Е вич биологизация севооборотов и продуктивность паровых звеньев с озимой пшеницей на черноземе выщелоченном лесостепи поволжья

На правах рукописи

АСМУС АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ

БИОЛОГИЗАЦИЯ СЕВООБОРОТОВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ

ПАРОВЫХ ЗВЕНЬЕВ С ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЕЙ НА ЧЕРНОЗЕМЕ

ВЫЩЕЛОЧЕННОМ ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ

06.01.01 – общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Кинель – 2009

Работа выполнена на кафедре земледелия и мелиорации ФГОУ ВПО

«Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Морозов Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Чуданов Иван Андреевич

кандидат биологических наук

доцент Марковский Александр Анатольевич

Ведущая организация: ГНУ Ульяновский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства

Защита диссертации состоится «22» декабря 2009 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, 2, 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/ «21» ноября 2009 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета, кандидат

биологических наук профессор - Г.К. Марковская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Озимая пшеница как продовольственная культура пользуется устойчивым спросом на зерновом рынке. В земледелии Ульяновской области она является доминирующей культурой, занимая более одной третьей площади посевов зерновых культур, а ее вклад в накопление зерновых ресурсов – 40%.

В современных адаптивных системах земледелия севообороту отводится ключевая роль в реализации продуктивного потенциала сортов, сохранении почвенного плодородия, особенно в регулировании режима органического вещества, фитосанитарного состояния посевов, защиты почвы от эрозии.

В условиях земледелия лесостепи Поволжья наибольшую урожайность озимая пшеница формирует в зернопаровых севооборотах за счет лучшей обеспеченности посевов влагой и элементами минерального питания. Однако очевидны экологические и энергетические издержки парования в связи с невосполнимыми потерями органического вещества почвы (Кирюшин В.И.,1995; Морозов В.И., 1996; Куликова А.Х., 2001; Лыков А.М., 2004).

В случае размещения озимой пшеницы по непаровым (колосовым) предшественникам, что обусловлено сложившейся структурой посевных площадей, факторами ограничивающими урожайность выступает фитосанитарная напряженность и почвоутомление. В итоге продуктивный потенциал сортов озимой пшеницы реализуется не в полной мере при значительном варьировании урожайности и валовых сборов зерна по годам (Немцев Н.С. и др., 2000; Карпович К.И. и др., 2002; Чуданов И.А., 2003).

Эти обстоятельства дают основание поиска путей повышения продуктивности озимой пшеницы, возделываемой в севооборотных ротациях с чистыми, занятыми и сидеральными парами, чтобы более полно использовать агроклиматические ресурсы на формирование урожайности при одновременном воспроизводстве почвенного плодородия за счет биогенных ресурсов, воспроизводимых в агроэкосистемах.

Цель и задачи исследований. Изучить совокупное действие факторов биологизации севооборотов на плодородие чернозема выщелоченного, формирование урожайности и продуктивность паровых звеньев с озимой пшеницей.

Достижение цели сопровождалось решением следующих задач:

- выявить эффективность видов пара севооборотов в регулировании агрофизических показателей плодородия почвы;

- изучить режим влажности и водопотребление озимой пшеницы в зависимости от видов пара и систем удобрений;

- изучить фитосанитарное состояние посевов, видовой состав и структуру сорного компонента агрофитоценозов, исследовать вредоносность подмаренника цепкого (Galium aparine L.) в посевах озимой пшеницы;

- выявить действие и взаимодействие видов пара в севооборотах и систем удобрений на формирование урожайности озимой пшеницы и качество зерна;

- дать экономическую, агро- и биоэнергетическую оценку эффективности факторов биологизации в регулировании плодородия почвы и накоплении урожая в паровых звеньях севооборотов.

Научная новизна. Выявлена сравнительная эффективность видов пара на фоне двух органоминеральных систем удобрений навоз + NPK, солома + NPK в формировании урожайности озимой пшеницы и качества зерна. Исследовано воздействие факторов биологизации в повышении продуктивности паровых звеньев севооборотов и в регулировании плодородия чернозема выщелоченного. Проведена экономическая, агро- и биоэнергетическая оценка продуктивности звеньев севооборотов с озимой пшеницей. Выявлена возможность сокращения техногенных затрат за счет приемов биологизации. Дана количественная оценка вредоносности подмаренника цепкого (Galium aparine L.) в агроценозе озимой пшеницы, которая описывается уравнениями логистической и линейной функций.

Практическая значимость. Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать на выщелоченном черноземе лесостепи Поволжья применение измельченной соломы гороха и вики в занятом пару как источник биологического азота, возделывать викоовсяную смесь на сидерат под озимую пшеницу с целью регулирования режима органического вещества и повышении продуктивности паровых звеньев севооборотов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- применяемые факторы биологизации положительно воздействуют на агрофизические показатели плодородия и водный режим почвы;

- задачам подавления сорных растений в большей степени отвечают звенья севооборотов с чистым и сидеральным парами;

- экономический порог вредоносности подмаренника цепкого (Galium aparine L.) в посевах озимой пшеницы окупающий затраты на подавление сорняка составляет 2…4 шт./м2;

- зерновая продуктивность звеньев севооборотов с занятыми парами имеет преимущество перед чистым паром: на 1 ц недобора урожая озимой пшеницы в занятых парах получено 3,35…4,15 ц зерна гороха и 3,46…4,87 ц зерна вики;

- органоминеральная система удобрений с участием соломы и сидератов в наибольшей степени обеспечивает компенсацию потерь гумуса и является менее затратным и энергетически эффективным мероприятием в оптимизации гумусового состояния почвы по сравнению с органоминеральной системой удобрений навоз+NPK.

Апробация работы. Результаты исследований и положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийских научно-практических конференциях: «Региональные проблемы народного хозяйства» (Ульяновск, 2004 г.); «Аграрная наука в ХХI веке: проблемы и перспективы» (Саратов, 2007 г.), опубликованы в научно-теоретическом журнале «Вестник Ульяновской ГСХА» (2006 г.), в «Научном вестнике» - Технологического института (Димитровград, 2006 г.), в материалах международной научной конференции (Н. Новгород, 2007 г.), в материалах Всероссийского «Круглого стола» (Ульяновский НИИСХ, 2007 г.), в научно-теоретических журналах «Вестник Саратовского ГАУ» (Саратов, 2007 г.) и «Нива Поволжья» (Пенза, 2008 г.).

По результатам исследований опубликовано 8 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 112 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6-ти глав, выводов и предложений производству, включает 23 таблицы, 11 рисунков, 23 приложения. Список цитированной литературы включает 333 источника отечественных и зарубежных авторов.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Научная работа проводилась в 2002…2006 годах в многолетнем стационарном полевом опыте кафедры земледелия Ульяновской ГСХА, который был основан в 1975 году в соответствии с методикой Координационного совета по севооборотам ВАСХНИЛ-РАСХН. Объект наших исследований паровые звенья в 4-х экспериментальных севооборотах (фактор А) на двух фонах органоминеральных систем удобрений (фактор В). В 1-ом, 2-ом и 3-ем севооборотах 1 фон - органоминеральная система удобрения навоз+NРК, 2 фон - органоминеральная система удобрения солома+NРК, в 4-ом 1 фон - сидерат+NPK, 2 фон - сидерат+солома+NРК. Навоз вносили в паровые поля по 40 т/га, измельченную солому после обмолота зерновых культур, гороха и вики. В качестве сидерата использовали смесь вики с овсом. Заделка сидерата проводилась в фазу цветения вики – начала образования метелки овса.

Дозы удобрений рассчитывались балансовым методом на запланированный урожай: гороха 2,0 т/га, вики 1,5 т/га, зеленой массы викоовсяной смеси на сидерат 20,0 т/га, озимой пшеницы по чистому пару 3,5 т/га, а после сидерального и занятых паров - 3,0 т/га.

Почва опытного поля - чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый. По содержанию гумуса почва относится к малогумусным - от 5,35 до 5,15 %. Реакция почвенной 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 почвы основаниями составляет 96,4…97,9 %, сумма поглощенных оснований 25,5…27,8 мг-экв./100 г почвы.

Метеорологические условия в годы исследований отличались от среднемноголетних как по количеству осадков, так и по термическому режиму. Отмечались как засушливые периоды, так и с избыточным увлажнением. В целом выращивание озимой пшеницы проведено в контрастных погодных условиях характерных природно-климатической зоне, что позволило дать объективную оценку изучаемым агротехническим приемам биологизации севооборотов.

В стационарном опыте проводились наблюдения, учеты и анализы:

- фенологические наблюдения – в соответствии с ГОСТом 10842-64 согласно методике государственного сортоиспытания культур;

- учет густоты стояния растений методом пробной площадки. Подсчитывались растения на трех отрезках из двух смежных рядков по 111 см. Учет проводили в период полных всходов, возобновления весенней вегетации озимой пшеницы и перед уборкой;

- влажность почвы - термостатно-весовым методом (Роде А.А., 1969). Определения проводились через каждые 10 см на глубину до 100 см в трехкратной повторности перед посевом, уходом в зиму, в период возобновления вегетации, колошения и перед уборкой озимой пшеницы;

- определение строения (сложения) пахотного слоя почвы методом насыщения в цилиндрах, плотность почвы (объемная масса) – с использованием цилиндра-бура для отбора образца почвы с ненарушенным сложением;

- структурно - агрегатный анализ по методу Н.И. Саввинова фракционированием почвы в воздушно сухом состоянии (сухое просеивание) по слоям 0…20 и 20…40 см. Водопрочность структуры почвы на приборе И.М. Бакшеева;

- общая микробиологическая активность - методом разложения льняных полотен. Тканевые полосы закладывались в слой почвы 0…30 см в период возобновления вегетации озимой пшеницы (экспозиция 60 суток);

- засоренность посевов количественно-весовым методом в фазу кущения весной и перед уборкой озимой пшеницы (Доспехов Б.А. и др., 1987);

- анализ структуры урожая - методом разбора сноповых образцов по методике Госсортсети (1971), учет урожая: - методом сплошного обмолота. Урожай зерна приводился к 14 % влажности и 100 % чистоте;

- клейковина по ГОСТу 27839-88, белок (ГОСТ 10846-74), ИДК на приборе для определения качества клейковины ИДК - 1;

- экономическая оценка - по системе натуральных и стоимостных экономических показателей с использованием нормативов и расценок, принятых для производственных условий учхоза Ульяновской ГСХА; эколого-экономическая оценка по методике Г.И. Рабочева и др., (2005);

- агро- и биоэнергетическая оценка эффективности проводилась в соответствии с методикой Е.И. Базарова и др., (1983), В.М. Володина, (2000).

Данные результатов исследований подвергались математической обработке методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа (Доспехов Б.А., 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полнота всходов, сохранность и выживаемость растений. В годы исследований полевая всхожесть озимой пшеницы во многом определялась наличием доступной для растений влаги в верхних слоях почвы на момент посева. Результаты корреляционно - регрессионного анализа показали тесную положительную зависимость количества взошедших растений (у, шт./м2) от запасов продуктивной влаги в 20 см слое почвы (х, мм) перед посевом озимой пшеницы. Зависимость выражается уравнением регрессии следующего вида: y = 2,8885x + 365,87, (R2= 0,90) [1]

Во все годы исследований наибольшее количество растений на 1 м2 в период полных всходов отмечалось по предшественнику чистый пар 447 шт./м2 по фону навоз + NPK и 442 шт./ м2 по фону солома + NPK, несколько меньшее число растений наблюдалось после других предшественников 423…428 шт./ м2.

Наибольшая сохранность растений озимой пшеницы (56,6…56,9 %) отмечена по чистому пару, по остальным предшественникам она была несколько ниже (52,4…53,3 %). Аналогичная закономерность отмечалась по выживаемости, которая находилась в пределах 41,7…42,0 %.

Влияние предшественников на агрофизические свойства почвы. Структура почвы. Исследование структурного состояния почвы показало, что общее содержание макроагрегатов (0,25…10 мм) в слое почвы 0…40 см в период возобновления вегетации озимой пшеницы находилось в пределах от 63,6…67,7 %. Большее содержание агрономически ценных почвенных агрегатов отмечено под посевами озимой пшеницы по сидеральному пару 67,7 %.

К уборке озимой пшеницы происходило увеличение содержания агрономически ценных агрегатов по чистому пару до 67,6 %, после гороха и вики соответственно до 67,8 и 67,3 %, а под посевами по сидеральному пару увеличение составило до 68,4 %. Коэффициент структурности находился в пределах от 2,05 до 2,17 (табл. 1).

1. Структурно-агрегатный состав почвы под посевами озимой пшеницы

в зависимости от вида пара (в среднем за 2003…2006 гг.)

Вид пара	Фракции, мм	Возобновление вегетации		Перед уборкой
		Содержание агрегатов в слое 0…40 см, %	Коэффициент структурности	Содержание агрегатов в слое 0…40 см, %	Коэффициент структурности
Чистый	0,25…10 > 10 < 0,25	63,6 27,6 8,8	1,75	67,6 25,5 6,9	2,08
Занятый (горох)	0,25…10 > 10 < 0,25	65,2 28,2 6,6	1,87	67,8 26,5 5,7	2,11
Занятый (вика)	0,25…10 > 10 < 0,25	65,5 28,2 6,3	1,90	67,3 27,6 5,1	2,05
Сидеральный	0,25…10 > 10 < 0,25	67,7 27,4 4,9	2,09	68,4 26,1 5,5	2,17

Изучение водопрочности структурных агрегатов (0,25…7 мм) показало, что в период возобновления вегетации их количество по вариантам опыта в слое 0…40 см находилось на уровне 59,2…61,0 %. К завершению вегетации озимой пшеницы содержание водопрочных агрегатов в посевах увеличивалось по сидеральному пару до 66 %, после чистого пара, гороха и вики соответственно до 65,3; 63,8; 63,4 %.

Плотность почвы. В наших опытах плотность почвы перед посевом озимой пшеницы по паровым предшественникам в слое 0…40 см находилась на уровне 1,14...1,16 г/см3 без существенных различий по всем предшественникам. К возобновлению весенней вегетации происходило уплотнение почвы до 1,22 г/см3. К концу вегетации произошло уплотнение почвы до 1,25 г/см3. В зависимости от предшественников различий также не наблюдалось. Показатели плотности почвы соответствовали оптимальным значениям для озимой пшеницы.

Строение пахотного слоя почвы. В результате проведенных исследований отмечено, что в зависимости от предшественников наиболее благоприятное строение пахотного слоя отмечалось под посевами по сидеральному пару: общая пористость 58,8 %, в том числе капиллярная 39,7 %, и 19,2 % некапиллярная. Меньшая пористость наблюдалась в посевах по чистому пару 56,6 %, после занятых паров горохом и викой пористость была несколько выше, на уровне 57,4 %. Вероятнее всего данный факт связан с положительным воздействием корневых систем парозанимающих культур на строение пахотного слоя почвы.

Следует отметить, что параметры агрофизических свойств почвы в зависимости от видов пара существенно не отличались по вариантам опыта и находились в пределах оптимальных значений для озимой пшеницы. К тому же агрофизические показатели плодородия в наибольшей степени характеризуются генетическими особенностями данного типа почв.

Режим влажности почвы в агроценозах озимой пшеницы. Лимитирующим фактором формирования урожайности в регионе является влагообеспеченность, уровень которой определяется гидротермическими условиями года и эффективностью агротехнологий. Немалую роль здесь играют предшественники.

По влагозарядке метрового слоя к посеву озимой пшеницы первое место принадлежит чистому пару. К тому же в чистом пару накапливаются и сохраняются глубинные запасы влаги в последующем используемые на формирование урожайности.

Проведенные исследования показали, что за период парования и вегетации парозанимающих культур запасы продуктивной влаги снижаются. Расход влаги в чистом пару из метрового слоя в среднем за годы исследований составил 276,5…278,3 мм, из них 240,7 мм за счет атмосферных осадков, а 35,9 и 37,6 мм соответственно 1-ому и 2-ому фонам удобрений - почвенных запасов. Суммарный расход влаги под парозанимающими культурами на формирование урожайности гороха, вики и зеленой массы сидерата (вико-овса) был больше чем физическое испарение влаги в чистых парах.

К периоду возобновления весенней вегетации озимой пшеницы запасы продуктивной влаги накапливались за счет зимних осадков. Лучшая влагозарядка почвы, во все годы наблюдений, отмечалась по чистому пару 187,5…189,4 мм (табл. 2).

Расход влаги на формирование урожайности озимой пшеницы за период возобновление весенней вегетации - уборка в среднем составил по чистому пару по первому фону удобрений 359,3, второму 356 мм, после гороха и вики соответственно 350,5…349,5 и 349,9…350,4, по сидеральному пару 351,3…352,2 мм. Посредством корреляционно-регрессионного анализа нами установлена положительная связь (R2 = 0,89) между суммарным водопотреблением (х, мм) и урожайностью зерна озимой пшеницы (у, т/га), что характеризуется уравнением регрессии: у = 0,0698х - 21,621 [2].

В среднем за 4 года на формирование 1 т урожая надземной биомассы озимой пшеницы расходовалось по чистому пару по первому фону удобрений 425 м3, а по второму 442 м3. После занятых паров потребление влаги озимой пшеницей было больше: после гороха 524…530, вики 494…499 и по сидеральному пару 472…475 м3 воды. При этом на 1 т зерна озимой пшеницы в чистом пару расход влаги составил 1054 и 1095 м3, после гороха 1292…1312, после вики 1218…1234 и по сидеральному пару 1169…1171 м3 воды.

2. Запасы продуктивной влаги и водопотребление озимой пшеницы после

различных предшественников и систем удобрений

(в среднем за 2003…2006 гг.)

Вид пара	Фон удобрений*	Урожайность, т/га **	Запасы продуктивной влаги в слое 0-100 см, мм		Расход влаги за период возобновление вегетации - уборка, мм	Коэффициенты водопотребления, м3/т***
			возобновление вегетации	перед уборкой
Чистый	1	8,45 3,41	189,4	67,8	359,3	425 1054
	2	8,05 3,25	187,5	69,3	356,0	442 1095
Занятый (горох)	1	6,69 2,71	181,5	68,8	350,5	524 1292
	2	6,59 2,67	180,7	68,9	349,5	530 1312
Занятый (вика)	1	7,09 2,87	180,7	68,6	349,9	494 1218
	2	7,02 2,84	181,2	68,6	350,4	499 1234
Сидеральный	3	7,45 3,01	181,8	68,3	351,3	472 1169
	4	7,42 3,00	182,4	67,9	352,2	475 1171

* Фон удобрений: 1–навоз+NPK; 2 – солома+NPK; 3 – сидерат+NPK; 4 – сидерат+солома+ NPK

** Урожайность: над чертой - надземной биомассы; под чертой – зерна;

*** Коэффициенты водопотребления: над чертой – в расчете на надземную биомассу; под чертой – на зерно.

****Осадки за период возобновление вегетации - уборка составили 237,8 ( в среднем за 2003…2006 гг.).

Биологическая активность почвы. Наблюдения за распадом льняной ткани, в среднем за годы исследований показали, что активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов почвы под посевами озимой пшеницы в зависимости от предшественников и удобрений находилась в пределах от 35,6 до 42,3 %. Насыщение почвы сидеральным субстратом вызвало активное разложение льняной ткани (42,3 %). Необходимо отметить, что во все годы исследований отмечалась тенденция повышения биологической активности почвы в разложении льняной ткани на вариантах фона органоминеральной системы удобрений солома + NPK по всем предшественникам. Это можно объяснить химическим составом соломы гороха, вики и викоовсяной смеси по соотношению C:N.

Фитосанитарное состояние агрофитоценозов и вредоносность подмаренника цепкого (Galium aparine L.) в посевах озимой пшеницы. В структуре агрофитоценоза озимой пшеницы за годы проведения исследований преобладали преимущественно малолетние сорные растения при незначительной численности многолетников или при их отсутствии на некоторых вариантах опыта. Наименьшее количество сорняков было отмечено в посевах по чистому пару 21,2…24,3 шт./м2 при массе 39…40,7 г/м2 соответственно 1-му и 2-му фонам удобрений. Следует отметить эффективную сорноочищающую роль сидерального пара, где засоренность посевов озимой пшеницы в среднем за 2003…2006 гг. составила 36…36,6 шт./м2, при массе сорняков 52…54 г/м2. В посевах озимой пшеницы по занятым парам отмечалось увеличение численности и массы сорных растений.

Засоренность посевов озимой пшеницы перед уборкой подтверждает ту же закономерность, что и в фазу кущения. Также отмечалось преимущество чистого пара в снижении засоренности: количество которых уменьшилось до 11,1…13,4 шт./м2, но при этом масса их возросла до 50,3…54,4 г/м2.

Следует отметить, что викоовсяная смесь обладает более высокой конкурентоспособностью по отношению к сорному компоненту в агрофитоценозе по сравнению с изучаемыми парозанимающими культурами. Полеглость гороха и вики во второй половине вегетации снижает конкурентоспособность этих культур. Что касается влияния органоминеральных систем удобрений на засоренность, то по второму фону удобрений солома + NPK количество сорняков было немного больше.

В агрофитоценозе озимой пшеницы в отдельные годы отмечалась высокая численность подмаренника цепкого (Galium aparine L.), который является доминирующим сорняком в регионе. Нами был заложен дополнительный опыт по изучению вредоносности подмаренника цепкого (Galium aparine L.), согласно «Методическим указаниям по изучению экономических порогов и критических периодов вредоносности сорняков в посевах сельскохозяйственных культур» (Груздев Г.С., Захаренко В.А., 1985). Схема включала 7 вариантов с численностью сорняков от 0 до 60 шт./м2, при этом «шаг численности» составлял 10 растений. Повторность шестикратная. Размер делянок 1 м2 при рендомизированном размещении вариантов опыта.

Как показали проведенные исследования, урожайность озимой пшеницы в среднем за 2005, 2007 годы на варианте без сорняков составила 3,01 т/га. С увеличением численности подмаренника цепкого 10 шт./м2 урожайность снизилась на 0,2 т/га или на 6,6 %, 30 шт./м2 на 0,84 т/га или на 27,9 %, 60 шт./м2 снижение составило 2,1 т/га или 69,8 % (табл. 3).

3. Урожайность озимой пшеницы и вредоносность подмаренника цепкого

в посевах при разной степени засоренности (за 2005; 2007 гг.)

Сорных растений, шт/м2	Урожайность, т/га	Снижение Урожайности		Недобор на 1 сорное растение/м2, кг/га	Вредоносность 1 сорного растения, %
		т/га	%
0 10 20 30 40 50 60	3,01 2,81 2,6 2,17 1,73 1,17 0,91	- 0,2 0,41 0,84 1,28 1,84 2,1	- 6,6 13,6 27,9 42,5 61,1 69,8	- 20,0 20,5 28,0 32,0 36,8 35,0	- 1,52 1,47 1,08 0,94 0,82 0,86
HCP05 2005 2007	0,12 0,19

Для оценки зависимости урожайности от численности подмаренника цепкого в посевах озимой пшеницы использовали два метода: линейной функции и логистической кривой. В результате получено два прогностических уравнения, которые можно применять для оценки ущерба от степени засоренности подмаренником цепким в производственных условиях.

Прогностические уравнения:

R2=0,98 [3]

у = 3,176-0,0373х, R2=0,97 [4]

где: у – урожайность озимой пшеницы, т/га;

х – численность подмаренника цепкого, шт./м2

По результатам проведенных расчетов дополнительный урожай озимой пшеницы (Ду), окупающий затраты на применение гербицидов Прима, СЭ; Диален Супер, ВР; Гюрза, СП соответственно составил 112; 108 и 23 кг/га, экономический порог вредоносности подмаренника цепкого 4; 4; 2 шт./м2 соответственно.

Формирование урожайности и качества зерна озимой пшеницы. Урожайность озимой пшеницы была не одинаковой по годам, что определялось разной влагообеспеченностью агроценозов и подтверждено кореляционно-регрессионным анализом. Урожайность также изменялась в зависимости от предшественников и систем удобрений (табл. 4). В среднем за четыре года максимальная урожайность озимой пшеницы была получена по чистому пару по первому фону удобрений 3,41 т/га и по второму 3,25 т/га. Урожайность озимой пшеницы по чистому пару варьировала по годам от 3,14 (2004 г.) до 3,91 т/га (2005 г.) по первой системе удобрений и от 3,04 до 3,46 т/га за те же годы по второй системе удобрений.

Обращают внимание данные урожайности озимой пшеницы по сидеральному пару, где в 2004 году получена урожайность 3,35…3,33 т/га соответственно по первой и второй системам удобрений, что на 0,21 и 0,29 т/га больше, чем по чистому пару. Такое превышение урожайности подтверждается дисперсионным анализом.

Достоверным было преимущество сидерального пара по сравнению с занятыми в 2003 и 2006 гг. Однако в 2005 году такая закономерность была нарушена.

4. Урожайность и уровень использования биоклиматических ресурсов

в посевах озимой пшеницы в зависимости от вида пара и удобрений

(в среднем за 2003…2006 гг.)

Вид пара	Фон удобрений	Годы				В среднем за 4 года
		2003	2004	2005	2006
Чистый	1	3,33	3,14	3,91	3,25	3,41 58,8
	2	3,35	3,04	3,46	3,16	3,25 56,0
Занятый (горох)	1	1,71	2,58	3,78	2,78	2,71 46,7
	2	1,72	2,79	3,42	2,73	2,67 46,0
Занятый (вика)	1	2,22	2,61	3,82	2,84	2,87 49,5
	2	2,28	2,74	3,54	2,80	2,84 49,0
Сидеральный	3	2,44	3,35	3,17	3,06	3,01 51,9
	4	2,34	3,33	3,26	3,07	3,0 51,7
НСР 05, т/га	Фактор А Фактор В	0,088 0,063	0,126 0,089	0,152 0,107	0,084 0,060

Фон удобрений: 1–навоз+NPK; 2 – солома+NPK; 3 – сидерат+NPK; 4 – сидерат+солома+ NPK

Над чертой - урожайность, т/га; под чертой –% к расчетной урожайности по биоклиматическому потенциалу.

Исследования показали, что уровень использования биоклиматического потенциала, в среднем за годы по вариантам опыта, составил 46,0…58,8 % от расчетного.

Дисперсионный анализ урожайности озимой пшеницы показал, что наибольшие ее изменения вызваны влиянием севооборота от 52,4 до 98,2 %. Тогда как влияние органоминеральных систем удобрений отмечалось в 2005 году и составило 22,5 %, а взаимодействие факторов 15 %.

Использование фонов удобрений солома + NPK, сидераты + NPK, сидераты + солома + NPK не уступают по эффективности органо-минеральной системе удобрений навоз + NPK.

Качество зерна. Важным показателем качества зерна является его натура. В наших опытах натурная масса зерна озимой пшеницы в среднем за годы исследований находилась в пределах - 745…758 г/л и отвечала требованиям, предъявляемым к сильным пшеницам. Каких либо определенных закономерностей в изменении объемной массы зерна под влиянием факторов, изучавшихся в опыте, не установлено. Пищевое достоинство пшеничного зерна в значительной степени зависит от количества в нем белка. Содержание белка в зерне изменялось от 14,14 до 15,05 %. Главная составная часть белка, определяющая качество муки и хлеба – клейковина. Количество клейковины в годы исследований находилось в пределах 26,4…28,2 %. Кроме количества клейковины, определяли ее качество, в частности, упругость клейковины (ИДК). Качество клейковины в среднем за годы исследований находилось на уровне 78…83 ед. и соответствовало второй группе.

Зерновая продуктивность паровых звеньев с озимой пшеницей. Сравнительное изучение звеньев севооборотов в зависимости от размещения озимой пшеницы по парам (чистый, занятый, сидеральный пар) на фоне органоминеральных систем удобрений показало преимущество занятых паров. Несмотря на более высокую урожайность озимой пшеницы по чистому пару в среднем за 2003…2006 гг. 3,41…3,25 т/га, выход с 1 га парового звена составил 1,71…1,63 т/га условных зерновых единиц. Наибольший сбор зерновых единиц был получен в звеньях горох - озимая пшеница 3…3,04 т/га и вика - озимая пшеница 2,76…2,82 т/га (табл. 5).

5. Продуктивность паровых звеньев севооборотов

(в среднем за 2003…2006 гг.)

№ п.п	Звенья севооборотов	Урожайность, т/га		Выход зерновых единиц, т/га
		1	2	1	2
1	Пар чистый	-	-	-	-
	Озимая пшеница	3,41	3,25	3,41	3,25
	По звену	1,71	1,63	1,71	1,63
2	Горох	2,35	2,45	3,29	3,43
	Озимая пшеница	2,71	2,66	2,71	2,66
	По звену	2,53	2,56	3,00	3,04
3	Вика	1,87	2,00	2,62	2,80
	Озимая пшеница	2,87	2,84	2,87	2,84
	По звену	2,37	2,42	2,75	2,82
4	Пар сидеральный	-	-	-	-
	Озимая пшеница	3,01	3,00	3,01	3,00
	По звену	1,50	1,50	1,50*	1,50**

Фон удобрений: 1–навоз+NPK; 2 – солома+NPK; * – сидерат+NPK; ** – сидерат+солома+ NPK

На 1 ц недобора урожая озимой пшеницы по парозанимающим культурам, в сравнении с чистым паром, получено 3,35…4,15 ц урожая гороха и 3,46…4,87 ц зерна вики. В звене с сидеральным паром выход зерновых единиц составил 1,5 т/га, что на 0,13…0,21 т/га, 1,5…1,54 т/га и на 1,26…1,32 т/га меньше, чем в звеньях с чистым паром, горохом и викой соответственно. Совокупная продуктивность звеньев с зернобобовыми культурами превысила на 1,29…1,41 т/га зерновых единиц (горох), 1,04…1,19 т/га (вика) звено с чистым паром соответственно фонам удобрений.

Биогенные ресурсы и прогноз гумусового баланса в паровых звеньях севооборотов с озимой пшеницей. В наших опытах приходная часть органического вещества для компенсации потерь гумуса формировалась за счет послеуборочных растительных остатков полевых культур, соломы, сидератов, а также внесения навоза (рис. 1).

Накопление и поступление органического вещества в почву в паровых звеньях севооборотов было не одинаковым. В звене с чистым паром пожнивно-корневых остатков поступало по первой системе удобрений 3,39 т/га, по второй системе удобрений за счет пожнивно-корневых остатков и соломы озимой пшеницы 3,32 и 4,8 т/га соответственно.

Заслуживает внимания структура источников органического вещества, воспроизводимого в агроэкосистемах, при выращивании викоовсяной смеси на зеленое удобрение. В этом варианте опыта по первой системе удобрений поступило фитомассы 10,52 т/га, а по второй системе удобрений 15,15 т/га.

В звеньях севооборотов с занятым паром - горох суммарное накопление и поступление органического вещества (пожнивно-корневые остатки и солома) составило по второй удобрений 12,6 т/га, а вики 11,99 по первой системе удобрений соответственно 4,9 и 4,54 т/га.

В общем количестве послеуборочных остатков, поступающих после гороха, вики и озимой пшеницы во второй системе удобрений превалирует солома, представляющая емкий источник энергетического материала в оптимизации органического вещества как альтернатива навозу. В паровом звене создается острый дефицит органического вещества, а потому применение соломы здесь является обязательным агротехническим приемом в сочетании с навозом или без навоза.

Рис. 1. Поступление биогенных ресурсов в паровых звеньях севооборотов

в среднем за 2003…2006 гг., т/га (абсолютно сухое вещество)

Расчеты показали, что при сложившейся структуре источников энергетического материала некомпенсированные потери гумуса в паровом звене по 1-ой системе удобрений могут составить 1069 кг/га или 67 % к объему его минерализации и только третья часть (33 %) покрывается за счет внесения навоза 40 т/га и пожнивно-корневых остатков озимой пшеницы. По 2-ой системе удобрений, где в чистом пару не вносился навоз, некомпенсированные потери возросли до 1262 кг/га или до 80,5 % от объема минерализации и только 19,5 % потерь гумуса возмещено за счет послеуборочных остатков озимой пшеницы (солома и пожнивно-корневые остатки).

В звене севооборота горох – озимая пшеница прогноз баланса гумуса по 1-ой и 2-ой системам удобрений сложился с дефицитом соответственно 184 и 315 кг/га или 23 и 40 % к объему минерализации. Однако, если по первой системе удобрений значительная часть потерь гумуса 48,1 % покрывается за счет навоза и 28,2 % послеуборочных остатков гороха и озимой пшеницы, то по второй системе 60 % потерь гумуса компенсируется за счет биогенных ресурсов агроэкосистемы. Аналогичные закономерности характерны для звена севооборота вика – озимая пшеница.

В сидеральном пару по первому фону удобрений потери гумуса составили 31 %, а его восстановление за счет сидерата и пожнивно-корневых остатков 69 %. Использование трех источников органического вещества (сидерата в сочетании с соломой и пожнивно-корневыми остатками) позволяет прогнозировать баланс гумуса близкий к бездефицитному (не компенсированные потери составили 11 %).

Таким образом, если в звеньях севооборотов с чистым паром при внесении 40 т/га навоза потери гумуса компенсируется только на одну треть (33 %), то в севообороте с занятыми и сидеральным парами за счет биогенных ресурсов, создаваемых в агроэкосистемах, на 60 и 89 %.

Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что использование факторов биологизации севооборотов является наиболее доступным способом пополнения ресурсов органического вещества черноземных почв и сохранения их плодородия на перспективу.

Экономическая, агро- и биоэнергетическая оценка эффективности паровых звеньев севооборотов с озимой пшеницей. Проведенная оценка экономической эффективности паровых звеньев севооборотов показала, что наибольшая стоимость произведенной продукции отмечена в звеньях севооборотов с занятыми парами (горох и вика). В звеньях с чистым и сидеральным парами, где был получен один урожай за два года стоимость продукции значительно снижалась (табл. 6).

Оценка производственных затрат показала, что они возрастали по органоминеральной системе удобрений с участием навоза в сравнении с системой удобрений солома + NPK. В звене с чистым паром с 3,37 до 5,16 тыс. руб./га, с горохом с 6,21 до 7,93 тыс. руб./га и в звене с викой с 5,89 до 7,87 тыс. руб./га или на - 33…35 %. В сидеральном звене производственные затраты составили 3,95…4,16 тыс. руб./га.

Следует отметить, что затраты труда на производство пшеницы в звеньях с чистым и сидеральным паром по первому фону органоминеральной системы удобрений превышали другие звенья.

Исследования показали, что чем больше произведено продукции, тем выше условный чистый доход. Наиболее высокий уровень рентабельности производства зерна достигнут в звеньях севооборотов с занятыми парами с применением органоминеральных систем удобрений солома+NPK, что значительно выше по сравнению с органоминеральной системой удобрений с участием навоза в связи с высокими затратами на его транспортировку и внесение.

6. Экономическая эффективность паровых звеньев севооборотов

Показатели	Чистый пар – озимая пшеница	Горох - озимая пшеница	Вика – озимая пшеница	Сидеральный пар - озимая пшеница
Выход зерновых ед., т/га	1,71 1,63	3,00 3,04	2,76 2,82	1,50 1,50
Стоимость произведенной продукции с 1 га, тыс.руб.	7,67 7,31	13,50 13,68	12,42 12,69	6,75 6,77
Производственные затраты на 1 га, тыс.руб.	5,16 3,37	7,93 6,21	7,87 5,89	4,16 3,95
Затраты труда, чел.-час. на 1 га	17,5 10,5	20,2 12,9	20,7 13,2	14,0 11,4
на 1 т зерн. ед.	10,2 6,4	6,8 4,2	7,5 4,7	9,34 7,41
Себестоимость 1 т зерн. ед., тыс.руб.	3,03 2,07	2,64 2,04	2,85 2,09	2,77 2,62
Условный чистый доход, тыс. руб./га	2,51 3,94	5,56 7,47	4,55 6,79	2,59 2,81
Уровень рентабельности, %	49 117	70 120	58 115	62 71

Над чертой - 1 фон –навоз+NPK; под чертой - 2 фон – солома+NPK

Эколого-экономическая оценка производства зерна с учетом затрат на компенсацию потерь гумуса в чистом пару показала значительное снижение его эффективности в связи с дополнительными затратами.

Расчеты показывают, что в эколого-экономическом плане органоминеральная система удобрений с участием соломы является наиболее эффективной по сравнению с системой удобрений с участием навоза. В связи с этим в современной экономической ситуации использование биогенных ресурсов, создаваемых в агроценозах, является наиболее доступным и в то же время эффективным методом поддержания почвенного плодородия и доходного производства продукции растениеводства.

Данные эклого-экономической оценки подтверждаются результатами расчета биоэнергетической эффективности. Применение органоминеральной системы удобрений с участием соломы во всех звеньях севооборотов является наиболее энергетически эффективным. По коэффициенту биоэнергетической эффективности по этой системе удобрений все паровые звенья севооборотов можно расположить в такой ряд в убывающей последовательности: звено с горохом 1,78, звено с викой 1,70, звено с сидератом 1,38, звено с чистым паром 1,01.

Если учитывать энергию гумуса, затраченного на формирование урожайности культур, то возделывание озимой пшеницы по чистому пару энергетически неэффективно (энергоотдача 0,77).

Таким образом, наиболее энергоресурсосберегающим является возделывание озимой пшеницы в звеньях с занятыми парами горохом и викой по фону органоминеральной системы удобрений с участием соломы. Энергетическая эффективность этих звеньев севооборотов в 1,7…2,3 раза выше по сравнению с другими. Использование чистого пара хотя и создает условия для получения высоких урожаев, но сопровождается снижением энергопотенциала почвы за счет большей минерализации гумуса.

ВЫВОДЫ

1. Расчеты показали, что биоклиматический потенциал лесостепи Поволжья позволяет формировать урожайность озимой пшеницы на уровне 5,8т/га.

2. Установлена корреляционная зависимость полноты всходов озимой пшеницы от запасов продуктивной влаги в слое 0…20 см слое перед посевом. Более высокие показатели густоты стояния растений, сохранности и выживаемости озимой пшеницы были в посевах по чистому пару. Фоны удобрений не оказывали влияния на эти показатели.

3. Параметры агрофизических показателей плодородия почвы в пахотном слое в зависимости от видов пара в посевах озимой пшеницы находились в пределах оптимальных значений. Плотность почвы возрастала от возобновления весенней вегетации к уборке урожая. Лучшие условия структурообразования отмечались по сидеральному пару: содержание водопрочных агрегатов 0,25…7 мм к моменту уборки составило 66 %, а коэффициент структурности 2,17.

4. Влагозарядка метрового слоя почвы к посеву озимой пшеницы наиболее высокой была по чистому пару (не смотря на потери влаги на физическое испарение). Суммарное водопотребление здесь составило 359…356 мм при лучшей влагообеспеченности агроценоза по сравнению с другими предшественниками.

Анализ водопотребления в агроценозе озимой пшеницы показывает, что доля влаги за счет почвенных запасов в формировании урожая составляла за годы исследований в чистом пару 33,8…33,2 %, а за счет атмосферных осадков 66,2…66,8 % соответственно фонам удобрений. Такая же закономерность выявлена по другим предшественникам, что указывает на необходимость увеличения влагозарядки за счет атмосферных осадков предвегетационного периода.

5. Наибольшая биологическая активность почвы наблюдалась на варианте по сидеральному пару 41,2…42,3 % соответственно фонам удобрений, что на 2,7…3,5 % выше, чем после гороха и вики. В почве под посевами озимой пшеницы по чистому пару разложение льняного полотна было меньше на 5,6…5,8 % по отношению к сидеральному пару.

6. В большей степени задачам подавления сорных растений отвечали звенья севооборотов с чистым и сидеральным парами. В структуре агрофитоценоза озимой пшеницы преобладали малолетние сорные растения, в основном относящиеся к биогруппе зимующие при высокой численности в отдельные годы подмаренника цепкого (Galium aparine L.).

7. Засоренность посевов озимой пшеницы подмаренником цепким (Galium aparine L.) в количестве 10 шт./м2 уменьшает ее урожайность на 6,6%. С увеличением засоренности до 60 шт./м2 снижение составляет 69,8 %.

Экономический порог вредоносности подмаренника цепкого в посевах озимой пшеницы составляет 2…4 шт./м2.

8. Наибольшая урожайность озимой пшеницы формируется в севообороте по чистому пару 3,41 и 3,25 т/га в среднем за четыре года соответственно первому и второму фонам удобрений, при уровне использования биоклиматического потенциала 59,7…58,2 %. Дисперсионный анализ урожайности озимой пшеницы показал, что наибольшие ее изменения вызваны влиянием севооборота от 52,4 до 98,2 %.

9. Зерновая продуктивность звеньев севооборотов с занятыми парами имела преимущество перед чистым паром. На 1 ц недобора урожая озимой пшеницы в занятых парах получено 3,35…4,15 ц зерна гороха и 3,46…4,87 ц зерна вики.

10. По суммарному количеству биогенных ресурсов поступающих в почву после уборки урожая, внесения навоза и сидерата, изучаемые звенья севооборотов располагаются в следующем порядке в убывающей последовательности: звено с сидеральным паром 10,52…15,15 т/га, с горохом 8,9…12,6 т/га с викой 8,54…11,99 т/та, а в паровом звене 7,39…8,12 т/га.

11. Расчеты показали, что в звеньях севооборотов с занятыми и сидеральным парами применение органоминеральной системы удобрений с участием соломы и сидератов обеспечило компенсацию потерь гумуса на 60 и 89%, тогда как в севообороте с чистым паром при внесении 40 т/га навоза только на 33 %.

12. Результаты экономической оценки паровых звеньев севооборотов показали, что использование измельченной соломы зернобобовых культур и сидератов в органоминеральной системе удобрений является менее затратным мероприятием в оптимизации гумусового состояния почвы, чем внесение навоза.

Эколого-экономическая оценка производства зерна с учетом затрат на компенсацию почвенного плодородия выявила высокую эффективность звеньев севооборотов с горохом, викой и сидеральным паром на фоне органоминеральной системы удобрений солома+NPK.

Агроэнергетическая оценка показала, что применение органоминеральных систем удобрений с участием соломы и сидератов в звеньях севооборотов с занятыми и сидеральными парами обеспечивает снижение затрат техногенной энергии на производство зерна и более высокую энергетическую эффективность по сравнению с фоном удобрений где применялся навоз. В экологическом плане с учетом прогнозируемых изменений содержания гумуса биоэнергетическая оценка производства зерна подтвердила высокую эффективность паровых звеньев севооборотов с зернобобовыми культурами.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. На выщелоченном черноземе лесостепи Поволжья в занятом пару после уборки гороха и вики применять измельченную солому под озимую пшеницу в процессе уборки урожая как источник биологического азота и органического вещества с целью компенсации потерь гумуса и повышения зерновой продуктивности звена севооборота с занятым паром.

2. Для улучшения агрофизических и агробиологических показателей плодородия чернозема выщелоченного, регулирования органического вещества и повышения урожайности озимой пшеницы возделывать викоовсяную смесь на зеленое удобрение в сидеральном пару.

3. Для ослабления напряженности режима органического вещества чернозема выщелоченного, повышения плодородия почвы и экономии техногенных ресурсов, применять измельченную солому озимой пшеницы в процессе комбайновой уборки, особенно в звене севооборота с чистым паром, где интенсивно протекают процессы минерализации гумуса.

4. Для прогноза вредоносности подмаренника цепкого (Galium aparine L.) в посевах озимой пшеницы в условиях лесостепной зоны Поволжья использовать логистическое или линейное уравнение [3], [4].

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Асмус А.А. Биоклиматические ресурсы и уровень их использования в севооборотах лесостепных агроландшафтов Поволжья /А.А. Асмус, А.Л. Тойгильдин, Н.А. Хайртдинова // Материалы Всероссийской научно- практической конференции: «Региональные проблемы народного хозяйства» /Ульяновск, 2004 г. – С. 20-26.

2. Асмус А.А. Агроклиматические факторы и формирование урожайности озимой пшеницы в севооборотах лесостепи Поволжья / А.А. Асмус, М.И. Подсевалов, // Научно- теоретический журнал «Вестник Ульяновской ГСХА» /Ульяновск, 2006 г. – С. 27-29

3. Асмус А.А. Водопотребление и урожайность озимой пшеницы в зависимости от предшественников и систем удобрений в севооборотах лесостепи Поволжья / М.И. Подсевалов, А.А. Асмус, Н.А. Хайртдинова // «Научный Вестник» Технологический институт / Димитровград, 2006 г. – С. 46-49.

4. Асмус А.А. Продуктивность и качество зерна озимой пшеницы в зависимости от приемов биологизации в севооборотах лесостепи Поволжья / В.И. Морозов, М.И. Подсевалов, А.А. Асмус // Материалы Всероссийского «Круглого стола» на тему «Ресурсосберегающие технологии: опыт проблемы. Перспективы». / Ульяновск, 2007 г. – С. 113-117.

5. Асмус А.А. Экономические пороги вредоносности подмаренника цепкого (Galium aparine L.) в агрофитоценозах с озимой пшеницей в условиях лесостепи Поволжья / А.А. Асмус, М.И. Подсевалов, В.И. Михлеев // Материалы Всероссийской научно- практической конференции: «Аграрная наука в XXI веке: проблемы и перспективы» - Саратов, 2007 г. – С. 10-13.

6. Асмус А.А. Режим влажности почвы и продуктивность паровых звеньев севооборотов лесостепи Поволжья / М.И. Подсевалов, А.А. Асмус // Материалы международной научной конференции «Научные основы систем земледелия и их совершенствование» - Н. Новгород, 2007 г. – С. 46-50.

7. Асмус А.А. Водный режим почвы и продуктивность звеньев севооборотов с озимой пшеницей в условиях лесостепи Поволжья / М.И. Подсевалов, А.А. Асмус // Вестник Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова №4, 2007 г. – С. 13-15.

8. Асмус А.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 г. – С. 39-42.