составило по комбинированной обработке с внесением Р₂₀К₂₀ + солома 72,3-74,7 %, а по чистому пару 69,9 %. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о положительном влиянии викоовсяной смеси на зеленое удобрение на суммарное содержание агрономически ценной фракции агрегатов. За период от посева до заделки сидерата их содержание увеличивалось до 74,3-74,7 % при коэффициенте структурности 2,89-2,95.

Режим влажности почвы. К моменту сева гороха, вики и вики в смеси с овсом влагозарядка составила от 158,5 мм до 162,6 мм (чистый пар), от 145,1 мм до 154,6 мм (горох), от 144,4 мм до 157,7 мм (вика), от 147,4 мм до 156,0 мм (вика в смеси с овсом) соответственно по минимизированной и комбинирован- ной обработке. Лучшая влагозарядка почвы во все годы наблюдений отмечалась в условиях комбинированной обработки (рисунок 2).

Рисунок 2 - Динамика запасов продуктивной влаги под зерновыми бобовыми культурами и чистым паром в слое 0-100 см (за 2005-2007 гг.)

Продуктивность фотосинтеза и симбиотическая активность гороха и вики. Ассимиляционная поверхность листьев. Положительное влияние на формирование площади листовой поверхности оказывала комбинированная обработка почвы на фоне Р₂₀К₂₀ + солома, которая составила в фазу цветения на этом варианте опыта 27,6 тыс. м²/га в посевах гороха, 33,0 тыс. м²/га вики, 34,1 тыс. м²/га вики в смеси с овсом на сидерат.

Продуктивность фотосинтеза. Эффективность работы ассимиляционного аппарата характеризует показатель чистой продуктивности фотосинтеза. Исследования показали, что чистая продуктивность фотосинтеза повышалась при применении в технологии возделывания гороха и вики в занятых парах и вики в смеси с овсом в сидеральном пару комбинированной обработки почвы в сочетании с внесением Р₂₀К₂₀ + солома. Если на варианте с минимизированной обработкой почвы и фоном удобрений Р₂₀К₂₀ в среднем за 2005-2007 гг. чистая продуктивность фотосинтеза в посевах гороха составила 6,4 г/м² сутки, то по комбинированной обработке и фону Р₂₀К₂₀ + солома - 7,7 г/м² сутки, а в посевах вики от 4,7 г/м² сутки до 5,7 г/м² сутки. В посевах вики в смеси с овсом на зеленое удобрение чистая продуктивность фотосинтеза находилась в пределах 12,1-13,7 г/м² сутки. Аналогичная закономерность прослеживается и при изучении фотосинтетического потенциала.

Формирование симбиотического аппарата гороха и вики. Более благоприятные условия для формирования и активного функционирования клубеньков на корнях гороха и вики складывались по комбинированной обработке и фону Р₂₀К₂₀ + солома. Количество клубеньков на этом варианте опыта в фазу бутонизации культуры составило 64,5 млн. шт/га при массе 120 кг/га на корнях гороха, 77,6 при массе 35,3 вики, 27,5 при массе 12,4 вики в смеси с овсом (рисунок 3).

Рисунок 3 - Динамика изменения количества и массы клубеньков на корнях гороха (а), вики (б) в занятых парах и вики в смеси с овсом в сидеральном пару (в) за 2005-2007 гг. (1- ветвление, 2 - бутонизация, 3 - цветение)

Посредством корреляционно-регрессионного анализа установлена обратная зависимость между плотностью почвы перед посевом зерновых бобовых культур и накоплением активных клубеньков, которая описывается уравнениями регрессии для гороха [1], вики [2], вики в смеси с овсом [3]:

Y = -311,96х + 447,52 R = 0,37 [1]

Y = -22,225х + 53,099 R = 0,10 [2]

Y = -91,591х + 111,16 R = 0,53 [3],

где Y - масса активных клубеньков, кг/га, х - плотность почвы, г/см³.

Азотфиксирующая активность гороха и вики в занятых парах и вики в смеси с овсом в сидеральном пару. Средообразующую функцию зерновых бобовых агрофитоценозов связывают с возрастанием доли симбиотического азота в биологизации севооборотов и укреплением азотного фонда почвы как альтернатива энергоемкому азоту туков.

Накопление азота в фитомассе гороха изменялось от 128,8 кг/га до 138,1 кг/га по комбинированной обработке и от 114,8 до 122,7 кг/га по минимизированной (таблица 1).

Таблица 1 - Биологический азот и его локализация в фитомассе гороха и вики (% - над чертой, кг/га - под чертой) в 2005-2007 гг.

Варианты опыта	Уро-жайность, т/га	Азот	Солома, т/га	Азот	ПКО, т/га	Азот	Накопление азота, кг/га *
Культура	Обработка почвы	Фон удоб
Горох	комбинированная	1	1,92	3,59 68,9	2,95	1,26 37,2	1,43	1,59 22,7	128,8 47,7
		2	1,94	3,74 72,6	3,08	1,30 40,0	1,49	1,71 25,5	138,1 54,5
	минимизированная	1	1,76	3,57 62,8	2,49	1,26 31,4	1,28	1,61 20,6	114,8 37,6
		2	1,79	3,63 65,1	2,76	1,27 35,1	1,31	1,72 22,5	122,7 47,7
Вика	комбинированная	1	1,62	3,97 64,3	1,92	1,45 27,8	1,21	1,71 20,7	112,8 31,7
		2	1,69	4,15 70,1	1,98	1,43 28,3	1,26	1,93 24,3	122,7 39,1
	минимизированная	1	1,47	4,05 59,5	1,76	1,47 25,9	1,10	1,76 19,4	104,8 27,6
		2	1,52	4,12 62,6	1,80	1,43 25,7	1,14	1,92 21,9	110,2 35,2

* над чертой общее накопление азота, под чертой за счет симбиотической азотфиксации

Наибольшую продуктивность симбиотической фиксации азота в посевах гороха обеспечивала комбинированная обработка почвы на фоне Р₂₀К₂₀ + солома, которая составила в среднем за годы исследований от 37,6 кг/га (минимизированная обработка и Р₂₀К₂₀) до 54,5 кг/га (комбинированная обработка и Р₂₀К₂₀ + солома). При этом внесение соломы яровой пшеницы, как по комбинированной обработке, так и по минимизированной, повышало азотфиксирующую активность гороха по сравнению с минеральным фоном.

Бобоворизобиальный потенциал симбиотического азота и его участие в формировании урожайности вики изменялся от 27,6 кг/га (минимизированная обработка + Р₂₀К₂₀) до 39,1 кг/га (комбинированная обработка и Р₂₀К₂₀ + солома) в среднем за 2005-2007 гг. При этом необходимо отметить, что по 2-ому фону удобрений в почву поступало при возделывании гороха 4,57 т/га органического вещества и 65,5 кг/га азота, а вики соответственно 3,24 и 52,6, что является существенным вкладом в оптимизацию режима органического вещества и укрепление азотного фонда почвы.

Возделывание вики в смеси с овсом на зеленое удобрение и заделка в почву сидерата обеспечило поступление в почву 5,92-6,84 т/га органического вещества и 125,3-152,6 кг/га азота. Накопление симбиотического азота в фитомассе вики в смеси с овсом было максимальным по комбинированной обработке почвы в сочетании с внесением Р₂₀К₂₀ + солома (таблица 2).

Таблица 2 - Биологический азот и его локализация в фитомассе вики в смеси с овсом (% - над чертой, кг/га - под чертой) в 2005-2007 гг.

Варианты опыта	Урожайность,* т/га	Азот	ПКО, т/га	Азот	Накопление азота, кг/га**
Обработка почвы	Фон удоб.
Комбинированная	1	4,27	2,68 114,5	2,33	1,07 24,9	139,4 30,2
	2	4,45	2,80 124,6	2,39	1,17 28,1	152,6 37,8
Минимизирован- ная	1	3,77	2,71 102,1	2,15	1,08 23,2	125,3 27,4
	2	4,12	2,77 114,0	2,27	1,16 26,3	140,3 31,6

* урожайность сухого вещества,

** над чертой общее накопление азота, под чертой за счет симбиотической азотфиксации

Установлена связь между показателями азотфиксирующей и фотосинтетической деятельности посевов, которая характеризуется уравнениями регрессии для гороха [4], вики [5], вики в смеси с овсом [6]:

Y = 0,1213х + 187,29 R = 0,54 [4]

Y = 0,8436х + 56,453 R = 0,72 [5]

Y =1,2658х + 27,341 R = 0,54 [6],

где Y - фотосинтетический потенциал (тыс. м² сутки/га), х - активный симбиотический потенциал, кг дней/га.

Фитосанитарное состояние зерновых бобовых агрофитоценозов. Мониторинг производственных посевов гороха. Эффективность подавления сорных растений не может быть достигнута без учета данных производственных посевов. Учеты засоренности посевов хозяйств Ульяновской области, проведенные на площади 14836 га, показали, что состав сорного компонента агрофитоценозов гороха насчитывал 39 видов, 18 семейств и 6 биологических групп.

При этом 11 видов или 28,2 % приходилось на долю яровых ранних сорняков, 5 или 12,8 % - яровых поздних, 13 или 33,3 % - зимующих, 2 или 5,1 % -двулетних. Из многолетников на первом месте находились корнеотпрысковые сорняки - 6 видов или 15,4 %. На долю стержнекорневых приходилось 2 вида или 5,1 %. В среднем по хозяйствам области засоренность находилась на уровне 50 шт/м². Данные мониторинга показывают, что наибольшую уязвимость для гороха представляют щирица запрокинутая - Amaranthus retroflexus L. (плотность 10 шт/м², засорено 67 % площади), просо куриное - Echinochloa crusgalli (L.) Beanv. и просо сорное - Panicum miliaceum L. (15 шт/м², 62 %), пикульник обыкновенный - Galeopsis tetrahit L. (4 шт/м², 62 %), горец шероховатый - Polygonum scabrum Moench (4 шт/м², 60 %), марь белая - Chenopodium album L. (4 шт/м², 56 %), ярутка полевая - Thlaspi arvense L. (2 шт/м², 56 %), подмаренник цепкий - Galium aparine L. (3 шт/м², 53 %), смолевка ночецветная - Silene noctiflora L. (3 шт/м², 53 %), овсюг пустой - Avena fatua L. (5 шт/м², 41 %), щетинник зеленый - Setaria viridis (4 шт/м², 25 %), а также многолетние корнеотпрысковые сорняки - бодяк полевой - Cirsium arvense (L.) (3 шт/м², 62 %), осот полевой - Sonchus arvensis (4 шт/м², 54 %), вьюнок полевой - Convolvulus arvensis (2 шт/м², 32 %), молокан татарский - Lactuca tatarica (2 шт/м², 20 %).

Видовой состав и структура сорного компонента зерновых бобовых агрофитоценозов. В структуре агрофитоценозов гороха и вики в занятых парах и вики в смеси с овсом в сидеральном пару в годы исследований преобладали преимущественно малолетние сорные растения при незначительной численности многолетников. Наименьшее количество сорняков отмечено на вариантах с комбинированной обработкой почвы.

Пороги вредоносности сорняков в посевах гороха. Как показали исследования, урожайность гороха на варианте без сорных растений составила 2,36 т/га. Наличие в посевах 6 шт/м² сорняков приводило к снижению урожайности культуры на 7,6 %. При засоренности 137 шт/м² снижение достигало 41,9 % (таблица 3).

Таблица 3 - Урожайность гороха при разной степени засоренности

Сорняков, шт/м2	Урожайность	Снижение урожайности
	2004 г.	2005 г.	2006 г.	В среднем
	т/га	%	т/га	%	т/га	%	т/га	%	т/га	%
0 6 12 24 48 96 137 НСР05	2,32 2,02 1,91 1,81 1,64 1,49 1,24 0,18	100 87,1 82,3 78,0 70,7 64,2 53,5	2,66 2,54 2,41 2,14 1,88 1,65 1,48 0,26	100 95,5 90,6 80,5 70,7 62,0 55,6	2,11 1,98 1,88 1,73 1,61 1,49 1,38 0,07	100 93,8 89,1 82,0 76,3 70,6 65,4	2,36 2,18 2,07 1,89 1,71 1,54 1,37	100 92,4 87,7 80,1 72,5 65,3 58,1	0,18 0,29 0,47 0,65 0,82 0,99	7,6 12,3 19,9 27,5 34,7 41,9

Результаты исследований позволили провести оценку зависимости урожайности гороха от степени засоренности посевов. Для прогноза вредоносности сорных растений в агрофитоценозах гороха применялись уравнения прямой линии:

Y = -0,0646х₁ + 21,718 R² = 0,84 [7]

Y = -0,0231х₂ + 22,014 R² = 0,88 [8],

где Y - урожайность гороха, ц/га, х₁ - численность сорняков, шт/м², х₂ - масса сорняков, г/м².

При оценке экономических порогов вредоносности сорняков использовались гезагард, СП 50 %, прометрин, 50 % СП, пивот 10 % ВК. По результатам проведенных расчетов дополнительный урожай, окупающий затраты на применение гербицидов, составил для гезагарда, СП 50 % 130-170 кг/га; прометрина, СП 50 % - 200-280 кг/га; пивота, ВК 10 % - 130 кг/га, а экономические пороги вредоносности 24 шт/м² или 69,1 г/м², 39 шт/м² или 110,1 г/м², 22 шт/м² или 61,0 г/м² соответственно.

Таким образом, в условиях производства применение пивота, ВК 10 % целесообразно при уровне засоренности 26 сорных растений на 1 кв. м или 74,2 г/м², гезагарда, СП 50 % - 30 шт/м² или 84,2 г/м², а прометрина, СП 50 % - 47 шт/м² или 133,9 г/м². Если руководствоваться полученными данными экономических порогов целесообразности, то преимущество при подборе гербицидов для конкретного видового состава сорняков следует отдавать гезагарду, СП 50 % и пивоту, ВК 10 %.

Урожайность и белковая продуктивность. Урожайность. Урожайность зерновых бобовых культур варьировала по годам и вариантам опыта.

В среднем за четыре года максимальная урожайность гороха была получена на вариантах с комбинированной обработкой: по первому фону удобрений - 2,15 т/га, а по второму - 2,23 т/га. На вариантах с минимизированной обработкой почвы урожайность гороха снижалась в сравнении с комбинированной. Применение Р₂₀К₂₀ в сочетании с соломой яровой пшеницы обеспечивало повышение урожайности по сравнению с фоном Р₂₀К₂₀ (рисунок 4).

Рисунок 4 - Урожайность гороха (НСР ₀₅= 0,07-0,20; НСР _{В и С}= 0,04-0,13)

Такие же закономерности формирования урожайности характерны и для вики. По эффективности минимизированная обработка почвы уступала комбинированной на 0,24 т/га. В среднем за 2005-2008 гг. на фоне Р₂₀К₂₀ получена урожайность 1,69 т/га по комбинированной обработке и 1,45 т/га по минимизированной, на фоне Р₂₀К₂₀ + солома - 1,72 и 1,48 т/га соответственно (рисунок 5).

Рисунок 5 - Урожайность вики (НСР₀₅ = 0,10-0,20; НСР_{В и С} = 0,06-0,13)

Урожайность зеленой массы вики в смеси с овсом на сидерат в среднем за 2005-2008 гг. варьировала в пределах 18,0-21,9 т/га. Максимальная урожайность во все годы исследований получена по комбинированной обработке и фону удобрений Р₂₀К₂₀ + солома - 18,4-28,3 т/га (рисунок 6).

Рисунок 6 - Урожайность вики в смеси с овсом на сидерат (НСР ₀₅= 0,88-2,83; НСР _{В и С}= 0,37-1,80)

Различия в урожайности по вариантам опыта объясняются неодинаковыми запасами продуктивной влаги в метровом слое почвы. Применение комбинированной обработки сопровождалось лучшей влагозарядкой почвы по сравнению с минимизированной во все годы исследований. Установлена зависимость урожайности гороха, Y₁ [9] и вики, Y₂ [10] от запасов продуктивной влаги перед посевом в метровом слое почвы (х₁, х₂), которая характеризуется уравнениями регрессии:

Y₁ = 0,0225x₁ - 1,5091 R = 0,79 [9]

Y₂ = 0,0178х₂ - 1,093 R = 0,47 [10].

Оценка вклада агротехнических приемов в формирование урожайности гороха показала, что во все годы исследований её изменения на 45,7-91,8 % были вызваны влиянием обработки почвы. На долю систем удобрений приходилось до 12,2 % варьирования урожайности.

Изменения урожайности вики в 2006-2007 гг. на 60,3-90,3 % связаны также с обработкой почвы. Вместе с тем в 2005 г. вклад систем удобрений в формирование урожая составил 32,8 %, тогда как на долю обработки почвы приходилось 10,1 %.

Дисперсионный анализ урожайности викоовсяной смеси на сидерат показал, что её изменения вызваны обработкой почвы на 42,7-82,1 %, влияние систем удобрений составило 6,1-21,3 %.

Белковая продуктивность. Содержание белка в семенах гороха находилось в пределах от 21,91 % до 23,02 %, а вики от 25,16 % до 26,11 %, повышаясь по комбинированной обработке и фону Р₂₀К₂₀ + солома.

Исследования показали положительное влияние комбинированной обработки почвы в сочетании с внесением Р₂₀К₂₀ + солома в увеличении производства белка. Так, сбор белка с урожаем гороха и вики на этом варианте опыта составил в среднем за годы исследований 512 и 448 кг/га соответственно (рис. 7).

Рисунок 7 - Сбор белка с урожаем гороха и вики (за 2005-2008 гг.), кг/га

Зерновые бобовые агрофитоценозы в накоплении биогенных ресурсов плодородия почвы. Поступление биогенных ресурсов. В звеньях севооборотов с зерновыми бобовыми агрофитоценозами суммарное накопление и поступление органического вещества (пожнивно-корневые остатки и солома) повышалось на вариантах с комбинированной обработкой и фоном Р₂₀К₂₀ + солома в звене с чистым паром до 6,34 т/га, горохом 9,79 т/га и викой 10,2 т/га. В сидеральном звене поступление органического вещества составило 8,03-13,8 т/га.

В общем количестве послеуборочных остатков по второму фону удобрений превалирует солома, представляющая емкий источник энергетического материала в оптимизации режима органического вещества почвы.

Прогноз гумусового баланса. Расчеты показали, что при сложившейся структуре энергетического материала в севооборотных звеньях с горохом и викой по второму фону удобрений соответственно 74,4-75,5 % и 67,3-68,0 % потерь гумуса компенсируется за счет послеуборочных остатков. При этом в звене севооборота с сидеральным паром прогнозируется баланс гумуса с превышением его потерь на минерализацию (рисунок 8).

Экономическая, агро- и биоэнергетическая оценка севооборотных звеньев. Расчет экономической эффективности показал, что производственные затраты уменьшались на вариантах с органоминеральной системой удобрений Р₂₀К₂₀ + солома за счет снижения затрат на уборку соломы с полей. Применение в технологии культур минимизированной обработки приводило к уменьшению затрат на 0,09-0,32 тыс. руб/га в звене с чистым паром, на 0,12-0,34 тыс. руб/га горохом, на 0,16-0,04 тыс. руб/га викой, а в сидеральном звене на 0,17-0,38 тыс. руб/га (таблица 4).

Рисунок 8 - Структура источников энергетического материала для компенсации потерь гумуса за 2005-2008 гг.

Наиболее высокий уровень рентабельности достигнут в севооборотных звеньях с зерновыми бобовыми культурами на вариантах с комбинированной обработкой и фоном Р₂₀К₂₀ + солома.

Эколого-экономическая оценка производства продукции с учетом затрат на компенсацию почвенного плодородия выявила эффективность комбинированной обработки почвы в сочетании с внесением Р₂₀К₂₀ + солома. Данные эколого-экономической оценки подтверждаются результатами расчета биоэнергетической эффективности. Наиболее энергосберегающими агротехническими приемами в звеньях севооборотов с зерновыми бобовыми агрофитоценозами являются варианты с комбинированной в севообороте обработкой почвы на фоне Р₂₀К₂₀ + солома, биоэнергетическая эффективность которых с учетом затрат энергии гумуса на формирование урожая в 1,1-1,6 раза превышает остальные варианты.

Таблица 4 - Экономическая эффективность севооборотных звеньев

(2005-2008 гг.)*

Показатели	Яровая пшеница - чистый пар	Яровая пшеница - горох	Яровая пшеница - вика	Яровая пшеница - вика в смеси с овсом
	комбинир.	минимизир.	комбинир.	минимизир.	комбинир.	минимизир.	комбинир.	минимизир.
Выход зерновых ед., т/га	1,31 1,34	1,17 1,15	2,48 2,55	2,10 2,14	2,56 2,58	2,22 2,22	1,39 1,39	1,20 1,18
Стоимость про-дукции с 1 га, тыс. руб	5,9 6,0	5,3 5,2	11,4 11,7	9,7 9,9	11,3 11,3	9,8 9,8	6,3 6,3	5,4 5,3
Производственные затраты на 1 га, тыс. руб.	3,24 3,10	3,15 2,78	5,91 5,69	5,79 5,35	5,57 4,95	5,41 4,99	4,81 4,65	4,64 4,27
Затраты труда, чел-час. на 1 га	11,4 9,4	10,1 8,1	18,2 14,9	15,8 12,9	19,1 15,4	16,8 13,6	13,7 11,5	11,9 9,9
на 1 т зерна	4,0 3,2	4,0 3,2	8,9 7,1	9,2 7,4	8,8 7,1	9,1 7,2	4,0 3,2	4,1 3,3
Себестоимость 1 т. зерн. ед., тыс. руб	2,47 2,31	2,69 2,42	2,38 2,23	2,76 2,50	2,18 1,92	2,44 2,25	3,46 3,35	3,87 3,62
Условный чистый доход, тыс. руб/га	2,66 2,90	2,15 2,42	5,49 6,01	3,91 4,55	5,73 6,35	4,39 4,81	1,50 1,65	0,76 1,03
Уровень рентабельности, %	82 94	68 87	93 106	68 85	103 128	81 96	31 36	16 24

*Над чертой 1 фон - Р₂₀К₂₀; под чертой 2 фон - Р₂₀К₂₀ + солома

ВЫВОДЫ

1. Возделывание зерновых бобовых культур обеспечивает увеличение агрономически ценных структурных агрегатов особенно при заделке викоовсяной смеси в сидеральном пару по комбинированной обработке почвы в сочетании с внесением Р₂₀К₂₀ + солома: количество агрономически ценных агрегатов составило 74,7 %, а коэффициент структурности 2,95.

Минимизированная обработка почвы способствовала её уплотнению по сравнению с комбинированной как на фоне Р₂₀К₂₀, так и на фоне Р₂₀К₂₀ + солома. К уборке культур плотность возрастала до 1,19 г/см³.

2. Запасы продуктивной влаги повышались по комбинированной обработке по сравнению с минимизированной до 13,3 мм перед посевом культур и до 9,1 мм перед уборкой.

3. Комбинированная обработка почвы в сочетании с внесением Р₂₀К₂₀ + солома способствовала повышению фотосинтетической деятельности посевов гороха и вики в занятых парах и вики в смеси с овсом в сидеральном пару по сравнению с другими вариантами опыта по таким показателям как площадь листовой поверхности, чистая продуктивность фотосинтеза и фотосинтетический потенциал.

4. Более благоприятные условия для формирования симбиотического аппарата и накопления биологического азота гороха и вики складывались по комбинированной обработке почвы в сочетании с внесением Р₂₀К₂₀+солома. Количество симбиотически фиксированного азота в урожае гороха повышалось до 54,5 кг/га, вики 39,1 кг/га и вики в смеси с овсом 37,8 кг/га.

5. Состав сорных растений в производственных посевах гороха насчитывал 39 видов, из них на долю яровых ранних сорняков приходилось 28,2 %, яровых поздних - 12,8 %, зимующих - 33,3 %, двулетних - 5,1 %, корнеотпрысковых - 15,4 %, стержнекорневых - 5,1 %. Применение в технологии зерновых бобовых культур минимизированной обработки почвы сопровождалось увеличением численности и массы сорняков. Экономический порог вредоносности сорняков в агрофитоценозах гороха составил 24-39 шт/м² или 61,0-110,1 г/м², а порог целесообразности 26-47 шт/м² или 74,2-133,9 г/м².

6. В формировании урожайности гороха и вики в занятых парах, а также викоовсяной смеси в сидеральном пару преимущество имела комбинированная обработка почвы и органоминеральная система удобрений с участием соломы. Белковый потенциал гороха и вики на этом варианте опыта возрастал до 512 кг/га и 448 кг/га соответственно.

7. За счет пожнивно-корневых остатков и соломы возделываемых культур поступление органического вещества увеличивалось по комбинированной обработке почвы в сочетании с внесением Р₂₀К₂₀ + солома до 6,34 т/га в звене с чистым паром, 9,79 т/га горохом, 10,2 т/га викой, а в сидеральном звене до 13,8 т/га.

8. Расчет прогнозируемого баланса гумуса показал, что внесение соломы в севооборотных звеньях с горохом и викой в занятых парах обеспечивало компенсацию его потерь на 67,3-75,5 %. При этом в севообороте с сидеральным паром прогнозируется баланс гумуса с превышением его потерь на минерализацию.

9. Применение комбинированной обработки почвы в сочетании с внесением Р₂₀К₂₀ + солома в севооборотных звеньях с зерновыми бобовыми культурами наиболее экономически эффективно при уровне рентабельности 94 % в звене с чистым паром, 106 % горохом, 128 % викой и 36 % викой в смеси с овсом. Эколого-экономическая оценка с учетом затрат на восстановление утраченного плодородия показала, что происходит снижение уровня совокупной рентабельности, особенно на вариантах, где солома не вносилась.

10. Наиболее энергосберегающими агротехническими приемами являются комбинированная обработка почвы в сочетании с внесением Р₂₀К₂₀ + солома, биоэнергетическая эффективность которых с учетом затрат энергии гумуса на формирование урожая в 1,1-1,6 раза превышает остальные варианты.

Предложения производству

1. В севооборотах лесостепи Поволжья с целью повышения активности бобоворизобиального симбиоза гороха и вики в занятых и сидеральных парах и более полной реализации их биопродуктивного потенциала рекомендовать в системе комбинированной в севообороте обработки почвы безотвальное рыхление в сочетании с внесением фосфорно-калийных удобрений и соломы предшествующих зерновых культур.

2. На выщелоченном черноземе для оптимизации режима органического вещества применять измельченную солому гороха и вики в занятых парах, возделывать викоовсяную смесь на зеленое удобрение в сидеральном пару.

3. Для проведения своевременной защиты посевов гороха от сорных растений прополку следует проводить при засоренности, превышающей установленные экономические пороги вредоносности - 22-39 шт/м².

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Хайртдинова Н. А. Эффективность приемов биологизации севооборотов с озимой пшеницей в лесостепи Поволжья / В. И. Морозов, М. И. Подсевалов, А. Л. Тойгильдин, А. А. Асмус, Н. А. Хайртдинова // Нива Поволжья, август №3(8) - Пенза, 2008. - С. 39-42

2. Хайртдинова Н. А. Сорные растения в агрофитоценозах с горохом в условиях лесостепи Поволжья / М. И. Подсевалов, Н. А. Хайртдинова // Нива Поволжья, ноябрь №4(9) - Пенза, 2008. - С. 18-22

Научные статьи, тезисы

1. Хайртдинова Н. А. Пороги вредоносности сорных растений в агрофитоценозах с горохом / М. И. Подсевалов, Н. А. Хайртдинова, Г. Н. Захарова // Материалы Всероссийской научно-практической конференции: «Современное развитие АПК: региональный опыт, проблемы, перспективы» / Ульяновск, 2005. - С. 74-79

2. Хайртдинова Н. А. Белковая продуктивность гороха и вики в севооборотах в зависимости от системы удобрений / М. И. Подсевалов, Н. А. Хайртдинова // Вестник УГСХА / Ульяновск, 2006. - С. 29-31

3. Хайртдинова Н. А. Активность бобоворизобиального симбиоза гороха и вики и их агротехническая эффективность при биологизации паровых звеньев севооборотов / М. И. Подсевалов, Н. А. Хайртдинова // Материалы Международной научно-практической конференции: «Актуальные вопросы аграрной науки и образования» / Ульяновск, 2008. - С. 140-144

4. Хайртдинова Н. А. Видовой состав сорных растений и их вредоносность при возделывании гороха / В. И. Морозов, М. И. Подсевалов, Н. А. Хайртдинова // Материалы Международной научно-практической конференции: «Актуальные вопросы аграрной науки и образования» /Ульяновск, 2008. - С. 101-106

5. Хайртдинова Н. А. Пороги вредоносности сорняков в посевах гороха и окупаемость затрат на их подавление / В. И. Морозов, М. И. Подсевалов, Н. А. Хайртдинова // Ульяновск - Агро, 2008. - № 1-2. - С. 17-19

6. Хайртдинова Н. А. Пороги вредоносности сорняков и окупаемость затрат в защите посевов гороха от засоренности / В. И. Морозов, М. И. Подсевалов, Н. А. Хайртдинова // Известия ФГОУ ВПО СГСХА, № 4.-2008. - С. 66-70

7. Хайртдинова Н. А. Продуктивность паровых звеньев севооборотов с озимой пшеницей и плодородие почвы в лесостепи Поволжья / В. И. Морозов, А. Л. Тойгильдин, А. А. Асмус, Н. А. Хайртдинова // Материалы Международной научно-практической конференции: Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения // Ульяновск, 2010. - С.107-113

Размещено на Allbest.ru

...