Агрофизические и агрохимические параметры плодородия почв при ресурсосберегающих технологиях возделывания зерновых культур Запад. Агрофизические и агрохимические параметры плодородия почв при ре. Диссертация магистранта
 Скачать 260.39 Kb.
|
|
Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана Факультет Агробизнеса и экологии МАГИСТРАТУРА Диссертация магистранта на тему: «Агрофизические и агрохимические параметры плодородия почв при ресурсосберегающих технологиях возделывания зерновых культур Западно-Казахстанской области» Научный руководитель: Вьюрков В.В. Выполнил: Жумин Б.М. г. Уральск-2008 год Содержание Введение 1. Обзор литературы . Место и условия проведения исследований .1 Общие сведения о хозяйстве .2 Климат .3 Почва . Программа и методика исследований .1 Учеты и наблюдения в опытах . Результаты исследований .1 Метеорологические условия в годы проведения исследований .2 Плотность почвы .3 Водный режим почвы .4 Пищевой режим .5 Засоренность посевов .6 Урожайность .7 Экономическая эффективность Заключение Список использованных источников Введение Одним из основных показателей экономики республики, ее независимости и самостоятельности всегда было и остается производство зерна. Для производства зерна Казахстан располагает уникальными природными условиями, которые обеспечивают возможность возделывания здесь сильных и твердых сортов пшеницы с высоким технологическим качеством. Одним из таких регионов республики является Западно-Казахстанская область. В связи с непрерывным ростом цен на топливо, сельскохозяйственную технику, удобрения, средства защиты растений, удорожание различных услуг растет себестоимость продукции, снижается рентабельность сельскохозяйственного производства. Одним из путей, смягчающих остроту этой проблемы, является переход от традиционных к менее затратным, ресурсосберегающим технологиям, основанным на минимальных приемах обработки почвы с использованием комбинированных сельскохозяйственных машин и орудий. Эффективность земледелия определяется уровнем применяемых технологий. В новых экономических условиях исключение высокозатратных и энергоемких операций на основе ресурсосбережений обеспечивает устойчивость и увеличение объемов производства сельскохозяйственной продукции с одновременным сохранением и расширением воспроизводства плодородия почвы. В последние годы сформировалось новое поколение современных технологий возделывания зерновых культур, основанных на ресурсосбережении, экологической безопасности и высокой экономической эффективности. Переход на новые технологии предусматривает: рациональное использование всех природных ресурсов; строгую увязку факторов интенсификации с принципами природоохранного земледелия; широкое использование биологических приемов повышения плодородия почв. Новизна исследований. Впервые на темно каштановых почвах сухостепной зоны Западного Казахстана разрабатываются основные элементы новой ресурсосберегающей технологии возделывания яровой пшеницы обеспечивающие высокую эффективность ее производства. Применение экологически безопасных средств защиты растений от сорняков, вредителей и болезней на фоне минимальной и нулевой обработки почвы, а также способы прямого посева позволяет более эффективно использовать природно-климатический потенциал региона в получении высококачественного зерна обладающего высокой конкурентоспособностью. Научная и практическая значимость исследований состоит в том, что впервые на темно-каштановых почвах Западного Казахстана будет разрабатываться принципиально новая, адаптивная к местным природно-климатическим условиям технология возделывания яровой пшеницы (минимализация обработки почвы, применение высокопродуктивных конкурентоспособных сортов яровой пшеницы с использованием современной техники. Эффективное использование минеральных и органических (солома) удобрений, комплексная защита растений от сорняков, вредителей и болезней, позволит существенно снизить энерго-ресурсозатраты при производстве зерна, стабилизирует и повысит содержание почвенного плодородия, сделает экономически рентабельной эффективность производства зерна в регионе. Цель исследований: Оценить влияние ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур на агрофизические и агрохимические факторы плодородия почв в агроклиматических условиях Западного Казахстана. Основные задачи: изучить агрофизические показатели почвы для оценки накопления, сохранения и использования почвенной влаги по различным приемам основной обработки почвы; - изучить агрохимические показатели почвы для оценки накопления азота, фосфора на фоне различных приемов основной обработки почвы. Объекты исследования Исследования проводятся на базе РГКП «Уральская сельскохозяйственная опытная станция» Западно-Казахстанской области в стационарных опытах отдела земледелия и производственных полях станции. 1. Обзор литературы В условиях суверенности Республики Казахстан неотъемлемой частью построения эффективно действующей рыночной экономики является продовольственная безопасность страны (Назарбаев Н.А., 1997, 1999). Одним из основных показателей экономики республики, её независимости и самостоятельности всегда было и остается производство зерна. Для производства зерна Казахстан располагает уникальными природными условиями, которые обеспечивают возможность возделывания здесь сильных и твердых сортов пшеницы с высоким технологическим качеством. Обработка почвы является важнейшим агротехническим мероприятием в земледелии, как по энергоемкости, так и по влиянию на ее плодородие и урожайность возделываемых культур. Общей научной основой обработки почвы служат известные законы земледелия - законы максимума и взаимообусловленного действия факторов жизни растений. По закону максимума все системы обработки почвы в засушливых районах должны быть направлены в первую очередь на улучшение ее водно-физических свойств для максимального накопления и сбережения выпадающих осадков. Согласно второму закону, все приемы обработки, способствующие улучшению водно-физических свойств, одновременно положительно влияет на ее пищевой режим, через усиление микробиологических процессов и на очищение от сорняков, что в конечном итоге обуславливает более производительное использование имеющихся ограниченных запасов почвенной влаги культурными растениями. Представленные задачи и их успешное решение в засушливых условиях региона определяют почвозащитную водо- и ресурсосберегающую направленность местных систем обработки почвы. Они слагаются из сочетаний различных агротехнических приемов, технология воздействия которых на плодородие почвы сводится к немногочисленным операциям. Среди них наибольшее значение имеют рыхление (крушение) оборачивание, выравнивание, уплотнение (прикатывание), подрезание сорняков. Особое значение принадлежит сохранение стерни и других пожнивных остатков на поверхности почвы для защиты ее от эрозии и задержания снега (Нарциссов, 1976). Большой вклад в развитие научных основ обработки почвы для засушливых районов сделали академики Т.С. Мальцев и А.И. Бараев, положившие начало массовому освоению бесплужных систем обработки почвы в засушливых районах страны. Научными учреждениями накоплено большое количество данных, освещающих данную проблему. Правильно сформированные системы обработки в севооборотах должны обеспечить оптимальные агрофизические, агрохимические и биологические свойства. Особое внимание в последние годы уделяется вопросам минимализации обработки почвы под зерновые культуры. По данным научных учреждений оптимальная плотность почвы для яровой пшеницы на обыкновенных черноземах составляет от 1,0 до 1,2 г/см3, на пожнивных черноземах и темно-каштановых почвах - от 1,2 до 1,3 г/см3. При рыхлом сложении (0,9 г/см3) и очень плотном (1,5 г/см3) урожайность яровой пшеницы снижается (1, 2, 3). По наблюдениям, выполненным В.А. Корчагиным (4) благоприятное развитие яровой пшеницы во все годы отмечено на обыкновенном черноземе в довольно большом интервале плотности от 1,1 до 1,3 г/см3. Снижение урожая зерна отмечено только при крайних значениях плотности 0,9-1,4 г/см3. В зависимости от механического состава почвы черноземные почвы имеют равновесную плотность пахотного слоя от 1,0 до 1,3 г/см3. В более глубоких слоях, где нет хорошо выраженной структуры, объемная масса достигает 1,5-2,0 г/см3. Совпадение оптимальной и ровновесной плотности почвы, имеющее место, как на черноземных, так и темно-каштановых почвах позволяют судить о возможности минимализации обработки почвы замены глубоких обработок мелкими. Регулирование сложения почвы также обеспечивается сокращением непродуктивного испарения влаги, что в условиях засушливого климата приобретает особое значение. По исследованиям, проведенными Д.И. Буровым (2) и Г.И. Казаковым (3) наиболее благоприятное строение пахотного слоя отмечается при соотношении капиллярных промежутков к некапиллярным в пределах 1:1,5-2 при общей скважности почвы 60-65%. Для снижения потерь воды на испарение важно также, чтобы верхний слой почвы состоял в основном из механических комочков размером 0,25-3 мм. Благоприятные условия для сокращения потерь влаги на испарение создаются когда верхний мульчирующий слой почвы глубиной до 10 см представлен в основном комочками размером от 0,25 до 10 мм имеет плотность в пределах 0,93-1,04 г/см3, общую породность 60-62%. Нижняя часть пахотного слоя должна иметь плотность 1,18-1,20 г/см3, твердость 11-13 г/см2, общую пористость 51-54% (3). Придать пахотному слою почвы такие агрофизические параметры можно различными приемами обработки почвы или их исключением, особенно если ровновесные (естественные) агрофизические показатели ниже или совпадают с оптимальными. По данным НИИСХ Юго-Востока (5) потери воды на испарения с поверхности почвы за теплое время года составляет около 170 мм или 44% от годовой суммы осадков. Выделяют три стадии испарения (6). При высокой влажности почвы (от полного насыщения до капиллярной влагоемкости) скорость испарения влаги часто бывает больше, чем испарение с открытой водной поверхности. В этой стадии скорость испарения постоянна, мало зависит от физических свойств почвы и определяется метеорологическими условиями. По мере высыхания почвы в капиллярах появляются пузырьки воздуха в связи с чем резко уменьшается подвижность воды и наступает вторая стадия высыхания при которой влага в почве передвигается в основном диффузно- конвекционным и пленочно-менисковым способом. Основными факторами, определяющими скорость испарения становится влажность почвы и ее физическое состояние (структурные качества и плотность). Третья стадия наступает, когда влажность почвы становится очень низкой (равной максимальной гигроскопичности). В этом случае вода передвигается медленно только в парообразном состоянии и недоступна для большинства сельскохозяйственных культур. Таким образом, для установления оптимальной глубины обработки важно располагать данными по разнице между фактическими и оптимальными величинами плотности, твердости, общей породности, аэрации и водопроницаемости пахотного слоя. Если параметры этих показателей почвы, находящейся в естественном состоянии совпадают с требованиями возделываемых культур, то глубина ее обработки может быть минимальной, а на чистых от сорняков полях или применением высокоэффективных гербицидов механическая обработка с осени при таких условиях вообще может не проводиться. Представляется возможность осуществлять технологию прямого посева или посев с локальным рыхлением почвы в зоне рядка (7, 8). При подборе основной и поверхностной обработки почвы в летне-осенний и весенне-летний периоды следует учитывать, что наиболее предпочтительно в целях сохранения влаги выровненное мелкокомковатое состояние. Глыбистая и пылеватая поверхности резко увеличивают потери влаги почвой. Глыбистая поверхность почвы также способствует увеличению испарения влаги. В периоды интенсивного испарения влаги из почвы, предпочтительно уплотненное (естественное) сложение пахотного слоя. Реализация этих принципов, направленных на накопление и сохранение влаги в летний послеуборочный период в наибольшей степени могут обеспечить мелкие обработки почвы, дополняемые глубоким рыхлением без оборота пласта во второй половине осени. В весенне-летний период наилучшее сохранение и рациональное использование влаги достигается созданием мелкокомковатого поверхностного слоя, сокращением количества и глубины рыхления, совмещением технологических операций при работе одним агрегатом. В условиях высокой интенсификации земледелия минерализация гумуса достигает от 0,5 до 2 т/га в год. Сокращение количества гумуса в почвах происходит почти повсеместно (9). Исключение составляют районы и хозяйства, где применяются высокие дозы органических удобрений и полевое травосеяние. Обработка почвы изменяет условия жизнедеятельности микроорганизмов и оказывает существенное влияние на синтез и разрушение органического вещества. Меньшие потери гумуса при безотвальных и особенно мелких обработках объясняются более плотным сложением пахотного слоя, большей подавленностью биологических процессов. Глубокие обработки почвы с оборотом пласта, повышая ее аэрацию способствуют увеличению потерь гумуса по сравнению с мелкими обработками. Для поддержания бездефицитного баланса при мелких обработках потребуется меньше вносить органических удобрений, чем на вспашке и комбинированной обработке (при сочетании рыхления и вспашки). Так как в синтезе гумуса участвует большая группа микроорганизмов (как аэробных, так и анаэробных) то можно полагать об одинаковой возможности этого процесса, как при постоянной отвальной, так и безотвальной обработках. Широкое применение в севооборотах безотвальной и мелкой обработок не исключают необходимости заботиться о накоплении гумуса другими средствами. Так, при постоянной отвальной вспашке дефицит гумуса составляет 4,9 т/га, при комбинированной - 5,1, по мелкой плоскорезной обработке и мелкой обработке дисками - 4,6 т/га. По многолетним данным Ульяновского НИИСХ содержание гумуса после завершения первой ротации севооборота оказалось практически одинаковым по всем способам обработки почвы - от 7,4 до 7,5% (10). В последние годы выявлена высокая эффективность регулирования баланса органического вещества путем сочетания минимальных обработок с использованием на удобрение измельченной соломы и сидератов (7, 11). По данным научных учреждений европейской части России и исследованиях сопредельных государств установлено, что в большинстве случаев при отсутствии целенаправленных мер борьбы с сорняками при безотвальных и минимальных обработках возрастает засоренность посевов. Поэтому при внедрении таких обработок необходимо предусматривать комплекс эффективных агротехнических и химических мер борьбы с сорняками, вводить полевые севообороты с чистыми парами (преимущественно короткой ротации) (12, 13). Наибольшие запасы семян сорняков при безотвальной обработке отмечаются в верхнем слое почвы. Однако количество семян сорняков при такой обработке в нижних слоях снижается. При длительном постоянном применении плоскорезных обработок или обработок дисковыми орудиями количество жизнеспособных семян сорняков в слое 10-20 см уменьшалась по сравнению со вспашкой на 48-50%, а в слое 20-30 см - на 68-70%. По вспашке семена равномерно распределяются по всему пахотному слою. Уменьшение засоренности нижних слоев почвы при безотвальных обработках особенно при отсутствии осенних механических обработок способствует снижению количества жизнеспособных семян в слое 0-30 см по сравнению со вспашкой на 39-50%. По этой причине представляется возможность при применении в течение 3-4 лет непрерывной безотвальной обработки в специальных звеньях севооборотов (пар - озимые - поздние яровые культуры) резко снизить засоренность посевов овсюгом и уменьшить потенциальные запасы его семян в почве. По данным В.П. Васильева и Н.В. Светкиной (14) при минимальных обработках паров в почве проросло и уничтожено на 25-30% больше сорняков, чем по вспашке. Снижению засоренности посевов в севооборотах с безотвальными и минимальными обработками почвы способствует периодическая вспашка. Наиболее эффективна в борьбе с сорняками в зернопаропропашных звеньях севооборотов и в севооборотах без чистых паров разноглубинная отвальная обработка почвы, при которой значительная часть семян, погребенных в глубокие слои почвы, теряют всхожесть только в сухой степи в зернопаровых звеньях севооборотов равные результаты в борьбе с сорняками из-за слабого их развития в засушливые годы достигаются и при безотвальных и минимальных обработках. В более влажных регионах возникает необходимость при безотвальных обработках предусматривать специальные комплексы мер борьбы с сорняками. В комплексе почвозащитных мероприятий важное место отводится приемам обработки почвы на склонах. Важным приемом, сокращающим сток вод является глубокая обработка почвы поперек склона. Она способна уменьшить коэффициент стока по сравнению с необработанной почвой в 3 и более раза. Однако зяблевая обработка почвы поперек склона не в состоянии эффективно и устойчиво регулировать сток, особенно на тяжелых по механическому составу почвах. В каждый третий год на зяби отмечается ежегодный сток величиной 24-28 мм. Формированию повышенного стока по зяблевой обработке способствует высокое осеннее увлажнение и последующее глубокое промерзание почвы. Особенно опасны глубокие зимние-весенние оттепели, приводящие при возврате холодов к промерзанию почвы более чем на 40-50 см и образованию водонепроницаемого экрана на поверхности поля. Причем вероятность таких лет довольно высокая. Способы обработки в зависимости от складывающихся условий оказывают разное влияние на величину стока. При глубоких оттепелях и последующих холодов совершенно не эффективными оказались способы обработки с устройством временных емкостей (лунок, перемычек и др.). Более того, в такие годы они увеличивали сток талых вод по сравнению с обычной вспашкой на 20-30% (15). |