Склоновые агроландшафты, плодородие чернозема и продуктивность севооборота в степной зоне бурятии
На правах рукописи
Куклина Евгения Эрдэмовна
Склоновые агроландшафты, плодородие чернозема
и продуктивность севооборота в степной зоне Бурятии
Специальность 06.01.01 – общее земледелие, растениеводство
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Улан-Удэ
2013
Работа выполнена на кафедре общего земледелия Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова»
Научный руководитель:
Батудаев Антон Прокопьевич Заслуженный работник сельского
хозяйства Российской Федерации,
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор
Официальные оппоненты:
Пигарева Нина Николаевна доктор биологических наук,
ведущий научный сотрудник
лаборатории биогеохимии и
экспериментальной агрохимии
ИОЭБ СО РАН
Рузавин Юрий Николаевич кандидат сельскохозяйственных наук,
доцент, доцент Бурятской ГСХА
им. В.Р.Филиппова
Ведущая организация: Бурятский НИИСХ Россельхозакадемии
Защита состоится 15 марта 2013 г. в 13.00 ч. на заседании Диссертационного совета Д 220.006.03 при ФГБОУ ВПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова» по адресу: 670034, г. Улан-Удэ, ул. Пушкина, д.8.
Тел./факс (301-2) 44-21-33
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова
Автореферат разослан 14 февраля 2013 г. и размещен на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова» www.bgsha.ru и в сети интернет на официальном сайте ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации www.vak.ed.gov.ru
Ученый секретарь диссертационного совета
кандидат биологических наук,
профессор Корсунова Татьяна Михайловна
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Особенности агрономически значимых параметров плодородия склоновых почв при их длительном сельскохозяйственном использовании могут изменяться как в сторону улучшения, так и ухудшения. Это связано в первую очередь с существенной дифференциацией почв склонов от их верхней части к нижней по составу, свойствам, теплофизическим и гидротермическим параметрам, во вторую – различия в тепловлагоресурсах приводит к неоднородности в наступлении физико-технологических кондиций почвы и отзывчивости на антропогенные воздействия, направленные на создание лучших условий для роста и развития сельскохозяйственных культур.
Степень разработанности. Отсутствие склоновой направленности технологий сельскохозяйственных культур в Бурятии связано со слабой научной проработанностью данной проблемы в условиях отдельных земледельческих зон и разных почв. Влияние склоновых агроландшафтов на продуктивность и плодородие черноземных почв в степной зоне республики ранее практически не рассматривалось.
Цель исследований – определить влияние склоновых агроландшафтов на плодородие чернозема и продуктивность севооборота в степной зоне Бурятии.
Задачи исследований:
- изучить состояние агрофизических и агрохимических свойств чернозема обыкновенного в зависимости от экспозиции и частей склонов;
- установить влияние частей склонов южной и северной экспозиции на эколого-агрономические свойства почвы;
- определить влияние склоновых агроландшафтов разной экспозиции на урожайность культур, продуктивность и экономическую эффективность зернопарового севооборота.
Защищаемые положения:
- свойства почвы на различных частях склонов северной и южной экспозиции определяются почвенно-климатическим потенциалом рельефа;
- черноземы на склонах, имеющих северную экспозицию, обладают лучшим потенциальным и эффективным плодородием;
- урожайность культур, продуктивность севооборота и их экономическая эффективность на различных частях склонов определяются почвенно-климатическим потенциалом агроландшафтов.
Научная новизна. Впервые в условиях степной зоны Западного Забайкалья на основе сравнительного изучения склонов разной экспозиции и их частей выявлены различия по плодородию чернозема обыкновенного, урожайности культур и продуктивности полевого севооборота.
Практическая значимость. В степных агроландшафтах Западного Забайкалья установлена необходимость дифференцированного использования склоновых пахотных земель. Выявленные особенности формирования урожаев культур севооборота на различных склонах и их частях могут быть использованы при разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия Бурятии с учетом выраженности склонов. Это позволит сельскохозяйственным предприятиям повысить эффективность использования природных ресурсов агроландшафтов и обеспечит повышение производства и качества сельскохозяйственной продукции. Материалы работы найдут место в учебном процессе студентов агрономических специальностей и направлений высших учебных заведений.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научных и научно-практических конференциях и совещаниях: международных (Саратов, 2012; Улан-Удэ, 2012), внутривузовских (2013), а также на заседаниях кафедры общего земледелия и Ученого совета агрономического факультета БГСХА им. В.Р.Филиппова (2010-2012 гг.).
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 3 печатных работах, в том числе 1 работа в рецензируемом журнале.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа представляет собой рукопись объемом 203 страницы компьютерного текста, состоит из 5 глав, выводов, предложений производству и 71 приложения, содержит 13 таблиц, 30 рисунков. Список использованной литературы включает 220 наименований, из которых 8 иностранных авторов.
Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена на основе личных материалов, собранных в результате исследований 2010-2012 гг. на опытно-агрономическом стационаре кафедры общего земледелия Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова в степной зоне Бурятии. Автор принимала участие в разработке программы исследований, проводила полевые, камеральные и аналитические работы, интерпретацию экспериментального материала, математическую обработку, подготовку и публикацию основных положений диссертации.
Условия, объект и методика проведения исследований. Полевой опыт заложен на богарном участке пашни на территории СПК «Колхоз Искра» Мухоршибирского района Республики Бурятия. Почва – чернозем обыкновенный мучнисто-карбонатный, земледельческая зона – степная. Опыт проводился во времени, на двух склонах разной экспозиции – северной и южной. Заложены два полигона – трансекта. Угол наклона склона северной экспозиции – 3°06', а южной – 6°23'. Склоны имеют прямолинейный профиль.
Протяженность северного склона 850 м, южного – 760 м. Согласно классификации С.С. Соболева (1961), С.А. Захарова (1985) северный склон относится к пологому, а южный - к слабо-покатому. Согласно шкале Н.А. Качинского (1965) на таких склонах сельскохозяйственная техника устойчива для проведения полевых работ. На каждом из них в верхней, средней и нижней частях выделялись делянки в четырехкратной повторности. Площадь делянки – 1 м2. Расположение делянок на каждой позиции - последовательное (поперек склона) в один ярус на расстоянии 15 м друг от друга.
На исследование поставлен полевой зернопаровой севооборот: чистый пар – пшеница – овес – овес на зеленую массу. Агротехника в опыте общепринятая для степной зоны Бурятии (Система земледелия …, 1989). Фон - без удобрений. Сорта: пшеница – Бурятская 79, овес – Догой. Сроки посева: яровая пшеница – 18 мая, овса на зерно – 25 мая и овса на зеленую массу – 27 мая. Посев: серийная зерновая сеялка СЗУ-3,6. Норма высева: пшеница – 5 млн., овес на зерно и на зеленую массу – 4,5 млн. шт. зерен на 1 га. Глубина заделки семян – 6-8 см.
Метеорологические условия в годы проведения исследований сложились по-разному, но в целом были характерными для степной зоны Западного Забайкалья. Среднемноголетние показатели выпадения осадков показывают, что в зоне постановки опытов за вегетационный период сумма осадков достигает 284,1 мм, за май выпадает 25 мм, а за июнь 47,0 мм, что создает достаточно напряженное состояние по влагообеспеченности сельскохозяйственных культур в первой половине их вегетации. Периодами, наиболее обеспеченными влагой, являются июль и август. По температурному режиму район закладки полевых опытов достаточно благоприятный для роста и развития культур севооборотов. Вместе с тем в иные годы наблюдается жаркая и засушливая погода.
В опыте определяли по общепринятым методикам: строение почвенного профиля, температуру, структурно-агрегатное состояние и плотность почвы, а также содержание влаги, биологическую активность почвы, густоту стояния растений и засоренность посевов. Натурная масса зерна определялась в соответствии с ГОСТ 10840-64, масса 1000 зерен - по ГОСТ 10842-89; общая стекловидность - по ГОСТ 10987-64 и ГОСТ 10987-76, сырая клейковина в муке – по ГОСТ 53020-2008.
При характеристике агрохимических свойств почвы использовали общепринятые методики (Аринушкина, 1970; Практикум по почвоведению…, 1986; Практикум по агрохимии…, 1987, 1989; Агрохимические методы исследований почв, 1975 и др.).
Данные урожайности приведены к 14% влажности и 100% чистоте.
Математико-статистическая обработка результатов исследований проведена методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985) с использованием пакета стандартных программ «Exсel» и «Snedecor».
Результаты исследований
- Состояние изученности вопроса
Научно-обоснованное размещение сельскохозяйственных культур с учетом их требований к условиям внешней среды является основным условием эффективного использования природно-климатического потенциала. На территории Бурятии широко распространены склоны, так как более половины пахотных площадей имеют наклон. Части склонов разных экспозиций и крутизны должны использоваться дифференцированно.
В связи с недостаточной разработанностью вопроса по эффективному использованию склоновых агроландшафтов в Западном Забайкалье нами на изучение были поставлены отдельные аспекты этой проблемы в условиях чернозема мучнисто-карбонатного в степной зоне Бурятии.
2. Свойства чернозема обыкновенного на различных склонах
Морфологическая характеристика почвы. Профили почв на обоих склонах аналогичны. Они отличаются небольшой мощностью гумусового горизонта, среднесуглинистым и суглинистым гранулометрическим составом.
При обследовании морфологических признаков почвенных профилей склонов видно, что почвы северного склона имеют более мощный гумусовый горизонт Апах. Так, если в верхней части северного склона мощность гумусового горизонта Апах составляет 0-20 см, средней 0-21 см и в нижней – 0-25 см, то на южном склоне соответственно 0-16, 0-20 и 0-28 см, что объясняется большим углом наклона южного склона (6°07’). Горизонт Вк на склонах находится на разных глубинах и имеет разную мощность и глубину вскипания.
Агрохимические свойства чернозема обыкновенного мучнистокарбонатного. Снижение мощности гумусового горизонта в верхних частях южной и северной экспозиций указывает на главный диагностический признак смыва. Но при этом следует отметить и тот факт, что пахотное использование почв длительный период также может привести к уменьшению гумусового горизонта. Уменьшение мощности верхних горизонтов (табл.1) может произойти за счет «выпаханности» пахотного и уплотнения подпахотного слоя из-за многолетнего воздействия сельскохозяйственной техники.
Таблица 1.- Агрохимическая характеристика чернозема
на склонах разной экспозиции
| Часть склона | Гори-зонт | Глуби- на, см | рН | Гумус, % | Поглощенные основания, мг-экв/100 г почвы | ||
| сумма | Са2+ | Мg2+ | |||||
| южный склон | |||||||
| верхняя | Апах | 0-16 | 7,0 | 2,77 | 31,1 | 25,5 | 5,6 |
| Ап/пах | 16-28 | 7,1 | 2,80 | 34,2 | 27,0 | 7,2 | |
| средняя | Апах | 0-20 | 6,9 | 2,82 | 34,5 | 27,9 | 6,6 |
| Ап/пах | 20-32 | 7,1 | 3,00 | 32,7 | 28,0 | 4,7 | |
| нижняя | Апах | 0-28 | 6,5 | 3,80 | 38,8 | 31,6 | 7,2 |
| Ап/пах | 28-48 | 7,0 | 3,96 | 32,0 | 27,6 | 4,4 | |
| северный склон | |||||||
| верхняя | Апах | 0-21 | 6,7 | 2,67 | 27,0 | 21,9 | 5,1 |
| Ап/пах | 21-33 | 7,0 | 2,71 | 28,9 | 20,3 | 8,6 | |
| средняя | Апах | 0-22 | 6,5 | 3,63 | 36,1 | 30,0 | 6,1 |
| Ап/пах | 22-42 | 6,9 | 4,26 | 39,1 | 30,9 | 8,2 | |
| нижняя | Апах | 0-25 | 6,5 | 4,29 | 33,0 | 28,3 | 4,7 |
| Ап/пах | 25-40 | 6,8 | 4,66 | 34,0 | 26,3 | 7,7 | |
Для верхних горизонтов почвенного профиля обоих склонов характерна реакция среды, близкая к нейтральной (на южном рН=6,5-7,0 и на северном склоне 6,5-6,7).
Отмечается тенденция увеличения содержания гумуса в пахотном горизонте от верхних частей склонов к нижним, причем значение этого показателя на северном склоне выше, чем на южном.
Сумма поглощенных оснований в пахотном слое на южном склоне варьирует в пределах 31,1-38,8 мг-экв/100 г почвы, а на северном - 27,0-33,0 мг-экв/100 г почвы.
Структурное состояние. Структурно-агрегатный состав важнейшая агрономическая характеристика почв. В среднем за 3 года наблюдений (табл.2) отмечено, что на южном склоне содержание глыбистой фракции на всех частях склона и слоях почвы больше, чем на северном. Так, если на южном склоне оно варьировало в пределах 13,97-21,34%, то на северном – 12,08-18,48%. На обоих склонах содержание этой фракции снижается от верхней части склона к нижней и с увеличением глубины слоя почвы.
По содержанию агрономически ценной фракции (10-0,25 мм) северный склон на всех её частях превосходит южный. Так, если на южном склоне от верхней к нижней части она увеличивается от 66,19 до 77,71%, то на северном – от 68,03 до 79,28%.
Таблица 2. - Структурно-агрегатный состав почвы
(сухое просеивание) (среднее за 3 года)
| Часть склона | Слой почвы, см | Содержание агрегатов диаметром (мм), % | ||
| >10 | 10-0,25 | <0,25 | ||
| южный склон | ||||
| 0-10 | 21,34 | 66,19 | 12,47 | |
| верхняя | 10-20 | 19,40 | 69,27 | 11,33 |
| 20-30 | 17,64 | 71,98 | 10,38 | |
| 0-10 | 19,45 | 68,48 | 12,07 | |
| средняя | 10-20 | 17,24 | 71,41 | 11,35 |
| 20-30 | 15,32 | 73,20 | 11,48 | |
| 0-10 | 17,34 | 71,77 | 10,89 | |
| нижняя | 10-20 | 16,50 | 74,40 | 9,10 |
| 20-30 | 13,97 | 77,71 | 8,32 | |
| северный склон | ||||
| 0-10 | 18,48 | 68,03 | 13,49 | |
| верхняя | 10-20 | 17,61 | 69,63 | 12,76 |
| 20-30 | 16,96 | 71,75 | 11,29 | |
| 0-10 | 17,56 | 70,31 | 12,13 | |
| средняя | 10-20 | 13,81 | 74,78 | 11,41 |
| 20-30 | 12,09 | 77,38 | 10,53 | |
| 0-10 | 16,11 | 73,02 | 10,87 | |
| нижняя | 10-20 | 13,37 | 76,98 | 9,65 |
| 20-30 | 12,08 | 79,28 | 8,64 | |
Рисунок 1. - Коэффициент структурности
При этом отмечается следующее повышение коэффициента структурности почвы (рис.1) – от 1,96 до 3,49 на южном склоне, на северном – от 2,13 до 3,83.
Гранулометрический состав, рассматриваемого чернозема на обоих склонах, находится в пределах среднего и тяжелого суглинка (табл.3). При этом отмечается следующая тенденция: содержание физической глины повышается от верхней части склонов к нижней. Так, в пахотном слое на южном склоне её увеличение наблюдается в пределах 23,6-29,7%, а на северном – 26,7-29,1%. Аналогичная закономерность отмечается в почве и подпахотного слоя, где наличие физической глины растет при движении от верхней к нижней части южного склона от 25,5 до 35,8%, а северного склона – от 31,1-33,0%.
Таблица 3. Гранулометрический состав чернозема на склонах различной экспозиции
| Часть склона | Горизонт | Содержание фракции, % от абсолютно-сухой почвы | Гранулометрический состав | |
| физический песок | физическая глина | |||
| южный склон | ||||
| верхняя | Апах | 73,7 | 26,3 | средний суглинок |
| Ап/пах | 74,5 | 25,5 | средний суглинок | |
| средняя | Апах | 71,9 | 28,1 | средний суглинок |
| Ап/пах | 73,9 | 26,1 | средний суглинок | |
| нижняя | Апах | 70,3 | 29,7 | средний суглинок |
| Ап/пах | 64,2 | 35,8 | тяжелый суглинок | |
| северный склон | ||||
| верхняя | Апах | 73,3 | 26,7 | средний суглинок |
| Ап/пах | 78,9 | 31,1 | тяжелый суглинок | |
| средняя | Апах | 70,1 | 29,9 | средний суглинок |
| Ап/пах | 66,3 | 33,7 | тяжелый суглинок | |
| нижняя | Апах | 70,9 | 29,1 | средний суглинок |
| Ап/пах | 67,0 | 33,0 | тяжелый суглинок | |
По гранулометрическому составу почва подпахотного горизонта в верхних частях южного склона остается в градации «средний суглинок», а в нижней – «тяжелый суглинок». В отличие от южного склона почва подпахотных горизонтов северного склона на всех её частях находится в пределах градации «тяжелый суглинок».
Плотность почвы. Плотность пахотного слоя чернозема (рис.2) в верхней части южного склона колеблется от 1,25 г/см3 в слое 0-10 см (оптимальная для зерновых культур) до 1,40 г/см3 в слое 20-30 см. На северном склоне эти параметры имеют меньшие значения – соответственно 1,22 и 1,32 г/см3. Изменения плотности почвы на других частях склонов аналогичны верхней части.
В целом следует отметить, что плотность почвы на всех частях южного склона превышает значения этого показателя на северном. На обоих склонах плотность почвы увеличивается с глубиной определения. В верхней части обоих склонов плотность почвы выше, чем в нижней.
Рисунок 2. - Плотность почвы, г/см3 (среднее за 2 года)
Таким образом, плотность чернозема обыкновенного мучнисто-карбонатного в слое 0-20 см находится в пределах оптимального значения для зерновых культур. Плотность почвы в слое 20-30 см на всех точках определения существенно превышает оптимум, что указывает на необходимость мер, направленных на рыхление “плужной подошвы”.
4.Эколого-агрономические свойства
чернозема обыкновенного на склонах разной экспозиции
Температура почвы. Одной из характерных особенностей теплового режима склоновых почв является его величина в пространстве и во времени. Особенно важно проводить наблюдения за динамикой температуры почвы в течение вегетационного периода под той или иной сельскохозяйственной культурой.
В наших исследованиях определяли состояние температурного фона черноземной почвы на глубине 10 и 20 см. В среднем по трехлетним наблюдениям (рис. 3) температура почвы на южном склоне во все сроки определения выше, чем на северном. Разница в температуре верхней и нижней частей склонов в среднем за три вегетационных периода составила 1,2°С на северном склоне, а на южном - 1,6°С.
Рисунок 3. - Температура почвы на глубине 20 см, °С
(за вегетационный период в среднем за 3 года)
Таким образом, температурные условия на южном склоне лучше, чем на северном. В среднем за вегетационный период в верхней части южного склона на глубине почвы 20 см температура почвы на 0,9° выше, чем на северном склоне, а в средней и нижней части соответственно на 0,6° и 0,5°С.
Влажность почвы. Влага - одна из наиболее динамичных факторов внешней среды. Рассматривая содержание влаги (рис.4 и 5) на склонах разной экспозиции и на разных их частях, следует отметить, что в большинстве сроков определения величина ее больше на северном склоне.
Рисунок 4. - Влажность почвы южного склона в слое 0-50 см
(среднее за 3 года)
Рисунок 5. - Влажность почвы северного склона в слое 0-50 см
(среднее за 3 года)
Так, если при майском сроке определения содержание продуктивной влаги в слое 0-50 см на южном склоне составило в верхней части 10,2 мм, в средней – 9,9 и в нижней части – 12,1 мм, то на северном склоне соответственно 14,9, 12,3 и 12,9 мм. Определение этого показателя перед уборкой урожая выявило содержание продуктивной влаги в верхней части южного склона 6,6 мм, в средней – 7,4 и в нижней – 7,7 мм, а на северном соответственно 9,2, 7,6 и 8,8.
Содержание нитратного азота. На разнонаправленных склонах под культурами севооборота содержание нитратного азота во все сроки определений оказалось большим на северном склоне (табл. 4). Причем на обоих склонах оно увеличивается от верхней части склонов к нижней.
Таблица 4. – Содержание нитратного азота (N-NO3)
в слое почвы 0-40 см, мг/кг почвы (среднее за 3 года)
| Часть склона | Срок определения | ||||
| май | июнь | июль | август | сентябрь | |
| южный склон | |||||
| верхняя | 2,39 | 3,50 | 3,26 | 2,20 | 1,52 |
| средняя | 2,70 | 4,19 | 3,75 | 2,43 | 1,81 |
| нижняя | 3,64 | 5,10 | 3,84 | 2,66 | 2,00 |
| НСР05 | 0,05 | 0,08 | 0,05 | 0,05 | 0,08 |
| северный склон | |||||
| верхняя | 3,22 | 4,24 | 3,68 | 2,43 | 1,71 |
| средняя | 3,27 | 4,49 | 3,72 | 2,78 | 1,91 |
| нижняя | 3,97 | 5,10 | 4,03 | 3,09 | 2,17 |
| НСР05 | 0,07 | 0,08 | 0,05 | 0,05 | 0,08 |
Максимальное содержание нитратного азота отмечается в конце июня, в дальнейшем на обоих склонах наблюдалось устойчивое его снижение. Изменения в содержании нитратного азота в течение вегетационного периода связано с различной динамикой прогревания и влажности почвы, которая и обеспечивала интенсивность микробиологических процессов. Этим и объясняется повышение содержания нитратного азота от первого срока определения ко второму. В литературе имеются указания на наличие тесной связи между температурой почвы и процессом нитрификации (Угаров, 1965; Мальцев, 1965).
Таким образом, содержание нитратного азота в черноземной почве зависит не только от возделываемых культур севооборота, но и в значительной мере от экспозиции склона и её частей.
Засоренность посевов. Большой интерес представляет состояние засоренности посевов культур севооборота в зависимости от экспозиции склона (рис.6). В среднем за 3 года наиболее высокой засоренностью в фазу
Рисунок 6. - Засоренность культур севооборота, шт/м2
(среднее по севообороту)
кущения культур севооборота выделяется нижняя часть северного склона. На средней и верхней частях количество сорной растительности существенно ниже (на 14,6 и 32,4% соответственно).
На южном склоне засоренность меньше, чем на северном - на 21,1% в нижней части, на 14,3% в средней и в верхней части – на 9,7%.
При определении количества сорной растительности перед уборкой выявлено их снижение на обоих склонах. Однако по рассматриваемым частям сорняков было больше на северном склоне.
Целлюлозоразрушающая активность почвы. Показателем общей биологической активности почвы непосредственно в природе является деятельность целлюлозоразрушающих микроорганизмов, определяемая степенью распада и убыли сухой массы льняной ткани, выдержанной в почве определенный период времени (Востров, Петрова, 1961; Тихомирова, Святская, 1972).
Нами в 4-польном зернопаровом севообороте рассмотрена целлюлозолитическая активность черноземной почвы на различных частях склонов.
Наиболее высокие значения разложения льняного полотна за 4 экспозиции в среднем за два года наблюдений получены на северном склоне (рис.7). Лучшая целлюлозоразрушающая активность на обоих склонах отмечена в их нижней части. Разница в убыли льняного полотна между склонами в нижней части достигала 2,0%, в средней – 4,5, в верхней – 4,3%.
Рисунок 7. – Целлюлозоразрушающая активность почвы,
% убыли льняного полотна от исходной массы (за 4 экспозиции)
Таким образом, почва северного склона отличается лучшей целлюлозоразрушающей активностью, чем южный, а наиболее высокая интенсивность разложения льняного полотна отмечается в нижних частях склонов.
5. Урожайность культур и продуктивность севооборота
Полевая всхожесть культур севооборота. Склоновые земли существенно отличаются от равнинных по своим параметрам в зависимости от экспозиции и крутизны. В частности, на это указывает результаты определения полевой всхожести на северном и южном склонах (табл. 5).
Таблица 5. – Полевая всхожесть семян зерновых культур на склонах разной экспозиции, %
| Часть склона | 2010 г. | 2011 г. | 2012 г. | Среднее |
| южный склон | ||||
| верхняя | 45,2 | 45,8 | 49,6 | 46,9 |
| средняя | 52,4 | 48,7 | 54,0 | 51,7 |
| нижняя | 60,0 | 57,3 | 55,1 | 57,5 |
| НСР05 | 2,6 | 7,8 | 3,8 | |
| северный склон | ||||
| верхняя | 54,8 | 55,1 | 52,0 | 54,0 |
| средняя | 59,2 | 57,3 | 55,3 | 57,3 |
| нижняя | 64,4 | 61,8 | 59,3 | 61,8 |
| НСР05 | 2,5 | 2,5 | 3,3 | |
Средние значения полевой всхожести зерновых культур показывают превышение северного склона по этому показателю. Так, если на южном склоне от верхней части к нижней полевая всхожесть изменяется от 46,9 до 57,5%, то на северном – от 54,0 до 61,8%.
Влияние экспозиции и частей склонов на урожайность культур и продуктивность севооборота. Сложившиеся на разных склонах и их частях условия роста и развития культур севооборота обеспечили различные уровни урожайности зерна и зеленой массы (табл.6).
Таблица 6. – Урожайность культур и продуктивность севооборота
| Часть склона | Культура севооборота | Урожай- ность зерновых культур, ц/га | Продуктивность севооборота, ц/га | ||||
| пшеница | овес | овес на з/м | выход зерна | к.ед. | з.ед | ||
| южный склон | |||||||
| верхняя | 16,6 | 24,5 | 79,0 | 20,6 | 10,3 | 16,4 | 15,2 |
| средняя | 18,9 | 26,0 | 91,4 | 22,5 | 11,2 | 18,2 | 16,8 |
| нижняя | 23,1 | 29,0 | 94,7 | 26,1 | 13,0 | 20,6 | 19,1 |
| НСР05 | 2,0 | 1,6 | 9,1 | ||||
| северный склон | |||||||
| верхняя | 23,6 | 27,1 | 82,7 | 25,4 | 12,7 | 19,5 | 18,3 |
| средняя | 26,0 | 29,0 | 92,8 | 27,5 | 13,8 | 21,5 | 20,0 |
| нижняя | 33,0 | 30,3 | 96,9 | 31,7 | 15,8 | 24,4 | 22,7 |
| НСР05 | 1,3 | 1,8 | 7,1 | ||||
В годы исследований более высокий урожай по всем культурам севооборота получен на северном склоне. Так, урожайность зерна яровой пшеницы здесь наибольшей оказалась в нижней части, где превышение относительно южного склона составило 42,9%, а в верхней и средней части соответственно 42,2 и 37,6%.
Урожайность овса на зерно на северном склоне также превосходит её величины на южном, но разница существенно ниже, чем на яровой пшенице. Так, в нижней части склонов она составила 4,5%, в средней – 11,5% и в верхней – 10,6%.
Превышение северного склона над южным отмечено и по урожайности зеленой массы овса. При перемещении от верхней части к нижней на южном склоне урожайность зеленой массы повышалась на 19,9%, а северном – на 17,2%.
Определение корреляционных связей между урожайностью культур севооборота и агрономическими свойствами почвы показало следующее:
- зависимость урожайности яровой пшеницы и влажности почвы в слое 0-20 см, содержанием нитратного азота и полевой всхожестью семян – сильная (r=0,87; r=0,96; r=0,90 соответственно), с влажностью почвы в слое 0-50 см и засоренностью посевов в фазу кущения – средняя (r=0,39; r=0,58 соответственно);
- зависимость урожайности овса на зерно и влажности почвы в слое 0-20 см, содержанием нитратного азота и полевой всхожестью семян – сильная (r=0,81; r=0,99; r=0,93 соответственно), с влажностью почвы в слое 0-50 см и засоренностью посевов в фазу кущения – средняя (r=0,46; r=0,58 соответственно);
- зависимость урожайности овса на зеленую массу и влажности почвы в слое 0-20 см, содержанием нитратного азота и полевой всхожестью семян – сильная (r=0,91; r=0,95; r=0,97 соответственно), с влажностью почвы в слое 0-50 см и засоренностью посевов в фазу кущения – средняя (r=0,42; r=0,43 соответственно).
При рассмотрении данных по продуктивности севооборота в зависимости от экспозиции склона и их частей прослеживается та же картина, что и по урожайности культур севооборота и средней урожайности зерна. Выход зерна в севообороте от верхней к нижней части на южном склоне повышается на 26,2, на северном – на 24,4%, кормовых единиц соответственно на 25,6 и на 25,1%, а зерновых единиц – 25,7 и 24,0% соответственно.
Таким образом, культуры севооборота в степной зоне Бурятии урожайнее на северном склоне. Более высокая урожайность культур и продуктивность севооборота по склонам отмечаются в их нижней части.
Качество зерна яровой пшеницы. Нами проведено определение некоторых показателей качества зерна яровой пшеницы в зависимости от экспозиции склона и её частей. Получены данные, показывающие достаточно заметное их влияние на качество зерна (табл. 7). Масса 1000 зерен по частям склона изменялась на южном от 38,9 до 41,0 г, а на северном от 37,8 до 41,1 г.
Важным показателем качества зерна яровой пшеницы является его натура. На южном склоне натура зерна составила 772-792 г/л, т.е. отвечает требованиям на сильную пшеницу. Аналогичная картина в натурном весе зерна отмечается и на северном склоне.
Не менее важным показателем физических свойств зерна яровой пшеницы является его стекловидность. Отмечается снижение стекловидности от верхней к нижней части склонов. На всех частях северного склона получено зерно менее стекловидное по сравнению с южным склоном.
Таблица 7. - Качество зерна яровой пшеницы
| Часть склона | Показатель | ||||
| масса 1000 зерен, г | натура, г/л | cтекловид-ность, % | белок, % | клейко-вина, % | |
| южный склон | |||||
| верхняя | 41,0 | 792 | 84,4 | 14,8 | 33,7 |
| средняя | 40,3 | 789 | 81,3 | 14,5 | 32,8 |
| нижняя | 38,9 | 772 | 80,2 | 14,4 | 31,7 |
| НСР05 | 2,4 | 12,1 | 1,8 | 0,3 | 0,3 |
| северный склон | |||||
| верхняя | 41,1 | 799 | 82,5 | 14,4 | 32,6 |
| средняя | 40,1 | 789 | 80,6 | 14,1 | 31,7 |
| нижняя | 37,8 | 767 | 78,1 | 13,6 | 30,9 |
| НСР05 | 2,3 | 7,9 | 1,4 | 0,2 | 0,5 |
В наших исследованиях зерно яровой пшеницы имело хорошее содержание белка. Максимальное содержание белка отмечено в верхней части южного склона – 14,8%, а наименьшее в нижней части северного -13,6%.
Содержание клейковины на всех частях склонов отвечает требованиям на сильные пшеницы (28% и выше). В основании склонов содержание клейковины ниже, чем на других частях.
Корреляция между урожайностью зерна яровой пшеницы и её натурой и стекловидностью – сильная (r=0,82; r=0,85), массой 1000 зерен – средняя (r=0,51). Зависимость содержания клейковины от стекловидности зерна и натуры – сильная (r=0,76; r=0,96 соответственно), а белковость зерна яровой пшеницы имеет сильную связь с массой 1000 зерен и натурой (r=0,78; r= 0,84 соответственно), а слабую – со стекловидностью (r=0,17).
Таким образом, на южном склоне зерно яровой пшеницы имеет лучшее качество по сравнению с северным. Условия для получения более качественного зерна яровой пшеницы складываются в верхней и средней частях обоих склонов.
Экономическая эффективность севооборота. Для характеристики эффективности севооборота на склонах различных экспозиций и ее частях определена его экономическая оценка (табл.8).
Наибольший выход кормовых единиц получен в нижней части северного склона – 24,4 ц/га, а наименьший - в верхней части южного склона 16,4 ц/га. При этом уровень рентабельности соответственно составил 141,4% и 62,2%.
Таблица 8. - Экономическая эффективность 4-х польного зернопарового севооборота пар чистый-пшеница-овес-овес на зеленую массу
| Часть склона | Выход к.ед, ц/га севооб. площади | Стоимость продукции, руб./га | Прямые затраты, руб./га | Условно чистый доход, руб./га | Себестои-мость 1 т к.ед, руб. | Рента- бель- ность, % |
| южный склон | ||||||
| верхняя | 16,4 | 6560 | 4043 | 2517 | 2465 | 62,2 |
| средняя | 18,2 | 7280 | 4043 | 3237 | 2209 | 80,1 |
| нижняя | 20,6 | 8240 | 4043 | 4197 | 1963 | 103,8 |
| северный склон | ||||||
| верхняя | 19,5 | 7800 | 4043 | 3757 | 2073 | 92,9 |
| средняя | 21,5 | 8600 | 4043 | 4557 | 1880 | 112,7 |
| нижняя | 24,4 | 9760 | 4043 | 5717 | 1656 | 141,4 |
Таким образом, на черноземе степной зоны Бурятии лучшие показатели экономической эффективности 4-польный зернопаровой севооборот имеет в нижней части северного склона.
Выводы
- Профили чернозема мучнисто-карбонатного на обоих склонах (на южном и северном) отличаются небольшой мощностью гумусового горизонта (в пределах 16-28 см), среднесуглинистым и суглинистым гранулометрическим составом. Почвы склонов более гумусированы в их нижней и средней частях.
- На обоих склонах содержание агрономически ценной фракции повышается от верхней части к нижней. Лучшие значения коэффициента структурности почвы получены на северном склоне на всех её частях. Плотность чернозема обыкновенного мучнисто-карбонатного в слое 0-20 см находится в пределах оптимального значения для зерновых культур.
- В среднем за вегетационный период в верхней части южного склона на глубине 20 см температура почвы на 0,9° выше, чем на северном, а в средней и нижней части соответственно на 0,6° и 0,5°С. В течение всего вегетационного периода северный склон содержит влаги больше, чем южный.
- По засоренности культур севооборота выделяется северный склон. На обоих склонах более высокое количество сорной растительности отмечается в нижних частях. Почва северного склона имеет лучшую целлюлозоразрушающую активность, чем южный, и наиболее высокая интенсивность разложения льняного полотна установлена на нижних частях склонов.
- Полевая всхожесть семян зерновых культур в годы исследований на южном склоне составила 46,9-57,5%, а на северном – 54,0-61,8%. В верхней части склонов этот показатель варьирует в пределах 46,9-54,0%, в средней – 51,7-57,3 и в нижней – 57,5-61,8%.
- Более высокая урожайность зерновых культур (26,1 ц/га - на южном, 31,7 ц/га - на северном) и продуктивность севооборота по склонам (20,6 и 24,4 ц.к.ед. соответственно) отмечаются в их нижней части. Лучшее по качеству зерно яровой пшеницы формируется в верхних частях обоих склонов.
- На черноземе степной зоны Бурятии лучшие показатели экономической эффективности 4-польного зернопарового севооборота получены на северном склоне. Рентабельность производства продукции севооборота на южном склоне от верхней части к нижней повышается от 62,2 до 103,8%, на северном склоне – от 92,9 до 141,4%.
Предложения производству
- Размещение севооборотов необходимо проводить дифференцированно в зависимости от частей склонов: верхней, средней и нижней, принимая во внимание отличные условия роста и развития сельскохозяйственных культур, складывающихся на них.
- В условиях степной зоны Бурятии на склоновых землях с черноземами для получения устойчивых урожаев культур рекомендуется размещать севообороты в их нижних частях.
Список публикаций по теме диссертации
- Батудаев А.П. Экономическая эффективность полевого севооборота на различных частях склона /А.П. Батудаев, Е.Э. Куклина – Вестник БГСХА, №4, 2012. – С.23-26.
- Куклина Е.Э. Гидротермические показатели склоновых агроландшафтов в условиях черноземных почв степной зоны Бурятии и их влияние на урожайность зерновых культур в севообороте /Е.Э. Куклина, А.П. Батудаев, О.А. Алтаева //Мат-лы м/н научн-практ. конфер. к 60-летию агрономического факультета БГСХА им. В.Р.Филиппова – Улан-Удэ, 2012. –С.53-58.
- Куклина Е.Э. Влияние склоновых агроландшафтов на урожайность культур и продуктивность полевого севооборота в степной зоне Бурятии /Е.Э. Куклина, А.П. Батудаев //Мат-лы м/н научно-практической конфер. «Вавиловские чтения – 2012» - Саратов, 2012.- С.40-41.
