ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Как показал опыт мирового земледелия, проблемы создания эффективного конкурентоспособного сельского хозяйства не могут решаться без активного участия науки.
По словам академика А.Н.Кашганова: «Российское земледелие на данном этапе переживает очень сложный период. Проводимая земельная реформа, переход от плановой колхозно-совхозной к рыночной многоукладной системе в сельском хозяйстве, к сожалению, сопровождаются ошибочными действиями, болезненными процессами и негативными явлениями в землепользовании, землеустройстве, ведении земледелия. В условиях дороговизны удобрений, средств защиты растений и других материалов повышения плодородия почвы особое значение приобретает применение выверенных наукой и многолетней практикой, не требующих больших затрат, доступных практически каждому хозяйству методов ведения земледелия».
(к Современные системы земледелия наряду с рациональным высоко-
производительным использованием земли, повышением ее плодородия должны обеспечить устойчивое получение в конкретных природных и экономических условиях наибольшего количества сельскохозяйственной продукции высокого качества с каждого гектара при наименьших затратах труда и средств на единицу продукции. гт При освоении зональных систем земледелия значительная роль отво-
дится проблеме оптимизации физических свойств почвы, от которых зависят водный, воздушный и питательный режимы, а в конечном итоге уровень урожайности сельскохозяйственных культур. Последнее обусловлено тем, что, во-первых, механическая обработка является одним из основных факторов регулирования гумусового баланса почв, агрофизических, биологиче-1т ских, агрохимических свойств, и в целом плодородия. Во-вторых, обработка
i почвы — самый энергоемкий и дорогостоящий прием, на выполнение которо-
го приходится около 40% энергетических и 25% трудовых затрат.
В связи с этим разработка более экономичных шчвозащитных вяа-госберегающих систем обработки почвы и отдельных ее приемов, применительно к технологиям возделывания различных сельскохозяйственных культур в севооборотах, является чрезвычайно актуальной и имеет первостепенное значение.
Всесторонний анализ проблемы ресурсосбережения и прежде всего в системе обработки почвы свидетельствует о необходимости проведения глу-' боких исследований в этом направлении, в основу которых должны быть положены принципы адаптации приемов и методов к природным особенностям региона и рациональное использование энергетических ресурсов. В совокупности такие технологии должны обеспечить устойчивое производство продуктов земледелия, исключить снижение плодородия почв исследуемого региона и ухудшения экологической ситуации, обусловленной проявлением процессов эрозии, дефляции и утраты энергетических ресурсов почвы.
Цель и задачи исследований. Разработать и научно обосновать технологию основной обработки каштановых почв Нижнего Поволжья в зерно-паровом севообороте на принципах ресурсосбережения и адаптации к природным условиям, обеспечивающую устойчивое производство основных сельскохозяйственных культур при стабильном уровне плодородия почв и экологической ситуации. N
Поставленная цель вызвала необходимость решения следующих задач:
- Изучить различные способы и глубину основной обработки светло-каштановых и каштановых почв под пар. Выявить и исследовать их влияние на динамику почвенных процессов, определяющих физические, водно-'" физические и биологические свойства почв;
\i - Разработать теоретические основы и практические методы рацио-
нального использования влаги в пару на основе влагосберегающих способов основной обработки почвы и уходных работ;
- Исследовать и обосновать эффективность использования орудий с принципиально новыми рабочими органами при основной обработке и в период уходных работ за паровым полем;
- Изучить влияние изучаемых приемов и методов обработки почвы на рост, развитие и урожайность озимой пшеницы, ячменя и кукурузы, основных зерновых культур Нижнего Поволжья;
" : Дать комплексную агробиологическую и экономическую оценку
изучаемых приемов как факторам ресурсосбережения в исследуемом регионе.
Научная новизна исследований. Научная новизна и значимость проведенных исследований заключается в том, что впервые для каштановых почв Нижнего Поволжья изучены различные ресурсосберегающие способы и
\% глубины основной обработки почвы под озимую пшеницу по пару, в том числе принципиально новыми орудиями с ножевыми рабочими органами, а также под кукурузу на зерно в зернопаровом севообороте.
Установлено влияние изучаемых факторов на динамику агрофизических свойств почвы, формирование испаряющей и дефляционной поверхности, а также режима накопления и рационального использования доступной
(ш - влаги в процессе вегетации возделываемых культур.
На основании теоретических, тюлевых и лабораторных исследований разработаны основные направления оптимизации агрофизических показателей почвы, режима влагообеспеченности и минерального питания растений, разработана концепция и система ресурсосбережения при обработке каштановых почв исследуемого региона.
^ Установлена корреляционная связь между водным, воздушным и
пищевым режимами с ростом, развитием и урожайностью культур. Доказана
л
U
ведущая роль в деле ресурсовлагосбережения мелких обработок каштановой почвы.
Рекомендуемым для внедрения приемам дана комплексная агробиологическая и эколого-энергетичеекая оценка на основе изучения физических, водно-физических и других свойств почвы в тесной взаимосвязи с ростом, развитием и урожайностью возделываемых культур.
Основные положения, выносимые на защиту:
- способы основной обработки под пар светло-каштановых и каштановых почв Нижнего Поволжья, а также уходньгх механизированных работ за
" паром, в том числе орудиями с принципиально новыми рабочими органами;
- динамика почвенных процессов, обусловливающих максимальное накопление и рациональное использование доступной влаги и энергетических ресурсов, а также сохранение плодородия почв исследуемого региона;
- особенности роста, развития и урожайности сельскохозяйственных культур при различных приемах основной обработки каштановых почв под
^ пар;
- экономическая и эколого-энергетичеекая оценка приемов и методов основной обработки и уходных работ за паровым полем в зоне каштановых почв Нижнего Поволжья.
Практическая ценность. Практическая ценность работы состоит в создании высокоэкономичной, ресурсосберегающей обработки почвы под /ф озимую пшеницу по пару и по непаровым предшественникам, а также под кукурузу на зерно и яровые зерновые культуры.
Основанная на современном уровне энерговооруженности, серийно выпускаемых и впервые разработанных почвообрабатывающих орудях, она нашла широкое распространение в условиях производства, где обеспечивает устойчивую урожайность озимой пшеницы, ярового ячменя и кукурузы. " Исследования проводились в соответствии с региональной програм-
мой 04.01.01 «Провести исследования и выявить условия максимальной эф-
11
фективности парозернового звена в системе сухого земледелия в степном аг-роландшафте».
Основные результаты исследования внедрены на площади более 10,0 тыс. га в хозяйствах Волгоградской области (Городищенский и Октябрьский районы), а также в республике Калмыкия в подзоне каштановых почв.
Результаты экспериментальных исследований использовались при разработке концепции развития сухого земледелия Волгоградской области на ландшафтно-экологической основе до 2010 года и концепции развития АПК Волгоградской области до 2015 года.
^ Апробация работы. Основные положения диссертации докладыва-
лись на Международной научно-практической конференции «Проблемы АПК», посвященной 60-летию Победы под Сталинградом. Волгоград — 2003 г. На научно-практических конференциях Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии за период с 1997 по 2002 гг., а также на научных конференциях молодых ученых в г. Волгограде в течение 1990-1998гт. (к По материалам диссертации опубликовано более 50 печатных работ, в
которых отражено основное содержание диссертации, в том числе в рецензируемых печатных изданиях 8 работ. Общий объем публикаций соискателя 18 печатных листов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. Изложена на 380 страницах (л машинописного текста, в том числе основного 256 страниц. Включает 16 ри-сунков, 96 таблиц и 83 приложения. Библиография включает 419 наименований, в том числе 16 иностранных авторов.
Личный вклад автора. Диссертация является результатом обобщения многолетних полевых и лабораторных исследований автора, которые проводились им лично с 1987 по 2003 годы в ОПХ «Новожизненское» Горо-- дищенского, в совхозе «Верхнебузиновский» Клетского и в крестьянском хо-
V
\
12
зяйстве «Колос-П» Октябрьского районов Волгоградской области. Руководителем и ответственный исполнителем этой работы является автор.
Определение направления исследований, разработка схем опытов, методики исследований и анализов, производственная проверка, а также выводы и предложения производству выполнены лично автором.
Общая доля автора в научно-исследовательской работе по теме диссертации составляет 80%.
Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.М.Жидкову, кандидатам сельскохозяйственных наук А.И.Коротичу и А.К.Журбенко за ценные советы и помощь в проведении исследований.
13
I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 К вопросу обработки черных паров
Известный российский земледелец Терентий Семенович Мальцев в свое время высказал мнение о том, что для правильного определения пути в лучшее будущее надо хорошо знать и анализировать прошлое, извлекать из опыта все полезное. Поэтому обратимся к истории земледельческой науки вообще и в Нижнем Поволжье в частности.
Т Сведения о возникновении чистых паров дошли до наших дней из
глубин далекого прошлого, когда они уже широко применялись в засушливых районах Римской империи (Вильяме В. Р., 1951; Соколов Н. С, 1938). Рассказы о применении паров обнаружены в трудах античных авторов Кантона, Варрона, Вергилия, Колумеллы.
Как отмечал А. В. Советов (1958), чистые пары проникли в Россию в XVII веке, в период широкого развития трехпольного хозяйствования с одним полем пара. В 80-е годы девятнадцатого века они становятся объектом научных исследований. С тех пор и до настоящего времени изучаются отдельные виды чистого пара - черного, раннего, позднего. Значительные преимущества черных паров перед остальными видами подчеркивались с начала формирования агрономической науки в России. Так, еще в XVIII веке один из первых русских агрономов И. М. Комов в монографии «О земледелии» ф (1788) писал: «Вспашка рекомендуется зяблевая, в том числе и под парянину (пар)». Впоследствии это неоднократно подтвердили в своих работах классики отечественной агрономии И.А. Стебут (1957), П.А. Костычев (1885), А.Г. Дояренко (1963).
П.А. Костычев в своем знаменитом «Учении о механической обработке почв» еще в 1885 году писал: «Русские хозяева работают при таких разно-*• образных условиях, что в приемах обработки земель существуют у нас большие различия; иногда наши приемы кажутся совсем неразумными с точки
имущественно составлялись руководства к механической обработке почв даже нашими русскими писателями. Без внимательного обсуждения нельзя, однако, наши приемы осуждать только по тому, что они не похожи на западноевропейские: поэтому мне приходилось при каждом сколько-нибудь оригинальном способе обработки старательно взвесить его выгоды и недостатки, применяясь к местным условиям, насколько они мне известны, и только после этого выразить о нем свое суждение. Живя на одном месте, хозяин научается обрабатывать свою землю, но все его познания в этом деле можно выра-
™ зить рядом правил, пригодных для данной земли и совсем не подходящих для Другой.
Главная цель механической обработки почв состоит в том, чтобы изменить ее механическое строение, то есть изменить расположение и связь ее частиц так, чтобы для культурных растений это изменение было возможно благоприятнее. Кроме того, при обработке имеется в виду как можно лучше истребить дикую растительность, чтобы устранить ее от конкуренции с культурными растениями и доставить последним возможность беспрепятственно развиваться».
Сравнивая между собой разные местности России по господствующим в них приемам обработки паровых полей, мы находим большие различия в этом отношении, и это неудивительно, так как хозяева разных мест ведут хозяйство при различных климатических условиях, имеют дело с почва-
(р ми разного рода, употребляют для обработки разные орудия, удобряют и не удобряют почву, все эти различия, несомненно, должны вызывать разницу и в способах обработки пара. Однако длительное время все усилия отечественной научной агрономии ввести черный пар были безуспешными из-за чрезвычайно низкой технической вооруженности мелкого крестьянского рутинного сельского хозяйства России. Позже решающим тормозом на пути к вне-
^ дрению черных и чистых паров служили недостаточная (зачастую искусственно заниженная) экономическая рентабельность этого приема земледелия и
15
шаблон в ведении сельского хозяйства. Лишь в последнее столетие этот тор-моз ликвидирован.
Внедрению черного пара, как наиболее совершенного приема борьбы с засухой, большое внимание уделяли И.А. Стебут (1958), Н.М. Тулайков (1933) и др.
А.Н. Шишкин (1876) утверждал, что внедрение черных паров на юге России является одним из важнейших средств борьбы с засухой. М. Краузе (1931) считал, что период пара — невидимого собирания и направления сил почвы, которые делают ее способной к новым усилиям, к новой созидатель-* ной работе. В задачу паровой обработки почвы, по мнению В.Р. Вильямса, входит восстановление почвенного плодородия, очищение поля от сорной растительности.
П.А. Костычев (1885) отмечал: «... Если на пару произрастают растения, то они способствуют сильнейшему высыханию почвы и при том в слоях глубоких, весьма важных для будущих озимых растений, в которых влажность восстанавливается только зимой».
Как хороший предшественник, чистые пары в настоящее время применяются в засушливых районах многих стран мира - США, Канаде, Индии, Австралии, Алжире, Тунисе, в странах Ближнего Востока и на Балканах (Соколов Н.С., 1959; Коваленко В.Г., 1970).
В США чистые пары имеют широкое распространение главным образом в западных полузасушливых штатах, где годовое количество осадков не (р превышает 500 мм. Самая большая их концентрация в штатах Северная Дакота и Монтана — 2,5-3,0 млн га.
Большое значение имеет глубина основной обработки, которая во многом зависит от типа почв, мощности пахотного горизонта, механического состава и других факторов. Подавляющее большинство авторов до последнего времени считало лучшей глубокую обработку. Сторонниками ее были W крупнейшие представители русской агрономической науки: В.В. Докучаев (1951), П.А. Костычев (1885), Д.И. Менделеев (1954), А.А. Измаильский
16
ч
(1949), КА. Тимирязев (1948), В. Р. Вильяме (1951). В работе «О борьбе с засухой», написанной в 1893 году, П.А. Костычев категорически выступил против мелкой пахоты, хотя считал, что нет никаких оснований для того, чтобы применять на черноземах вспашку более глубокую, чем на 16-20 см. А. А. Измаильский (1949) в классическом труде «Как высохла наша степь» указывает, что больше влаги накапливается и сохраняется в глубоко обработанных почвах. Другие же авторы, такие как И.Е. Овсинский (1909), В.Г. Ротмистров (1913), Э. Фолкнер (1959) выступали за мелкую обработку, обосновывая это тем, что почвы в естественном состоянии обладают высокой во-г до- и воздухопроницаемостью, а после поверхностного рыхления хорошо сохраняют воду и конденсируют ее в жаркое время из воздуха, проникающего во взрыхленный слой почвы. Благоприятное сочетание тепла и влаги в почве способствует лучшему развитию полезной микрофлоры, улучшает пищевой режим. И.А.Стебут (1958) высказал такую мысль: «Вообще я считаю возможным высказаться пока решительно за более мелкую обработку поля... И это на том основании, что наши озимые злаки не требуют вовсе глубокого разрыхления под них земли; а между тем, глубокой вспашкой в течение лета напрасно расходуется влага, запасенная почвой на несколько большей глубине».
Нельзя не обратить внимание и на высказывание Д.Н. Прянишникова (1963) по поводу нашумевшей в то время системы обработки почвы, разработанной И.Е.Овсинским (1909): «...Если новая система земледелия гремит (р тем, что всюду рекомендует одну мелкую вспашку, то столь же неправильно было бы считать всюду пригодной глубокую вспашку. Старая истина гласит, что всякий прием хорош на своем месте, при подходящих условиях».
Опыты, проведенные в степных районах нашей страны, показали нецелесообразность обработки почвы под черный пар на глубину более чем 20-22 см (Григорьев М.А., 1958; Сидоров М.И., Ванькович Г.Н., 1958; Артемен-г# ко П.В., Кулина Е.Н., 1959; Борисоник З.Б., Яницкий В.И., 1959).
Немаловажное значение имеет и вид обработки. Трудами П.А. Косты-
17
чева (1951), А.Г. Дояренко (1966) и других выдающихся русских ученых в конце XIV и начале XX столетия были определены основные теоретические положения, послужившие базой для разработки системы основной, весенне-летней паровой и предпосевной обработок почвы. Требования к ним были наиболее четко сформулированы В.Р. Вильямсом, и многие годы с небольшими изменениями они оставались господствующими до 50-х годов нынешнего века.
Первенствующее значение В.Р. Вильяме (1951) придавал структуре и культурной вспашке почвы. Он считал, что верхний (0-10 см) слой почвы в течение летнего сезона утрачивает агрономически ценную структуру, из-за чего его плодородие резко снижается. Чтобы восстановить прежнее состояние почвы, рекомендовалось поменять местами ее верхний и нижний горизонты, а это достигается культурной вспашкой, то есть пахотой плугом с предплужником. Культурная вспашка многие десятилетия настойчиво внедрялась в производство. Долгое время она была основным видом обработки почвы, хотя поиски возможной замены ее мелкими и безотвальными обра-* ботками не прекращались.
Поверхностную безотвальную обработку культиваторами-экстирпаторами применял и широко пропагандировал в России Е.И. Овсинский (1909). Теоретическое кредо Овсинского: «... Верхний слой почвы при обработке надо оставлять наверху, чтобы на поверхности почвы из органических остатков, в обилии находящихся именно в верхнем слое, образовался слой, бога-(р тый перегноем, который с одной стороны обеспечивает атмосфере, а вместе с нею и водяным парам, доступ внутрь почвы, с другой - усиливает поглоща-тельную способность почвы, что является главной задачей обработки».
Обработка пара по методу Овсинского начиналась сразу же после
уборки предшествующих культур экстирпатором на глубину около 5 см.
Весной и летом следующего года обработки продолжались по мере появле-
W ния сорняков примерно на эту же глубину. При такой системе обработки
урожай, по его данным, превышал урожай по отвальному пару в засушливые |
