На правах рукописи


Чернявский Алексей Николаевич


способы обработки почвы и дозы удобрений при

выращивании эспарцета в плодосменном

севообороте юго-западной части

центрально-чернозёмной зоны

Специальность 06.01.01 – общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Белгород - 2007

Работа выполнена в ГНУ «Белгородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Россельхозакадемии и на кафедре земледелия и агрохимии ФГОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель – Лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники, заслуженный деятель науки РФ, академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Котлярова Ольга Геннадиевна

Официальные оппоненты:	доктор сельскохозяйственных наук, профессор Наумкина Лидия Алексеевна кандидат сельскохозяйственных наук Чернявских Владимир Иванович
Ведущая организация:	ФГОУ ВПО «Курская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита состоится 26 октября 2007 года в 10⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета К 220.004.01 при ФГОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 308503, Белгородская область, Белгородский район, п. Майский, ул. Вавилова, 1

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

Автореферат разослан «____» сентября 2007 г. и опубликован в сети Интернет на сайте ФГОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия»: www.bsaa.edu.ru

Учёный секретарь

диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н.С. Добудько

1. Общая характеристика работы
Актуальность темы. В связи с обострением проблем экологического, энергетического и экономического состояния сельскохозяйственного производства, вопрос выращивания многолетних бобовых трав является основополагающим в обеспечении кормами животноводства, сохранении и воспроизводстве плодородия почвы. Многолетние бобовые травы дают высокие урожаи зелёной массы и сена, богатые белком. Поэтому разработка наиболее оптимального сочетания основной обработки почвы и удобрений под эспарцет позволит максимально использовать потенциал растений и получать высокие урожаи с хорошим качеством продукции, обогащая при этом почву атмосферным азотом и органическим веществом, что в условиях недостатка внесения удобрений является весьма актуальным.

Цель и задачи исследований. Целью наших исследований являлось изучение комплексного влияния различных способов основной обработки почвы и удобрений на плодородие почвы, урожайность и качество сена эспарцета, а также экономические и энергетические показатели.

Для достижения данной цели предусматривалось выполнение следующих задач:

1. 
   Выявить влияние способов основной обработки почвы и удобрений на агрофизические свойства почвы.
   
2. 
   Изучить пищевой режим почвы в зависимости от обработки и доз удобрений.
   
3. 
   Оценить фитосанитарное состояние посевов эспарцета под действием способов основной обработки почвы и удобрений.
   
4. 
   Установить влияние обработки почвы и удобрений на урожай сена эспарцета и его качество.
   
5. 
   Оценить действие органических и минеральных удобрений и способов основной обработки почвы на азотонакопительную способность эспарцета и баланс основных элементов питания.
   
6. 
   Дать экономическую и биоэнергетическую оценку эффективности выращивания эспарцета при различных обработках и дозах удобрений.
   

Научная новизна. Впервые в юго-западной части Центрально-Чернозёмной зоны проведено комплексное изучение действия и взаимодействия способов основной обработки почвы и применения удобрений на величину и качество урожая, а также азотфиксирующую способность эспарцета.

Экспериментально доказано, что при высоком уровне обеспеченности растений удобрениями, различия между вспашкой и безотвальной обработкой по урожайности нивелируются.

Доказано влияние мелкой и безотвальной обработки на расположение корневой массы эспарцета в основном в верхнем 0-10 см слое почвы.

Практическая значимость работы. Производству предложены перспективные приёмы агротехники возделывания эспарцета, способствующие получению не только высоких урожаев, но и повышению почвенного плодородия.

Реализация работы. Разработанные технологии выращивания эспарцета на сено предложены для составления научно обоснованной системы земледелия Белгородской области на перспективу с последующим внедрением в хозяйствах с разным материально-техническим уровнем обеспеченности.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались автором и получили одобрение на Х и XI Международных научно-производственных конференциях «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (Белгород, 2006, 2007), на Всероссийской научно-практической конференции «Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии» (Курск, 2007), на заседаниях кафедры земледелия и агрохимии (2004, 2005, 2006), на заседаниях учёного совета агрономического факультета (2004, 2005, 2006). По материалам исследований опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 в ведущих рецензируемых изданиях.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 161 странице компьютерного текста и состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы. Содержит 25 таблиц, 14 рисунков. Список литературы включает 278 наименований, в том числе 27 зарубежных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. 
   Способы основной обработки почвы (вспашка, безотвальная, мелкая) под эспарцет, выращиваемый под покровом ячменя, незначительно различаются по влиянию на водный, фосфатный и калийный режимы, плотность и структуру почвы.
   
2. 
   Применение удобрений способствует более рациональному использованию влаги и увеличивает урожай сена и его качество, но при этом ухудшает экономическую и биоэнергетическую эффективность возделывания эспарцета.
   
3. 
   Увеличение доз минеральных удобрений приводит к уменьшению количества фиксируемого эспарцетом азота. Среди способов обработки почвы по накоплению биологического азота выделяется безотвальная обработка.
   
4. 
   Дифференциация пахотного слоя по содержанию питательных элементов по безотвальной и мелкой обработке приводит к концентрации основной массы корней в слое 0-10 см, по вспашке они распределяются по профилю почвы более равномерно.
   

В проведении полевых опытов и лабораторных исследований автору оказывали помощь и поддержку сотрудники лаборатории плодородия почв и мониторинга, лаборатории массовых анализов БелНИИСХ, а также сотрудники кафедры земледелия и агрохимии БелГСХА. Считаю своей обязанностью и приятным долгом выразить им всем огромную благодарность.

Особую признательность и глубокую благодарность выражаю своему научному руководителю, Лауреату государственной премии РФ в области науки и техники, заслуженному деятелю науки РФ, академику РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору О.Г. Котляровой и директору БелНИИСХ, доктору сельскохозяйственных наук И.И. Шелганову, за содействие в выполнении исследований.

2. Схема, методика и условия проведения опытов

Исследования проводились в 2004-2006 гг. в условиях стационарного полевого опыта лаборатории плодородия почв и мониторинга Белгородского научно-исследовательского института сельского хозяйства.

2.1. Схема опыта и методика исследований

Почва опытного участка – чернозём типичный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидном суглинке. Агрохимические показатели пахотного горизонта находятся в следующих пределах: гумус (по Тюрину) – 5,1-5,4 %; подвижные фосфор и калий (по Чирикову) – 67-78 и 88-112 мг/кг почвы соответственно; рН_КCl – 5,8-6,3; степень насыщенности основаниями – около 90 %.

В стационарном опыте использовался метод расщеплённых делянок. Опыт двухфакторный, его повторность во времени и в пространстве трёхкратная, посевная площадь делянки – 120 м² (4 х 30 м), учётная – 100 м².

Агротехника возделывания эспарцета на сено была общепринятой для зоны, в посевах использовался рекомендованный в области сорт Песчаный 1251.

Эспарцет выращивали в плодосменном севообороте со следующим чередованием культур: эспарцет первого года пользования, эспарцет второго года пользования, озимая пшеница, сахарная свёкла, ячмень с подсевом эспарцета.

В опыте изучали три способа основной обработки почвы (фактор А):

• 
  Вспашка на глубину 20-22 см плугом ПЛН-5-35, которой предшествовало дисковое лущение на 6-8 см.
  
• 
  Безотвальная обработка на глубину 20-22 см плугом типа «Параплау», которой предшествовало дисковое лущение на 6-8 см.
  
• 
  Мелкая обработка проводилась дисковой бороной БДТ-7 на глубину 10-12 см, которой предшествовало дисковое лущение на 6-8 см.
  

Схема опытов, включающая варианты с минеральными и органическими удобрениями (фактор В), выглядит следующим образом: 1. контроль без применения удобрений, 2. N₅₀P₁₃₀К₁₃₀ (одинарная доза), 3. N₁₀₀P₂₆₀К₂₆₀ (двойная доза), 4. последействие 40 т/га навоза, 5. последействие 40 т/га навоза + N₅₀P₁₃₀К₁₃₀, 6. последействие 40 т/га навоза + N₁₀₀P₂₆₀К₂₆₀.

Навоз вносили один раз за ротацию севооборота под сахарную свёклу при помощи навозоразбрасывателя, минеральные удобрения – осенью под основную обработку почвы под ячмень вручную.

Учёт урожая проводили сплошным методом поделяночно.

В ходе исследований осуществлялись следующие наблюдения, учёты и анализы согласно общепринятым методикам:

1. 
   Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом до глубины 1 м по слоям 0-10, 10-20, 20-30, 30-50, 50-70, 70-100 см.
   
2. 
   Плотность сложения почвы определяли методом режущего кольца на глубину 0-40 см по слоям 0-10, 10-20, 20-30, 30-40 см.
   
3. 
   Структурно-агрегатный состав почвы определяли путём отбора почвенных образцов по слоям 0-10, 10-20, 20-40 см по методу Н.И. Саввинова. Почва фракционировалась на ситах в воздушно-сухом состоянии.
   
4. 
   Содержание элементов питания в почве. Для этого отбирали почвенные образцы на глубину до 1 м по слоям 0-10, 10-20, 20-30, 30-50, 50-70, 70-100 см. Сроки отбора: возобновление весенней вегетации и перед скашиванием эспарцета. Анализ почвы проводили на следующие показатели: нитратный азот – ионометрическим методом в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26951-86, подвижные фосфор и калий (глубина 0-30 см) – по Чирикову в модификации ЦИНАО, ГОСТ-26204-91.
   
5. 
   Фенологические наблюдения проводили глазомерно.
   
6. 
   Учёт засорённости посевов проводили количественно-весовым методом на постоянных учётных площадках размером 0,25 м² в два срока.
   
7. 
   В растительных образцах определяли следующие показатели: азот (ГОСТ 13496.4-93), фосфор – фотометрическим методом (ГОСТ 26657-97), калий – пламенно-фотометрическим методом (ГОСТ 30504-97), нитраты – ионометрическим методом (ГОСТ 13496.19-93), сырой протеин расчётным методом.
   
8. 
   Определение массы корневых остатков проводили методом отбора проб почвенным буром диаметром 8 см по слоям 0-10, 10-20, 20-40, 40-60 см с последующей отмывкой в воде на сите с диаметром ячеек 0,25 мм.
   
9. 
   Проводили экономическую и биоэнергетическую оценку различных технологий выращивания эспарцета.
   
10. 
    Математическую обработку полученных результатов проводили при помощи методов дисперсионного анализа (Доспехов Б.А. и др., 1987).
    

2.2 Агроклиматическая характеристика зоны и метеорологические

условия в годы проведения исследований

Климат Белгородской области умеренно-континентальный с тёплым летом и сравнительно холодной зимой. Среднегодовая температура воздуха составляет +5,9 °С. Вегетационный период продолжается 187-197 дней.

Годовое количество осадков колеблется в пределах 467-540 мм.

Исследования проводились в годы с различными погодными условиями. Погода 2004-2005 гг. характеризовалась повышенными значениями среднегодовой температуры. Влагообеспеченность в 2005 году была достаточной, а в 2004 году превосходила среднемноголетние значения на 35 %, что способствовало формированию хорошего урожая сена трав двух лет пользования. Температура воздуха 2006 года была близкой к норме, осадков выпало на 13 % меньше среднегодового количества. При этом была получена меньшая, чем в предыдущие годы урожайность.

3. Влияние различных способов основной обработки почвы и удобрений на агрофизические свойства почвы
3.1. Изменение запасов продуктивной влаги в метровом слое в зависимости от способов основной обработки почвы и удобрений

Запасы продуктивной влаги в период возобновления вегетации и к скашиванию эспарцета двух лет пользования не зависели от способов основной обработки почвы и удобрений.

Так, в среднем за 2004-2006 гг. на момент начала вегетации эспарцета первого года пользования в метровом слое почвы на различных вариантах опыта содержалось 121-128 мм продуктивной влаги, эспарцета второго года пользования – 117-124 мм.

К скашиванию трав запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см существенно уменьшались. Под эспарцетом первого года пользования ко второму укосу они составляли по разным вариантам 72-77 мм, под эспарцетом второго года пользования к концу вегетации – 78-85 мм.

Важным показателем эффективного потребления продуктивной влаги является коэффициент водопотребления. Нами установлено, что коэффициент водопотребления не изменялся под влиянием способов основной обработки почвы, а применение удобрений способствовало более экономному использованию влаги, снижая её расход эспарцетом первого года пользования до 23,7-25,5 %, эспарцетом второго года пользования – до 18,8-19,2 % (табл. 1).
Таблица 1 - Коэффициент водопотребления эспарцета в зависимости от способов основной обработки почвы и удобрений в среднем за 2004-2006 гг., м³/т

Послед. навоза, т/га	Минеральные удобрения, доза	Эспарцет 1-го года пользования			Эспарцет 2-го года пользования
		способы основной обработки почвы
		вспашка	безотваль-ная	мелкая	вспашка	безотваль-ная	мелкая
0	0	532	556	561	260	272	276
0	1 доза	451	475	481	236	251	249
0	2 дозы	421	429	440	216	225	228
40	0	494	518	524	250	263	266
40	1 доза	435	454	452	231	242	244
40	2 дозы	401	414	428	210	221	224
НСР05 (обработка)		31			16
НСР05 (удобрения)		37			19

3.2. Плотность и структурное состояние почвы в зависимости от

способов основной обработки и удобрений

Наши исследования по изучению плотности почвы показали, что способы обработки и удобрения не оказывали существенного влияния на данный показатель. Ко второму укосу эспарцета первого года пользования и завершению вегетации эспарцета второго года пользования плотность почвы по мелкой обработке в слоях 10-20 и 20-30 см была выше оптимальных значений, достигая 1,31-1,34 г/см³. Однако, в среднем за три года в слое 0-40 см она не выходила за пределы оптимальных значений для эспарцета.

Структурное состояние почвы мало зависело от изучаемых факторов.
4. Пищевой режим чернозёма типичного под эспарцетом первого и второго годов пользования при разных способах обработки почвы и удобрения

Наши наблюдения за содержанием нитратного азота в почве показали, что в среднем за 2004-2006 гг. во время весеннего возобновления вегетации эспарцета первого года пользования на делянках, где не предусматривалось внесение удобрений, содержание нитратного азота в среднем в слое почвы 0-100 см составляло по вспашке 7,9 мг/кг, по безотвальной обработке – 7,2 и по мелкой – 7,0 мг/кг (НСР₀₅ по обработкам – 0,6 мг/кг).

Органические удобрения на второй год последействия способствовали повышению данного показателя только по вспашке и безотвальной обработке.

Одинарные и двойные дозы минеральных удобрений в чистом виде и на фоне последействия навоза увеличивали содержание нитратного азота в среднем в метровом слое почвы по вспашке соответственно до 10,9-11,9 и 11,5-12,6 мг/кг, по безотвальной обработке – до 10,2-11,8 и 10,5-12,5 мг/кг и по мелкой – до 10,2-11,1 и 10,8-11,8 мг/кг (НСР₀₅ по удобрениям – 0,8 мг/кг).

Необходимо отметить, что максимальное содержание нитратного азота по всем вариантам опыта отмечалось в слое 0-10 см, причём наибольшие значения были на мелкой обработке почвы, а наименьшие – на вспашке. Что касается распределения нитратного азота по слоя почвы 10-20 и 20-50 см, то здесь прослеживались следующие закономерности: больше всего содержалось его по вспашке, меньше всего – по мелкой обработке, а безотвальная обработка занимала промежуточное положение.

При возобновлении вегетации эспарцета второго года пользования характерные для эспарцета первого года закономерности также имели место.

Результаты проведенной математической обработки показали, что величина изучаемого показателя в период возобновления весенней вегетации эспарцета двух лет пользования зависела от способов основной обработки почвы и применения удобрений. В целом, на большинстве вариантов отмечено увеличение содержания нитратного азота в среднем в метровом слое почвы по вспашке.

За время вегетации эспарцета двух лет пользования количество нитратного азота по всем обработкам в среднем в слое почвы 0-100 см снижалось (за счёт его потребления культурой и иммобилизацией растительными остатками) на делянках без удобрений и с последействием навоза в 1,4-1,5 раза, с применением минеральной и органо-минеральной систем удобрений – в 1,6-1,7 раза.

Фосфатный и калийный режимы почвы зависели от применения удобрений. Внесение удобрений повышало обеспеченность слоя почвы 0-30 см подвижным фосфором в 1,8-2,9 раза – под эспарцетом первого года пользования и в 1,7-2,7 раза – под эспарцетом второго года пользования, а подвижного калия под посевами двух лет пользования – в 1,4-1,9 раза. По безотвальной и мелкой обработке наблюдалась дифференциация по данным показателям с максимумом в слое 0-10 см. За время вегетации содержание подвижного фосфора снижалось на 4,4-10,4 % – под эспарцетом первого года пользования и на 5,9-12,8 % – под эспарцетом второго года пользования, подвижного калия соответственно на 12,0-22,1 и 13,1-25,0 %.
5. Влияние способов основной обработки почвы и удобрений

на фитосанитарное состояние посевов эспарцета первого и второго

годов пользования

Анализ полученных данных показал, что засорённость эспарцета двух лет пользования заметно различалась в зависимости от способов основной обработки почвы и не изменялась при внесении удобрений (табл. 2). Так, весной в посевах эспарцета первого года пользования на неудобренных делянках по вспашке отмечалось наименьшее количество сорняков – 70 шт/м², по безотвальной и мелкой обработке их было значительно больше – 122 и 138 шт/м² соответственно (НСР₀₅ по обработкам – 9 шт/м²). В посевах эспарцета второго года пользования в данный период времени на вариантах без внесения удобрений количество сорняков по отвальной, безотвальной и мелкой обработке составляло соответственно 61, 113 и 127 шт/м². Количество сорных растений по вспашке было в 1,7-2,1 раза меньше, чем при способах обработки без оборота пласта.

Таблица 2 - Засорённость посевов эспарцета малолетними сорняками весной в зависимости от способов основной обработки почвы и удобрений

в среднем за 2004-2006 гг., шт/м²

Послед. навоза, т/га	Минеральные удобрения, доза	Эспарцет 1-го года пользования			Эспарцет 2-го года пользования
		способы основной обработки почвы
		вспашка	безотвальная	мелкая	вспашка	безотвальная	мелкая
0	0	70	122	138	61	113	127
0	1 доза	74	127	144	65	117	132
0	2 дозы	79	132	147	68	119	133
40	0	73	123	138	63	116	130
40	1 доза	79	129	147	67	120	132
40	2 дозы	82	134	148	69	121	135
НСР05 (обработка)		9			8
НСР05 (удобрения)		12			10

При применении удобрений по различным обработкам отмечалась тенденция увеличения засорённости посевов эспарцета двух лет пользования.

За время вегетации эспарцета количество сорняков сокращалось: на 15,9- 32,9 % – к первому укосу посевов первого года пользования и на 18,1-41,8 % – к концу вегетации посевов второго года пользования.

Важным показателем в определении вредоносности сорняков является накопление ими сухой массы. По безотвальной и мелкой обработке при различных уровнях удобренности сухая масса сорняков в посевах эспарцета первого года пользования была соответственно на 4,9-10,9 % и 11,7-15,5 % выше, чем по вспашке; в посевах второго года пользования – соответственно на 5,1-9,7 % и 10,1-13,3 % выше. При применении удобрений она существенно увеличивалась.

следующая страница>