Научно-практическое обоснование совершенствования технологии возделывания и направлений использования ярового рапса на серых лесных почвах Нечерноземной зоны России тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.01, кандидат наук Стародубцев Василий Викторович

• Стародубцев Василий Викторович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Стародубцев Василий Викторович

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Особенности распространения и использования культуры рапса

1.2. Агробиологические особенности ярового рапса

1.3. Особенности селекции рапса и характеристика сортов и гибридов, используемых в исследованиях

1.4.Влияние элементов технологии возделывания на продуктивность ярового рапса

2. МЕСТО, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Агроклиматическая характеристика района проведения исследований

2.2. Метеорологические условия проведения исследований

2.3. Характеристика почвы опытного участка

2.4. Схема и агротехнические условия проведения полевых исследований

2.5. Методика наблюдений и исследований

3.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯРОВОГО РАПСА В КАЧЕСТВЕ ПАРОЗАНИМАЮЩЕЙ КУЛЬТУРЫ ПОД ОЗИМУЮ ПШЕНИЦУ

3.1. Агрофизические свойства почвы

3.2. Влажность почвы и другие показатели водообеспечености культурных

растений

З.З.Засорённость посевов озимой пшеницы

3.4. Биологическая активность почвы

3.5. Баланс гумуса серой лесной почвы в полевом опыте

3.6.Урожайность ярового рапса и озимой пшеницы

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯРОВОГО РАПСА В КАЧЕСТВЕ ПОЖНИВНОЙ КУЛЬТУРЫ

4.1.Агрофизические свойства почвы

4.2. Влажность почвы и другие показатели водообеспеченности культурных

растений

4.3.3асорённость посевов ячменя

4.4. Биологическая активность почвы

4.5.Баланс гумуса почвы

4.6.Урожайность ярового рапса и ячменя

5. ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯРОВОГО РАПСА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СРОКОВ ПОСЕВА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ВЫВОДЫ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научно-практическое обоснование совершенствования технологии возделывания и направлений использования ярового рапса на серых лесных почвах Нечерноземной зоны России»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В современных условиях развития перед агропромышленным комплексом (АПК) России как никогда остро стоит вопрос об импортозамещении продуктов питания, сельскохозяйственного сырья, оборудования, техники, средств защиты растений и прочих компонентов сельскохозяйственного производства и переработки продукции. Страна должна быть надёжно обеспечена всем необходимым для устойчивого, поступательного развития АПК, а население России - иметь весь необходимый спектр продукции сельскохозяйственного производства.

В решении поставленных задач Нечернозёмная зона России должна играть весьма важную роль, поскольку именно на ее территории проживает около 40 % населения страны и имеются крупные промышленные предприятия и перерабатывающие комплексы. Вместе с тем в последние десятилетия здесь допущен ряд негативных явлений, сдерживающих развитие сельскохозяйственного комплекса: значительная часть пахотных земель заброшена, сокращены посевные площади, снижено поголовье скота, плодородие обрабатываемых почв резко упало и продолжает снижаться. Во многих хозяйствах при возделывании сельскохозяйственных культур и ведении животноводства не учитывается влияние антропогенного воздействия на биоценоз, применяемые технологии не учитывают вопросы воспроизводства почвенного плодородия.

В настоящее время в Рязанской области увеличиваются посевные площади под перспективными культурами, которым ранее уделялось весьма незначительное внимание. В то же время технологии их возделывания в специфических условиях южной части Нечернозёмной зоны недостаточно проработаны, различные направления их использования изучены в малой степени, отдельные приёмы и методы требуют научного и практического обоснования [18]. В наших исследованиях такой перспективной культурой являлся яровой рапс. Эта культура в условиях Рязанской области может быть использована в самых разных направлениях - яровой рапс можно возделывать на семена для получения растительного масла высо-

кого качества, а зелёную массу - использовать на корм скоту или заделывать в почву как сидеральное удобрение. Он может размещаться на полях севооборота как основная, парозанимающая или промежуточная культура.

Перспективам возделывания ярового рапса в Нечернозёмной зоне в последние годы посвящено достаточно большое количество научных исследований, однако ведутся они в самых разных, узких направлениях, комплексное же изучение всего спектра возможностей этой культуры в научной литературе весьма незначительно. В связи с этим исследования, направленные на комплексное изучение и разработку эффективных приёмов возделывания ярового рапса при его использовании на семена, зелёный корм и сидерат в основных, парозанимающих и промежуточных посевах в звене севооборота под озимые и яровые зерновые культуры, являются весьма актуальными.

Рапс сегодня переживает свое второе рождение. И это неудивительно, так как экономическое значение рапса и продуктов его переработки трудно переоценить [13,15,76]. В России на сегодняшний день имеются все ресурсы для производства рапса. Однако сельхозтоваропроизводителям нужно всегда помнить, что рапс - культура интенсивного типа, она требует от агронома большого внимания и технологического опыта [89,161].

Разработка современных систем удобрений предполагает максимально полное удовлетворение потребностей капустных в макро- и микроэлементах на основе комплексной оценки содержания элементов минерального питания в почве и потребления их растениями. Природно-климатические, агро- и биоэкологические факторы, а также социально-экономическая ситуация позволяют увеличить площади под рапсом в России в среднесрочной перспективе до 3 млн., а в дальнейшем -и до 5-6 млн. га. Расчеты показывают, что в общей посевной площади на долю масличных культур в нашей стране должно приходиться 15% [11,12]. В среднесрочной перспективе площади посевов рапса в России можно довести и до 5-7 млн. га путем расширения посевов ярового и озимого рапса в Российской Федерации и обеспечения предприятий качественным семенным материалом высокопродуктивных сортов [16].

В последние годы в Рязанской области и соседних регионах масличных культур высевается недостаточно. Посевная площадь рапса ярового в Рязанской области в 2013 г. составила 35 тыс. га, в 2015 г. - 76 тыс. га. Средняя урожайность -около 17 ц/га. Одним из условий повышения продуктивности капустных культур в южной части Нечерноземной зоны является научное и экспериментальное обоснование агротехнических приемов ее возделывания.

В настоящее время во всех странах мира параллельно с интенсивными и традиционными системами земледелия развивается альтернативное земледелие (биодинамическое, органо-биологическое, органическое, биологическое, экологическое). По мнению И.В.Смертенкова, М.М. Крючкова (2016), вместе с тем все виды традиционных систем земледелия, учитывая диспаритет цен на продаваемую и покупаемую продукцию сельских товаропроизводителей, отсутствие устойчивого рынка сбыта и усиливающегося антропогенного воздействия на агро-ценоз, не смогут успешно развиваться без использования в своей структуре элементов биологизации, применение которых позволяет получать высокие и устойчивые урожаи с хорошим качеством производимой продукции, при этом обеспечивая сохранение, а в отдельных случаях даже повышение плодородия почвы [143].

Исследования, проведенные на рапсовых полях хозяйств южной части Нечерноземной зоны, показали высокую эффективность использования культуры на различные цели, а также инновационной производственной системы С!ваг/1вШ[7,10,14].

Дальнейший рост эффективности производства рапса как основной капустной масличной культуры в Нечерноземном регионе возможен за счет более широкого использования гербицидов и их смесей в качестве обязательного биологического и агротехнического приема борьбы с сорняками. В настоящее время большинство гербицидов недостаточно эффективны и характеризуются повышенной персистентностью в почве, а значит, представляют экологическую опасность для окружающей среды. Поэтому совершенствование химического метода борьбы должно идти не только по пути повышения их эффективности, но и сокращения

периода детоксикации и снижения негативного сопутствующего действия их на агроэкосистемы. Охрана и оздоровление окружающей среды без ущерба для природы превратились в проблему особой важности.

С внедрением новых сортов различной скороспелости в основных и промежуточных посевах, применением средств химизации совершенствование и дифференциация сроков посева, системы защиты растений являются актуальной задачей науки и практики. Наши исследования, нацеленные на повышение продуктивности культур на основе оптимизации технологии их возделывания, увеличения урожайности, энергетической и экономической эффективности производства, несомненно, актуальны.

Цель исследований - комплексное изучение направлений использования ярового рапса на серых лесных почвах в различных посевах как в качестве основной (на семена), так и промежуточной культуры (на зелёный корм и сидерат) в звене севооборота под яровые и озимые зерновые с разработкой эффективных приёмов предпосевной обработки при возделывании.

Задачи исследований:

1.Выявить влияние различных направлений использования ярового рапса на агрофизические, водные и биологические свойства серой лесной почвы, засорённость посевов и урожайность яровых и озимых зерновых культур и на этой основе обосновать наиболее эффективное использование ярового рапса.

2. Изучить действие различных направлений использования ярового рапса в качестве парозанимающей и промежуточной культуры и различных приёмов предпосевной обработки почвы под зерновые культуры на изменение баланса гумуса серой лесной почвы и выявить комплекс факторов, обеспечивающий бездефицитный баланс.

3. Оценить агробиологические и адаптационные возможности сортов и гибридов ярового рапса в зависимости от агротехнологических приемов.

4. Определить биохимический (в том числе жирнокислотный) состав семян рапса в зависимости от изучаемых факторов, провести экономическое обоснование рекомендуемых элементов технологий возделывания ярового рапса на семена.

Объект исследований - растения ярового рапса, озимой пшеницы и ячменя; серая лесная почва; сорные растения и биоценоз в целом.

Научная новизна исследования. Впервые в условиях Рязанской области проведено комплексное исследование различных направлений использования ярового рапса на серых лесных почвах в качестве основной культуры (на семена), парозанимающей под озимую пшеницу и промежуточной культуры (на зелёный корм и сидерат) под ячмень в звене севооборота, и на этом фоне выявлены наиболее эффективные приёмы предпосевной обработки почвы под зерновые культуры.

Доказана высокая эффективность применения комбинированного посевного агрегата в системе предпосевной обработки почвы как под озимую пшеницу, идущую по сидеральному пару, так и под ячмень, идущий по пожнивному яровому рапсу на сидерат.

Впервые в условиях южной части Нечерноземной зоны с целью увеличения производства и улучшения качественных характеристик ярового рапса разработаны и экспериментально обоснованы наиболее эффективные технологические приемы производства культуры: установлен оптимальный срок посева, выявлены наиболее продуктивные сорта и гибриды ярового рапса, сочетающие скороспелость, высокую масличность, высокое содержание незаменимых для человека жирных кислот.

Основные положения, выносимые на защиту:

1.Влияние различных направлений использования ярового рапса на засорённость посевов и урожайность яровых и озимых зерновых культур с обоснованием наиболее эффективного использования ярового рапса.

2. Действие различных направлений использования ярового рапса в качестве парозанимающей и промежуточной культуры с выявлением изменения баланса гумуса серой лесной почвы и комплекса факторов, обеспечивающий бездефицитный баланс.

3. Агробиологическая и адаптационная оценка сортов и гибридов ярового рапса в зависимости от агротехнологических приемов возделывания.

4. Биохимический состав семян в зависимости от изучаемых факторов, с экономическим обоснованием рекомендуемых элементов технологий возделывания ярового рапса на семена.

Апробация результатов работы и ее практическая значимость. Внедрение результатов исследований проводилось на полях агротехнологической опытной станции ФГБОУ ВО РГАТУ, ООО «СемионАгро» (230 га) Кораблинского района Рязанской области, ИП Глава КФХ Сафронов А.С. (23 га), ООО «Спасское» (153 га), ООО «АПК им. Стародубцева В.А.» (188 га) Новомосковского района Тульской области. Проведена биоэнергетическая и экономическая оценка возделывания рапса в зависимости от изучаемых факторов. Основные результаты исследований внедрены в хозяйствах Рязанской и Тульской областей.

Рекомендации и результаты исследований используются в качестве методических пособий в учебном процессе по курсу «Производство продукции растениеводства», «Технология производства экологически чистой продукции растениеводства», «Растениеводство» в Рязанском государственном агротехнологиче-ском университете имени П.А. Костычева с 2013 г. Исследования выполнялись в соответствии с программой научно-исследовательских работ ФГБОУ ВО РГАТУ.

В рамках тематики исследований соискателем в качестве соисполнителя получены и успешно выполнены гранты Министерства сельского хозяйства и продовольствия Рязанской области в 2012г., Министерства промышленности, инновационных и информационных технологий Рязанской области в 2012, 2013, 2014 гг.

Достоверность результатов исследований подтверждена:

- большим объемом экспериментальных данных, полученных в полевых и лабораторных исследованиях;

- научнообоснованной организацией полевых и лабораторных опытов.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы представлены и доложены на заседаниях кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства ФГБОУ ВО РГАТУ (2012-2014), кафедры агрономии и агротехнологий (2015, 2016); ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВО РГАТУ

(2011-2016); Международной конференции «Почвы Азербайджана: генезис, география, мелиорация, рациональное использование и экология» (Азербайджан, Баку - Габала, 2012); «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» (Москва- Рязань, 2012); Международной конференции «Научно-практические аспекты технологий возделывания переработки масличных культур» (Рязань, РГАТУ, 2013); Международной конференции «Инновационные технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства (Рязань, РГАТУ, 2014); Международной конференции «Техническое и кадровое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве» (Республика Беларусь, Минск, БГАТУ, 2014);66-й Международной научно-практической конференции «Аграрная наука как основа продовольственной безопасности региона» (Рязань, РГАТУ, 2015); Международной конференции «Научно-практические аспекты технологий возделывания и переработки масличных и эфиромасличных культур» (Рязань, РГАТУ, 2016).

Публикации результатов исследований. По результатам исследований опубликовано 11 научных и методических работ, в том числе 4 - в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 163 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав, включающих в себя 21 параграф, основных выводов и предложений производству, списка использованной литературы из 206 источников, в том числе 21 зарубежных авторов, содержит 33 таблицы, 14 рисунков и 24 приложений.

Личный вклад автора. Диссертация является результатом анализа и обобщения многолетних исследований автора за 2011-2014 гг., которые опубликованы в статьях, рекомендациях и научно-методических пособиях.

В проведении ряда полевых исследований и анализов участвовали сотрудники кафедр агрономии и агротехнологий; лесного дела, агрохимии и экологии, товароведения и экспертизы ФГБОУ ВО РГАТУ. Отдельные анализы совместно с автором провели сотрудники лаборатории ОАО «Веневский маслозавод», ООО

«Кубаньмасло-ЕМЗ» Тульской области. Общая доля исследований автора в научной работе, результаты которой вынесены на защиту, составила более 85 %.

Автор работы считает своим приятным долгом выразить искреннюю признательность за оказанную помощь и содействие в планировании и обсуждении результатов исследований научному руководителю доктору биологических наук, профессору Виноградову Дмитрию Валериевичу, кандидату сельскохозяйственных наук, доценту Кочеткову Григорию Григорьевичу, а также Вертелецкому Игорю Александровичу.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Особенности распространения и использования культуры рапса

Один из важных источников пополнения ресурсов растительного масла и кормового белка, а также резерв роста производства кормов - широкое внедрение рапса, ценнейшей масличной и кормовой культуры [4, 43].

Рапс очень часто отождествляется с другими крестоцветными масличными культурами - сурепицей и горчицей, цветущими, подобно рапсу, мелкими желтыми цветочками [188]. В России особенно часто рапс называли сурепицей и ре-паком, а под названием «рапс» возделывали горчицу и сурепицу [86]. За исключением некоторых стран Востока сурепица сколько-нибудь значительного распространения не имеет. В Европе она встречается как сорняк повсеместно, вплоть до Полярного круга; в Северной и Южной Америке, на севере Африки и в Азии - до 65° с. ш. В Европе рапс появился в XVI в., к середине XIX в. стал довольно распространенным, что было вызвано бурным развитием промышленности и спросом ее на технические масла для мыловарения, смазки, отопления и освещения и других целей [89,179].

Ко второй половине XIX в. относятся многочисленные попытки ввести у нас сурепицу в культуру, но конкурентом и победителем стал рапс, который был более урожаен, а с открытием новых сортов - более ценен. В дальнейшем сурепицу начали высевать в Новгородской, Воронежской, Казанской, Саратовской губерниях и в Крыму, изредка возделывали в Сибири. Площади посева культуры уже в 1870 г. достигли 25 тыс. га.

До недавнего времени яровой рапс являлся главной масличной культурой почти повсеместно. В 1940 г. его возделывали на площади более 90 тыс. га с урожайностью 8,8 ц/га. В пятидесятые годы резко возросли посевные площади подсолнечника, который стал основной масличной культурой.

В исследованиях А.А. Запрудского и О. С. Клочковой (2013) экологическое испытание видов рапса в различных регионах Российской Федерации показало, что в большинстве районов он дает урожайность в 15-20 ц/га. Учитывая, что се-

менная продуктивность рапса в южных и центральных областях Сибирского региона достаточно высока, предлагается высевать рапс до степной зоны. Возделывание озимого рапса в Центральной зоне России и Республике Беларусь затруднено вследствие вымерзания культуры [53].

Отметим, что рапс важная кормовая культура [108,122,125]. В связи с интенсивным развитием молочного скотоводства усложняется задача управления качеством используемых кормов на всех этапах - от посева культуры в поле до кормушки животного. Как утверждают ученые А.М. Лыков (2012), А.Д. Прудников (2006), А.Г.Прудникова (2004), одной из основных проблем остается их сбалансированность по протеину [80,120,121].

Содержание обменной энергии в рапсе в 1,7-2,0 раза больше, чем в зерновых, и в 1,3-1,7 раза - чем в бобовых. Белки рапса хорошо сбалансированы по аминокислотному составу, по содержанию лизина приближаются к сое, а по ме-тионину и цистину, кальцию и фосфору значительно превосходят ее. В кормлении сельскохозяйственных животных, в том числе птицы, используются как семена рапса, так и продукты его переработки - жмых, шрот и растительное масло [6,69,111,183].

По данным Т.А. Егоровой (2015) и М.О. Ибрагимова (2015), в семенах рапса количество жира достигает 40 %, сырого протеина - 23 %, клетчатки - 4 %, однако их включение в рационы кур ограничено в связи с плохой перевариваемостью оболочек семян и спецификой состава [43,56].

Таким образом, исходя из биологических особенностей ярового рапса возникает необходимость в рациональном размещении посевов культуры в зависимости от природно-климатических условий зоны нашей страны. Такое размещение уже сделано в странах, возделывающих рапс. Это хорошо видно на примере Канады. Яровой рапс здесь широко культивируется в южных районах. В Канаде рапс стал основной масличной культурой, а также высокодоходной благодаря выведению безэруковых сортов с низким содержанием глюкозинолатов и переводу производства и переработки культур на промышленную основу [191]. В Швеции возделыванием рапса начали заниматься с 1940 г. Урожайность семян ярового

рапса здесь колеблется от 20 до 25 ц/га. Масличные крестоцветные культуры в Швеции возделывают, главным образом, для получения семян с дальнейшей их переработкой на масло и шрот [179].

Расположенная в северном регионе Европы Финляндия успешно решает задачу самообеспеченности продукцией масличных культур. В настоящее время страна почти полностью покрывает внутренние потребности в растительных маслах за счет собственного производства и даже экспортирует их. Потребность в жмыхах и шротах удовлетворяется в значительной степени [187].

Производство рапса хорошо развивают в Германии [204]. Благодаря выведению новых сортов была резко расширена площадь посевов ярового рапса, значительно увеличилась урожайность культуры. Наибольшие посевы сконцентрированы на западе страны, почти 45 %.

По мнению Р.Ф. Ахметгареева (2010), уровень производства ярового рапса во многом зависит от развития рынка этой культуры и продуктов его переработки [2].

Сотни тысяч гектаров сосредоточены в государствах Азии, прежде всего в Индии, Китае, Африке и Австралии. В странах Азии расположено около 50 % мирового производства семян рапса. Как кормовая культура рапс выращивается в Восточной и Западной Сибири, в Центрально-Черноземной и Нечерноземной зонах России, а также на Украине [96,159,201].

По данным А.Л.Филимонова, С.Н. Непочатой (2015), с 1990 г. площади ярового рапса в Сибирском федеральном округе увеличились в 4 раза [164].

Агроклиматические условия Рязанской области благоприятны для выращивания многих масличных и эфиромасличных культур, хотя возможности области в этом направлении используются явно недостаточно: посевные площади масличных культур из года в год расширяются, однако их урожайность остается низкой [156,170].

В Тульской области масличных культур ежегодно высевается около 70 тыс. га (в основном это яровой рапс), средняя урожайность которых составляет не более 17-18 ц/га [17,151,169].

1.2. Агробиологические особенности ярового рапса

Яровой рапс в условиях Нечерноземной зоны характеризуется сильной изменчивостью продуктивности, что является одним из факторов, сдерживающих его широкое внедрение.

Рапс относится к классу двудольные (Dicotyledoneae), порядку каппаридалес (Capparidales), семейству капустные (Brassicaceae), роду капуста (Brassica), рапс яровой (BrassicanapusoleileraMetzger). Выводы ряда ботаников свидетельствуют о том, что рапс (в диком виде не найден) - естественный амфидиплоид, его гибри-догенное происхождение является результатом спонтанного скрещивания капусты и сурепицы [89].

Рапс имеет хорошо развитую корневую систему, которая проникает в почву до 2 м. Корень рапса мощный, стержневой, веретеновидный в верхней части с крупными разветвлениями и 5-6 боковыми корнями [19].

Высота растений ярового рапса составляет в среднем 100-130 см. Стебель у рапса разветвленный, округлый прочный. Высота стебля, количество ветвей первого и второго порядков, форма куста в значительной степени зависят от плодородия почв, биологических особенностей сорта, густоты стояния растений и других факторов.

Всходы рапса появляются в виде несимметричных семядолей, имеющих сизо-зеленый цвет, подсемядольное колено бледно-зеленое. Первые листья розетки серо-зеленого цвета, округлы, у большинства сортов неопушенные. На одном растении образуется до 14 розеточных и до 22 стеблевых листьев, расположенных под острым углом. Длина пластинки розеточных листьев до 19 мм, черешка - до 9 мм, стеблевых листьев соответственно 22 и 10 мм. Нижние листья крупные, черешковые, лировидно-перисто-надрезанные с овальной тупой верхней долей. Средние - удлиненно-копьевидные, верхние - удлиненно-ланцетные с расширенным основанием, охватывающим на 2/3 окружность стебля. Листья покрыты восковым налетом, окраска их сизо-зеленая, сизо-фиолетовая.

Соцветие рапса - рыхлая удлиненная кисть. На центральной кисти образуется 20-45 цветков, диаметр раскрытого цветка до 21 мм. Одно растение образует

до 500 цветков. Пазушные кисти, как правило, зацветают на 3-4-й день после начала цветения верхушечной. Продолжительность цветения одного цветка 3 дня, пазушных кистей - 14 дней, верхушечной - 26 дней. Общая продолжительность цветения от 16 (сухая погода) до 42 дней (влажная погода). Рапс - факультативный самоопылитель. Посевы его охотно посещаются многочисленными насекомыми. Похожие данные приводят и другие источники [19,89,180].

Плод у рапса - согнутый или прямой стручок длиной 6-14 см, шириной 4-6 мм, растрескивается двумя створками. Плодоножка длиной 10-30 мм. Носик равен 1/5 длины стручка. На одном растении может быть более 1,8 тыс. стручков, обычно 300-500. В стручке 25-36 семян. Стручки гладкие, бывают слабобугорчатые. Внутри они перегорожены перепончатой перегородкой, к которой прикрепляются семена [19,162].

Семена округло-шаровидной формы с гладкой оболочкой. Диаметр их 1,72,4 мм, они черного, темно-коричневого, серовато-черного цвета. Масса 1000 семян составляет 2,6-5,0 г у ярового рапса. Семена сохраняют всхожесть 5-6 лет.

Яровой рапс - холодостойкая культура. Семена начинают прорастать при температуре почвы 1-3 0С. Молодые всходы переносят заморозки до -3,-5 0С, а взрослые растения - до - 8 0С и могут вегетировать при 2-3 0С. Всходы появляются, когда сумма температур (выше +50С) достигает 70-90 0С, а цветение начинается при сумме этих температур 735-800 0С. Для полного развития рапса сумма активных температур выше 10 0С должна быть равна 1600-1800 0С [89,162].

Яровой рапс предъявляет повышенные требования к влаге. Прорастание начинается после впитывания семенами влаги, равной 60 % от массы семени. По данным Сибирского НИИСХ, дружные всходы появляются при наличии влаги в 10-сантиметровом слое почвы не менее 10 мм [181].

Период максимального водопотребления приходится на фазу бутонизации. Засушливые условия в период роста стебля или цветения отрицательно сказываются на урожайности семян. Культура особенно чувствительна к засухе в период удлинения стебля. К избытку влаги растения рапса относятся также отрицательно. Они отстают в развитии или гибнут в местах затопления, а также плохо растут на

понижениях с близким уровнем грунтовых вод [89,124]. Это объясняется биологической особенностью рапса, корневая система которого не может существовать без доступа воздуха.

Растения ярового рапса могут произрастать на всех почвах, кроме тяжелых глинистых и песчаных, кислых и заболоченных [23,123].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Стародубцев Василий Викторович, 2017 год

® и - а

Й 3 10 и я я

ч

о

и

яровой рапс на зеленый корм

19

яровой рапс на сидерат 15,5 16,1

□ многолетгие сорняки, 1 срок

□ малолетние сорняки, 1 срок

□ многолетние сорняки, 2 срок

□ малолетние сорняки, 2 срок

Рисунок 4- Динамика засорённости посевов озимой пшеницы в полевом опыте 1,

2013 год

□ многолетние сорняки, 1 срок □ многолетние сорняки, 2 срок

□ малолетние сорняки, 1 срок □ малолетние сорняки, 2 срок

Рисунок 5- Динамика засорённости посевов озимой пшеницы в полевом опыте 1,

2014 год

Таблица 8 - Засорённость посевов озимой пшеницы в полевом опыте 1

Л

(в среднем за вегетацию, шт./м )

Фактор А (направление использования ярового рапса) Фактор В (приём предпосевной обработки почвы) Годы исследований В среднем за 3 года Средние по фактору А Средние по фактору В

2012 2013 2014

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 1. Культивация (контроль) 16,4 4,0 17,5 5,4 14,0 3,1 16,0 4,2 16,1 4,2 14,6 3,9

2. Дискование 16,8 4,2 18,2 5,6 14,7 3,9 16,6 4,6 15,1 4,3

3. Комбинированная обработка 16,0 3,5 17,2 5,0 13,6 2,6 15,6 3,7 14,2 3,4

2. Яровой рапс на сидерат 1. Культивация (контроль) 13,0 3,5 14,6 4,6 11,8 2,6 13,1 3,6 13,1 3,5

2. Дискование 13,4 3,9 15,1 5,0 12,3 2,9 13,6 3,9

3. Комбинированная обработка 12,4 2,9 14,0 4,2 11,6 2,3 12,7 3,1

Во все годы исследования отмечена следующая закономерность: в весенне-летний период развития растений озимой пшеницы на варианте А1 (яровой рапс на зелёный корм) в сравнении с вариантом А2 (яровой рапс на сидерат) засорённость посевов малолетними сорняками возрастала менее интенсивно по всем вариантам фактора В (приём предпосевной обработки почвы). Так, в 2012 г. показатель прироста засорённости на варианте А1 лежал в пределах 17,7-20,9 %, а на варианте А2 - от 23,3 до 27,5 %. В 2014 г. соответственно 16,2-18,5 % против 33,0-33,7 %.

Засорённость многолетними сорняками, напротив, по варианту А2 (яровой рапс на сидерат) увеличивалась менее интенсивно, чем на контроле (вариант А1, яровой рапс на зелёный корм). В 2012 г. этот показатель находился в пределах 7,1-9,1 % по варианту А2 и 15,4-19,4 % по варианту А1. В 2014 г. - соответственно 3,6-14,3 % и 16,7-21,4 %.

Очевидно, что при уборке ярового рапса на зелёный корм многие малолетние сорняки скашиваются и вместе с продукцией вывозятся с полей, запас семян в почве уменьшается, и засорённость увеличивается менее интенсивно. При заделке

зелёной массы ярового рапса в почву на сидерат, напротив, запас семян сорняков в ней увеличивается, что ведёт к более интенсивному росту засорённости малолетними сорняками.

Многолетние сорняки, большинство из которых способны к вегетативному размножению, при скашивании ярового рапса на зелёный корм сохраняют значительное количество вегетативных органов в пахотном слое почвы, что приводит к их интенсивному размножению. При использовании ярового рапса на сидерат в пахотном слое почвы происходит более интенсивный процесс разложения зелёной массы и пожнивно-корневых остатков как рапса, так и сорняков; отсюда и существенно меньший рост засорённости многолетними сорняками.

Количественные показатели засорённости посевов озимой пшеницы на варианте А2 (яровой рапс на сидерат) в сравнении с контролем (вариант А1, яровой рапс на зелёный корм) существенно ниже как по малолетним, так и по многолетним сорнякам.

При анализе представленных данных нами были исчислены средние значения засорённости по изучаемым факторам. При возделывании озимой пшеницы по яровому рапсу на сидерат (вариант А2) в сравнении с контролем (вариант А1, яровой рапс на зелёный корм) засорённость посевов озимой пшеницы малолетними сорняками снижается в среднем на 18,6 %; многолетними - на 16,7 %. Между вариантами по фактору В (приём предпосевной обработки почвы) столь существенных различий не отмечено.

Замена культивации (вариант В1) дискованием (вариант В2) в системе предпосевной обработки почвы приводит к некоторому повышению засорённости посевов озимой пшеницы: на 3,4 % по малолетним и 10,2 % по многолетним сорнякам, а применение в системе предпосевной обработки почвы комбинированного агрегата приводит к незначительному снижению засорённости: на 2,7 % по малолетним и 12,8 % по многолетним сорнякам.

Необходимо отметить, что в полевом опыте 1 при возделывании ярового рапса в занятом пару и при последующем размещении здесь озимой пшеницы химические средства борьбы с сорной растительностью не применялись. Таким об-

разом, биологический приём борьбы с сорняками - сидерация почвы в занятом пару оказывает существенное влияние на снижение засорённости посевов последующей озимой пшеницы. Не следует забывать о высокой конкурентной способности озимых культур в борьбе с сорняками, что на фоне заделки растительных остатков и зелёной массы ярового рапса в почву на глубину пахотного слояпозво-ляет иметь на полях в течение всего периода вегетации весьма незначительное количество сорняков, существенно не влияющее на снижение урожайности как зелёной массы ярового рапса, так и зерна озимой пшеницы.

3.4. Биологическая активность почвы

Интенсивность микробиологических процессов, происходящих в почве, может служить важным показателем уровня плодородия. В обрабатываемом слое почвы имеет место комплекс биологических процессов, химических реакций, экологических взаимовлияний, который и включает в себя понятие «биологическая активность». Этот показатель в полевом опыте 1 определялся методом «льняного полотна».

Распад льняной ткани в почве происходит в результате воздействия на неё целлюлозоразрушающих микроорганизмов, чья активность зависит от наличия в почве растительных остатков, доступных элементов питания, агрофизических свойств, водного и температурного режимов. Это позволяет по степени разложения льняного полотна за период вегетации судить об общей интенсивности микробиологических процессов.

Льняные полотна разлагались более интенсивно в верхней части пахотного (0-20 см) слоя почвы, чем в подпахотном (20-30 см) по всем вариантам исследования (рис. 6).

Нами условно были выделены три степени разложения льняного полотна. Разложением слабой степени считали участки льняного полотна, практически сохранившие свою целостность, истончённые, с явными следами воздействия цел-люлозоразрушающих микроорганизмов. Средней степенью разложения считали состояние участков льняной ткани, при котором отмечались выпадения, истонче-

ние до сетчатого состояния ткани. Высокой степенью разложения считали фрагментарно сохранившиеся участки ткани.

В целом степень разложения определялась весовым методом, путём взвешивания льняного полотна перед закладкой в почву в начале вегетации и после выемки их перед уборкой.

Данные по результатам наших исследований биологической активности серой лесной почвы в полевом опыте 1 представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Биологическая активность почвы в полевом опыте 1

(в среднем за вегетацию, %)

Фактор А (направление использования ярового рапса) Фактор В (приём предпосевной обработки почвы) Степень разложения льняного полотна, %

2012 2013 2014 В среднем за 3 года Средние по фактору А Средние по фактору В

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 1. Культивация (контроль) 33,4 30,3 35,0 32,9 32,7 37,9

2. Дискование 28,6 26,8 29,7 28,4 33,5

3. Комбинированная обработка 36,7 35,6 38,5 36,9 43,3

2. Яровой рапс на сидерат 1. Культивация (контроль) 42,8 41,2 44,6 42,9 43,0

2. Дискование 38,5 36,9 40,3 38,6

3. Комбинированная обработка 48,6 45,1 49,2 47,6

В среднем на вариантах по фактору А степень разложения льняного полотна составляла 32,7 % при использовании ярового рапса на зелёный корм (вариант А1) и 43,0 % при использовании ярового рапса на сидерат, то есть здесь биологическая активность почвы выше практически на треть (31,5 %).

Различия между вариантами по фактору В менее значительны. Замена культивации (вариант А1) дискованием (вариант В2) в системе предпосевной обработки снижает биологическую активность на 11,6 % и увеличивает этот показатель на 14,2 % при использовании комбинированного посевного агрегата (вариант А3).

2012

0

5 — 10 15 — 20 25 30 35

33,4 %

28,6 %

36,7 %

42,8 %

38,5 %

48,6 %

яровой рапс на зеленый корм

яровой рапс на сидерат

1.культивация 2.дискование 3.комбинированная обработка

□ сильная степень разложения □ средняя степень разложения □ слабая степень разложения

201З

0

5 10 15

20 25 30

30,3 %

26,8%

35,6 %

41,2 %

36,9 %

45,1 %

35

яровой рапс на зеленый корм

яровой рапс на сидерат

1.культивация 2.дискование 3.комбинированная обработка

□ сильная степень разложения □ средняя степень разложения □ слабая степень разложения

2014

0 5 10 15 20 25 30

35,0 %

29,7 %

38,5 %

44,6 %

40,3 %

49,2 %

35

яровой рапс на зеленый корм

яровой рапс на сидерат

1.культивация 2.дискование 3.комбинированная обработка

□ сильная степень разложения □ средняя степень разложения □ слабая степень разложения

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Рисунок 6- Степень разложения льняного полотна в полевом опыте 1

Степень разложения льняного полотна по слоям почвы существенно зависит от глубины вовлечённого в обработку полотна и содержания в нём органического вещества. Средняя степень разложения льняных полотен (рис. 5) отмечена практически на всех вариантах полевого опыта 1 до глубины 15-23 см при использовании ярового рапса на зелёный корм (вариант А1) и до глубины 18-26 см при заделке ярового рапса на сидерат (вариант А2). Высокая степень разложения льняного полотна была только в поверхностном слое почвы. Необходимо отметить, что при использовании ярового рапса на сидерат высокая степень разложения отмечалась до глубины 10-13 см, в то время как при отсутствии сидерата в почве глубина высокой степени разложения льняного полотна не превышала 7 см.

Таким образом, наивысшая биологическая активность серой лесной почвы, определяющая оптимальную жизнедеятельность почвенной микрофлоры, в наших исследованиях отмечена на варианте с использованием ярового рапса на сидерат в занятом пару под озимую пшеницу в сочетании с применением комбинированного агрегата в системе предпосевной обработки почвы.

3.5. Баланс гумуса серой лесной почвы в полевом опыте 1

В современном земледелии одной из важнейших проблем является снижение уровня плодородия почв, их деградация, происходящая из-за падения содержания гумуса, роста засорённости, уменьшения количества доступных для культурных растений элементов питания, увеличения интенсивности эрозионных процессов и целого ряда других негативных причин и воздействий.

В процессе сельскохозяйственного производства из почвы вымывается большое количество органических и минеральных веществ, а восстанавливаются они в большинстве хозяйств лишь на 20-30 %. В связи с этим влияние того или иного агроприёма на плодородие почвы в целом и на баланс гумуса как одного из определяющих уровень плодородия показателей является весьма значительным предметом изучения.

В полевом опыте 1 нами были проведены расчёты баланса гумуса по всем факторам и вариантам в звеньях севооборота рапс - озимая пшеница (приложения

9-11). Обобщённые данные представлены в таблице 10, где также исчислены средние значения по факторам А и В.

Таблица 10 - Баланс гумуса в полевом опыте 1 (+ ц/га)

Фактор А (направление использования ярового рапса) Фактор В (приём предпосевной обработки почвы) Баланс гумуса в звене севооборота яровой рапс - озимая пшеница, +ц/га

2012 2013 2014 В среднем за 3 года Средние по фактору А Средние по фактору В

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 1. Культивация (контроль) -4,07 -3,07 -4,81 -3,98 -4,08 -1,93

2. Дискование -3,79 -2,89 -4,15 -3,61 -1,52

3. Комбинированная обработка -4,75 -3,88 -5,30 -4,64 -2,45

2. Яровой рапс на сидерат 1. Культивация (контроль) 0,44 -0,24 0,19 0,13 0,15

2. Дискование 1,24 0,09 0,37 0,57

3. Комбинированная обработка 0,27 -0,88 -0,14 -0,25

В своей работе мы использовали методические рекомендации «Расчёт баланса гумуса и потребности в органических удобрениях» Владимирского НИПТИ органических удобрений и торфа. Вынос азота с урожаем зелёной массы ярового рапса - 4 кг на 1 тонну продукции, озимой пшеницы - 32 кг/т. Поправочные коэффициенты к выносу азота: на механический состав (тяжелосуглинистая почва) 0,8; на возделываемую культуру (зерновые и прочие культуры сплошного способа сева) 1,2. Коэффициент минерализации для обеих культур 0,2; коэффициент гумификации - для озимой пшеницы 0,15 и для ярового рапса 0,1.

Гумус в почвах образуется из органического вещества, источником которого служат пожнивные и корневые остатки растений, вносимые в почву органические удобрения в различных видах навоза и компостов, солома зерновых и зелёная масса сидеральных культур.

По средним данным, 1 тонна навоза может дать в приходную часть баланса до 80 кг гумуса; заделка же зелёной массы при урожайности сидеральной культуры 10 т/га эквивалентна 30 т навоза. В наших исследованиях яровой рапс исполь-

зовался на сидерат, поэтому фактор А в первую очередь окажет положительное влияние на содержание гумуса в серой лесной почве и существенно улучшит показатели гумусового баланса.

В разные годы исследований показатель баланса гумуса по варианту А1 (яровой рапс на зелёный корм) колебался в пределах от -5,30 до -2,89 ц/га; по варианту А2 (яровой рапс на сидерат): от -0,88 до 1,24 ц/га. Средние значения гумусового баланса за три года соответственно составили-4,08 ц/га и 0,15 ц/га. Таким образом, использование ярового рапса на сидерат в занятом пару под озимую пшеницу в среднем повышает показатель баланса гумуса на 4,23 ц/га, или 103,7 % по сравнению с использованием ярового рапса на зелёный корм. Кроме того, сидерация служит прекрасным положительным фоном для всех последующих приёмов возделывания сельскохозяйственных культур. Так, в наших исследованиях на варианте В1 (предпосевная культивация) показатель баланса гумуса на фоне сидерации составил 0,13 ц/га, тогда как на фоне возделывания ярового рапса на зелёный корм снизился до -3,98 ц/га. Столь же существенно снизился этот показатель на варианте В2 (предпосевное дискование): с 0,57 до -3,61 ц/га и на варианте В3 (комбинированная обработка): с -0,25 до -4,64 ц/га соответственно.

В среднем за три года показатели гумусового баланса по фактору В на разных вариантах составили: вариант В1 (контроль, предпосевная культивация) -1,93 ц/га; вариант В2 (предпосевное дискование) -1,52 ц/га (прибавка в сравнении с контролем 0,41 ц/га, или 21,2 %); вариант В3 (комбинированная обработка) -2,45 ц/га (снижение 0,52 ц/га, или 26,9 %).

Таким образом, в полевом опыте 1 наилучшие показатели баланса гумуса отмечены при использовании ярового рапса в занятом пару на сидерат под озимую пшеницу (вариант А2). По фактору В наибольший показатель гумусового баланса отмечен при предпосевном дисковании под озимую пшеницу (вариант В2). Необходимо заметить, что здесь отмечена наименьшая минерализация гумуса за счётсамой низкой в опыте урожайности озимой пшеницы, наименьшего выноса азота и поступления пожнивно-корневых остатков в почву.Наивысший показатель гумусового баланса был сформирован не столько за счёт существенного превы-

шения процесса гумификации над процессом минерализации, сколько за счёт низкой урожайности культуры и очень малой расходной статьи баланса. Исходя из этого, для бездефицитного баланса гумуса на серых лесных почвах необходимо обеспечить существенное превышение приходной части над расходной путём повышения урожайности сельскохозяйственных культур и дополнительного внесения органического вещества в почву. Для успешного решения этой задачи и может служить сидерация, обеспечивающая значительное поступление зелёной массы в почву и позволяющая интенсифицировать процесс гумусообразования.

3.6.Урожайность ярового рапса и озимой пшеницы

Наши исследования основных агрофизических свойств серой лесной почвы, запасов влаги, водообеспеченности растений, засорённости посевов, биологической активности почвы показали, что их оптимизация в полевом опыте 1 зависит главным образом от направления использования ярового рапса в качестве парозанимающей культуры под озимую пшеницу. Приёмы предпосевной обработки почвы в меньшей степени оказывали влияние на изменение этих показателей.

Базисным показателем эффективности любого полевого эксперимента, имеющего практическую направленность для сельскохозяйственного производства, является урожайность возделываемых культур. Анализ урожайности позволяет с высокой точностью охарактеризовать воздействие изучаемых факторов на культуру, выявить степень их влияния, определить решающие направления исследований в зависимости от поставленных задач.

Урожайность зелёной массы ярового рапса определялась в 2011-2013 годах исследований в полевом опыте 1 при сплошной уборке за один укос. Зелёная масса использовалась в двух направлениях: на корм и сидерат. При возделывании ярового рапса использовалась единая технология, поэтому каждый год исследования получали одно значение урожайности зелёной массы по фактору А (рис. 7). Все исследования проводились уже на следующий год в посевах озимой пшеницы.

« и

Ч 4

ЛЗ

н «

0 X

35

«

1 2

а

^

1

3

С ¿Г 6,4

5,6 4,8

2011

2012

2013

7

6

0

Рисунок 7- Урожайность зелёной массы ярового рапса в полевом опыте 1 Таблица 11 - Урожайность озимой пшеницы в полевом опыте 1 (2012 год, т/га)

Фактор А (направление использования ярового рапса) Фактор В (приём предпосевной обработки почвы) Средние по фактору А ± к контролю

1) культивация (контроль) 2) дискование 3) комбинированная обработка

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 2,95 2,71 3,14 2,93 -

2. Яровой рапс на си-дерат 3,47 3,22 3,60 3,43 0,50

Средние по фактору В 3,21 2,97 3,37

± к контролю - - 0,24 0,16

НСР05 для частных различий 0,17 т/га НСР05 по фактору А 0,10 т/га НСР05 по фактору В 0,12 т/га

Таблица 12 - Урожайность озимой пшеницы в полевом опыте 1 (2013 год, т/га)

Фактор А (направление использования ярового рапса) Фактор В (приём предпосевной об работки почвы) Средние по фактору А ± к контролю

1)культивация (контроль) 2) дискование 3) комбинированная обработка

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 2,50 2,31 2,89 2,57 -

2. Яровой рапс на си-дерат 3,44 3,2 3,56 3,40 0,83

Средние по фактору В 2,97 2,76 3,23

± к контролю - - 0,27 0,26

НСР05 для частных различий 0,16 т/га НСР05 по фактору А 0,09 т/га НСР05 по фактору В 0,11 т/га

Фактор А (направление использования ярового рапса) Фактор В (приём предпосевной об работки почвы) Средние по фактору А + к контролю

1) культивация (контроль) 2) дискование 3) комбинированная обработка

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 3,11 2,93 3,49 3,18 -

2. Яровой рапс на сидерат 3,76 3,64 3,99 3,80 0,62

Средние по фактору В 3,44 3,29 3,74

+ к контролю - - 0,15 0,30

НСР05 для частных различий 0,17 т/га НСР05 по фактору А 0,10 т/га НСР05 по фактору В 0,12 т/га

Судить об эффективности исследования в полевом опыте 1 мы можем по данным урожайности озимой пшеницы, которая изменялась по всем факторам и вариантам, заложенным согласно схеме опыта.

Урожайность озимой пшеницы по годам исследования представлена в таблицах 11-13, приложениях 15-17 и на рисунке 8.

Наибольшая урожайность озимой пшеницы во все годы исследований отмечена при использовании ярового рапса на сидерат в занятом пару в сочетании с применением в системе предпосевной обработки комбинированного агрегата. Именно при этом сочетании факторов в 2014 г. отмечена самая высокая урожайность зерна озимой пшеницы - 3,99 т/га.

При анализе урожайности по годам исследования средняя прибавка урожайности озимой пшеницы от возделывания её по пару, занятому яровым рапсом на сидерат (вариант А2), в сравнении с контролем (вариант А1 - яровой рапс на зелёный корм) в 2012 г. составила 0,5 т/га (17,1 %) при НСР05 по фактору А 0,10 т/га; в 2013 г.- 0,83 (32,3 %) при НСР05 по фактору А 0,09 т/га и в 2014 г. 0,62 т/га (19,5 %) при НСР05 по фактору А 0,10 т/га. Причём в 2013 г., при самой низкой урожайности, прибавка урожая озимой пшеницы по сидеральному пару оказалась наивысшей - 32,3 %.

4,5

3,5

<Я о

и 3

>4

5 2,5

О

Я

¡я

<Я

2

о

а

>>

1,5

0,5

0

Фактор А:

■ рапс на зеленый корм

□ рапс на сидерат

Фактор В:

1-культивация

2-дискование

3-комбинированый агрегат

- — :—1= 1 2 3

- — :—— 1 2 3

■ —1= 1 2 3

4

1

Рисунок 8- Урожайность озимой пшеницы в полевом опыте 1 (2012-2014 гг., т/га)

Влияние фактора В на урожайность озимой пшеницы также было существенно, хотя менее значительно, чем по фактору А. Так, во все годы исследования наивысшую прибавку урожая показал вариант В3 (использование комбинированного посевного агрегата). В 2012 году в сравнении с контролем (вариант В1 -предпосевная культивация) здесь отмечена прибавка 0,16 т/га (5,0 %) при НСР05 по фактору В 0,12 т/га; в 2013 году 0,26 т/га (8,8 %) при НСР05 по фактору В 0,11 т/га и в 2014 году 0,3 т/га (8,7 %) при НСР05 по фактору В 0,12 т/га.

Во все годы исследований существенного взаимодействия АВ между факторами не обнаружено (приложения15-17).

Кроме того, нами были определены средние значения по всем изучаемым факторам и вариантам за все годы исследований (табл. 14).

Таблица 14 - Урожайность озимой пшеницы в полевом опыте 1 (в среднем за 2012-2014 гг., т/га)

Фактор А (направление использования ярового рапса) Фактор В (приём предпосевной обработки почвы) Годы исследования Средние по факто- + к контролю по фактору А Средние по факто- + к контролю по фактору В

2012 2013 2014

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 1. Культивация (контроль) 2,95 2,50 3,11 3,21 -

2. Дискование 2,71 2,31 2,93 3,00 - 0,21

3. Комбинированная обработка 3,14 2,89 3,49 2,89 - 3,45 0,24

2. Яровой рапс на сидерат 1. Культивация (контроль) 3,47 3,41 3,76

2. Дискование 3,22 3,20 3,64

3. Комбинированная обработка 3,60 3,56 3,99 3,54 0,65

Анализ приведённых данных показывает, что в полевом опыте 1 урожайность озимой пшеницы, размещённой по занятому сидеральному пару (вариант А2) в сравнении с парозанимающим яровым рапсом на зелёный корм (вариант А1) в среднем повышается на 0,65 т/га (22,5 %).

Заключение по главе

Использование в системе предпосевной обработки комбинированного посевного агрегата (вариант В3) в сравнении с контролем (вариант В1 - предпосев-

ная культивация) даёт среднюю за три года прибавку урожайности зерна озимой пшеницы 0,24 т/га (7,5 %); замена культивации дискованием (вариант В2) приводит к снижению урожая в среднем на 0,21 т/га (6,5 %). Наивысшая средняя урожайность зерна озимой пшеницы в полевом опыте 1 составила 3,99 т/га при использовании предпосевной комбинированной обработки под озимую пшеницу, идущую по занятому сидеральному пару.

Глава 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯРОВОГО РАПСА В КАЧЕСТВЕ

ПОЖНИВНОЙ КУЛЬТУРЫ

4.1.Агрофизические свойства почвы

В течение эксперимента, как отмечено в главе 3, мы изучали основные агрофизические свойства серой лесной почвы: плотность, порозность и аэрацию в соответствии с задачами исследований согласно схеме опыта и разработанным методикам.

Данные по плотности почвы в полевом опыте 2 представлены в таблицах 15-16 и приложении 4. В наших исследованиях плотность серой лесной почвы в период вегетации ячменя изменялась в пахотном (0-20 см) слое от 1,28 до 1,36

3 3

г/см и в подпахотном (20-30 см) слое - от 1,39до 1,42 г/см . Таким образом, показатели плотности почвы находились в оптимальных пределах для ярового ячменя по всем факторам и вариантам исследования.

-5

Таблица 15 - Плотность почвы в полевом опыте 2 (в среднем за вегетацию, г/см )

Фактор А (направление использования ярового рапса) Фактор В (приём предпосевной обработки почвы) Слой почвы, см Годы исследований В среднем за 3 года

2012 2013 2014

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 1. Культивация (контроль) 0-20 20-30 1,32 1,40 1,35 1,41 1,30 1,40 1,32 1,40

2. Дискование 0-20 20-30 1,35 1,41 1,36 1,42 1,33 1,41 1,35 1,41

3. Комбинированная обработка 0-20 20-30 1,30 1,40 1,33 1,41 1,29 1,40 1,31 1,40

2) яровой рапс на сидерат 1. Культивация (контроль) 0-20 20-30 1,31 1,39 1,34 1,41 1,30 1,40 1,31 1,40

2. Дискование 0-20 20-30 1,35 1,40 1,35 1,41 1,31 1,42 1,33 1,41

3. Комбинированная обработка 0-20 20-30 1,29 1,39 1,31 1,40 1,28 1,39 1,29 1,39

По фактору А (направление использования ярового рапса) средняя плотность почвы на варианте А2 (яровой рапс на сидерат) в сравнении с контролем (вариант А1 - яровой рапс на зелёный корм), как в пахотном (0-20 см), так и в

-5

подпахотном (20-30 см) слоях была ниже на 0,01-0,02 г/см .

Различия в плотности почвы по вариантам фактора В (приём предпосевной обработки) в полевом опыте 2 были более существенны, чем в полевом опыте 1. Особенно сильно уплотнялась почва в пахотном (0-20 см) слое по варианту В2 (предпосевное дискование) как в сравнении с контролем (вариант В1 - предпо-

-5

севная культивация) на 0,02-0,03 г/см , так и в сравнении с вариантом В3 (комби-

-5

нированная обработка) на 0,4 г/см . Различия плотности почвы в подпахотном (20-30 см) слое, практически не затронутом механической обработкой, по фактору В были незначительны.

Таблица 16 - Порозность и аэрация почвы в полевом опыте 2 (в среднем за вегетацию, %)

и £ Годы исследований В среднем

_^ £ 2 о С 2 а 2012 2013 2014 за 3 года

Фактор А (направление использовани ярового рапса Фактор В (приём предг ной обработк вы) ы в ЕТ о С й о л О порозность аэрация порозность аэрация порозность аэрация порозность аэрация

1. Яровой рапс на зелёный 1. Культивация (контроль) 0-20 20-30 50,2 47,2 29,6 24,8 49,1 46,8 28,8 24,9 50,9 47,2 29,7 24,1 50,1 47,1 29,4 24,6

корм (контроль) 2. Дискование 0-20 20-30 49,1 46,8 28,2 24,2 48,7 46,4 27,6 24,5 48,9 46,4 27,6 23,9 48,9 46,5 27,8 24,0

3. Комбинированная обработка 0-20 20-30 50,9 47,2 30,4 24,6 48,9 46,4 28,6 24,2 51,3 46,8 30,1 23,6 50,4 46,9 29,7 24,2

2. Яровой рапс на сидерат 1. Культивация (контроль) 0-20 20-30 50,6 47,5 30.0 25.1 49,4 46,8 28,6 24,2 51,3 47,2 29,6 23,5 50,4 47,2 29,4 24,3

2. Дискование 0-20 49,4 28,5 48,7 28,3 50,2 28,7 49,4 28,5

20-30 47,2 24,8 46,4 24,1 46,4 22,5 46,7 23,8

3. Комбинированная обработка 0-20 20-30 51,3 44,5 30,8 25,1 50,6 47,2 30,0 24,8 51,7 47,5 29,9 24,1 51,2 47,4 30,2 24,7

В наших исследованиях показатели порозности и аэрации серой лесной почвы лежали в оптимальных пределах для данного типа почв при возделывании зерновых культур (табл. 16). Порозность почвы в пахотном (0-20 см) слое изменялась от 48,7 до 51,7 %; в подпахотном (20-30 см) слое - от 46,4 до 47,5 %. Аэрация почвы соответственно изменялась по слоям почвы в пределах 27,6-30,8 и 22,5-25,1 %.

Как показали наши исследования, усреднённые показатели порозности серой лесной почвы под озимой пшеницей (полевой опыт 1) и под ячменём (полевой опыт 2) существенно не отличались. При использовании ярового рапса на си-дерат (вариант А2) в сравнении с контролем (вариант А1 - яровой рапс на зелёный корм), в пахотном (0-20 см) слое порозность увеличивалась очень незначительно - в среднем с 49,8 до 50,3 %; в подпахотном (20-30см) с 46,8 до 41,1 %.

Показатели аэрации в среднем за три года исследования по фактору А (направление использования ярового рапса), как в пахотном (0-20 см), так и в подпахотном (20-30 см) слоях практически не отличались: 29,0-29,4 и 24,3 % соответственно.

Различия в порозности серой лесной почвы между вариантами по фактору В (приём предпосевной обработки) оказались несколько больше. На контроле (вариант В1 - предпосевная культивация) в пахотном (0-20 см) слое среднее значение порозности составило 50,3 %. Замена культивации дискованием (вариант В2) несколько уменьшала его - до 49,8 %, а применение комбинированной обработки (вариант В3), напротив, увеличивало его до 50,8 % в среднем за три года исследований. В подпахотном (20-30 см) слое отмеченные тенденции полностью подтвердились. Наибольшая порозность 47,8 % отмечена на варианте В3 (комбинированная предпосевная обработка), наименьшая 46,6 % - по варианту В2 (предпосевное дискование).

Аэрация почвы по вариантам фактора В (приём предпосевной обработки) в пахотном (0-20 см) слое также имела заметные отличия. Среднее значение на контроле (вариант В1 - предпосевная культивация) составило 29,4 %, по вариантам В2 (предпосевное дискование) и В3 (комбинированная обработка) 28,2 и 30,0 %

соответственно. В подпахотном (20-30 см) слое показатели аэрации по вариантам фактора В отличались в меньшей степени. Так, усреднённые значения аэрации по вариантам В1 (предпосевная культивация) и В3 (комбинированная обработка) практически совпали и составили 24,5 %, а по варианту В2 (предпосевное дискование) оказались несколько ниже - 23,9 %.

Наивысшие показатели порозности и аэрации серой лесной почвы при возделывании ячменя в полевом опыте 2 отмечались при сочетании варианта А2 (использование ярового рапса на сидерат) с вариантом В3 (комбинированная обработка). Здесь порозность в среднем за три года исследований в пахотном (0-20 см) слое составила 51,2 %, аэрация 30,2 %; в подпахотном (20-30 см) слое соответственно 47,4 и 24,7 %.

Таким образом, использование ярового рапса на сидерат при его пожнивном размещении после озимой пшеницы с последующим возделыванием в звене севооборота ячменя позволяет создать наиболее оптимальные показатели основных агрофизических свойств серой лесной почвы. Применение на этом фоне в системе предпосевной обработки почвы под ячмень комбинированного посевного агрегата Яар1ё-6 позволяет дополнительно несколько улучшить показатели плотности, по-розности и аэрации почвы, обеспечив тем самым получение наивысшего урожая зерна ячменя.

4.2. Влажность почвы и другие показатели водообеспеченности

культурных растений

Водообеспеченность культурных растений в течение всего периода вегетации является одним из важнейших факторов формирования высоких и устойчивых урожаев. Решающими показателями водообеспеченности служат влажность почвы, запас продуктивной влаги в начале вегетации, суммарное водопотребле-ние и коэффициент водопотребления.

Недостаточная влажность почвы может в значительной степени лимитировать урожайность сельскохозяйственных культур. Поиск путей оптимизации этого показателя в наших исследованиях является одной из приоритетных задач.

Данные по влажности серой лесной почвы в полевом опыте 1 при возделывании ячменя представлены в таблице 17 и приложении 6.

Таблица 17 - Влажность почвы в полевом опыте 1 (в среднем за вегетацию, %)

Фактор А (направление использования ярового рапса) Фактор В (приём предпосевной обработки почвы) Слой почвы, см Годы исследований В среднем за 3 года

2012 2013 2014

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 1. Культивация (контроль) 0-20 20-30 15,6 16,0 15,0 15,5 16,3 16,5 15,6 16,0

2. Дискование 0-20 20-30 15,5 16,0 14,8 15,4 16,0 16,3 15,4 15,9

3. Комбинированная обработка 0-20 20-30 15,8 16,1 15,3 15,6 16,4 16,6 15,8 16,1

2. Яровой рапс на сидерат 1. Культивация (контроль) 0-20 20-30 15,7 16,1 15,5 16,0 16,8 16,9 16,0 16,3

2. Дискование 0-20 20-30 15,6 16,0 15,1 15,8 16,4 16,8 15,7 16,2

3. Комбинированная обработка 0-20 20-30 15,9 16,1 15,7 16,0 17.0 17.1 16,2 16,4

Анализ представленных данных показывает, что наивысшая влажность почвы отмечается при использовании предпосевной комбинированной обработки (вариант В3) под ячмень, размещённый по пожнивному яровому рапсу, используемому на сидерат (вариант А2).

Влажность почвы в посевах ячменя в течение всего периода вегетации была несколько ниже, чем в посевах озимой пшеницы во все годы исследования (приложения 3 и 4). Вместе с тем тенденции, отмеченные в полевом опыте 1, полностью подтвердились в полевом опыте 2. Влажность почвы в среднем за три года на варианте А2 (яровой рапс на сидерат) составила в пахотном (0-20 см) слое 16,0 %, подпахотном (20-30 см) - 16,3 %, тогда как на варианте А1 (яровой рапс на зелёный корм) этот показатель был соответственно 15,6 и 16,0 %.

По фактору В (приём предпосевной обработки) лучшим в среднем за три года оказался вариант В3 (комбинированная предпосевная обработка) с показателями влажности пахотного (0-20 см) слоя 16,0 % и подпахотного (20-30 см) -16,3 %.

Как и в полевом опыте 1, для объективного анализа водообеспеченности растений в полевом опыте 2 нами были счислены показатели общего, продуктивного и недоступного запасов влаги, суммарного водопотребления и коэффициента водопотребления для изучаемого слоя 0-30 см. Полученные данные приведены в таблицах 18-20 и приложении 8.

Таблица 18 - Запас продуктивной влаги в начале вегетации в полевом опыте 2

(в слое 0-30 см, мм/га)

Фактор А (направление использования ярового рапса) Фактор В (приём предпосевной обработки почвы) Годы исследований В среднем за 3 года

2012 2013 2014

1) яровой рапс на зелёный корм (контроль) 1. Культивация (контроль) 44,3 41,6 48,3 44,7

2. Дискование 44,5 42,4 46,7 44,5

3. Комбинированная обработка 45,2 43,9 47,2 45,4

2. Яровой рапс на си-дерат 1. Культивация (контроль) 44,7 44,6 48,4 45,9

2. Дискование 44,2 43,7 48,3 45,4

3. Комбинированная обработка 44,8 44,7 49,9 46,5

В полевом опыте 2 существенных различий в запасах продуктивной влаги в слое 0-30 см между вариантами не обнаружено. Тенденция к увеличению этого показателя по варианту А2 (яровой рапс на сидерат) в сравнении с вариантом А1 (яровой рапс на зелёный корм) подтверждается - на 1,0 мм/га (2,2 %) в среднем за три года исследований. В тех же пределах находились различия в сравнении с контролем (вариант В1 - предпосевная культивация) по фактору В (приём предпосевной обработки): от -0,3 мм/га (-0,7 %) на варианте В2 (предпосевное дискование) до 1,3 мм/га (2,9 %) на варианте В3 (комбинированная предпосевная обработка) в среднем за три года исследований.

Средние значения суммарного водопотребления в слое 0-30 см в полевом опыте 2 находилось в пределах139,6-140,6 мм/га и различия между вариантами по факторам А и В не превышали 0,8 %.

Эффективность использования почвенной влаги для формирования урожая ячменя определяется величиной коэффициента водопотребления. По этому пока-

зателю в полевом опыте 2 во все годы исследования отмечены наиболее заметные различия.

Таблица 19 - Суммарное водопотребление в полевом опыте 2

(в слое 0-30 см, мм/га)

Фактор А (направление использо-ванияярового рапса) Фактор В (приём предпосевной обработки почвы) Годы исследований В среднем за 3 года

2012 2013 2014

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 1. Культивация (контроль) 168,3 181,8 71,3 140,5

2. Дискование 168,5 182,5 69,3 140,1

3. Комбинированная обработка 170,0 183,4 68,5 140,6

2. Яровой рапс на сиде-рат 1. Культивация (контроль) 168,9 181,8 68,0 139,6

2. Дискование 168,4 182,8 69,2 140,1

3. Комбинированная обработка 168,8 181,5 70,4 140,2

По фактору А (направление использования ярового рапса) во все годы на варианте А2 (яровой рапс пожнивно на сидерат) коэффициент водопотребления в слое 0-30 см был существенно ниже, чем на контроле (вариант А1 - яровой рапс пожнивно на зелёный корм), то есть почвенная влага на формирование урожая зерна ячменя здесь использовалась более эффективно. В 2012 г. отмечено снижение коэффициента водопотребления на 10,7 мм/т (16,9 %); в 2013 г. - на7,3 мм/т (13,9 %); в 2014 г. - на 4,5 мм/т (18,7 %) и в среднем за три года - 44,1 и 54,2 мм/т (снижение 10,1 мм/т, или 18,6 %)соответственно.

По фактору В (приём предпосевной обработки) различия с контролем (вариант В1 - предпосевная культивация) были следующими: на варианте В2 (предпосевное дискование) коэффициент водопотребления в среднем за три года исследований оказался выше на 3,3 мм/т (5,7); на варианте В3 (комбинированная предпосевная обработка) этот показатель был ниже на 3,1 мм/т (5,3 %).

В полевом опыте 2 наиболее эффективно в посевах ячменя влага использовалась при применении комбинированной предпосевной обработки почвы и ком-

бинированного агрегата (вариант В3) на фоне пожнивного ярового рапса, идущего на сидеральное удобрение (вариант А2). Коэффициент водопотребления в среднем за три года исследований имел здесь минимальное значение 41,3 мм/т.

Таблица 20 - Коэффициент водопотребления в полевом опыте 2

(в слое 0-30 см, мм/т)

Фактор А (направление использова-нияярового рапса) Фактор В (приём предпосевной обработки почвы) Годы исследований В среднем за 3 года

2012 2013 2014

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 1. Культивация (контроль) 63,0 73,9 24,9 53,9

2. Дискование 66,3 83,7 25,3 58,4

3. Комбинированная обработка 60,9 67,7 22,2 50,3

2. Яровой рапс на сидерат 1. Культивация (контроль) 52,9 59,6 19,7 44,1

2. Дискование 56,3 64,4 20,3 47,0

3. Комбинированная обработка 48,9 56,0 18,9 41,3

Таким образом, сидерация серой лесной почвы под ячмень путём заделки зелёной массы ярового рапса, размещённого пожнивно после озимой пшеницы в звене севооборота, является очень эффективным приёмом, позволяющим рационально использовать почвенную влагу на формирование урожая ячменя.

4.3.Засорённость посевов ячменя

В полевом опыте 2 возделывался ячмень, обладающий более низкой по сравнению с озимой пшеницей конкурентной способностью в борьбе с сорной растительностью. В связи с этим засорённость посевов ячменя все годы исследований была несколько выше, чем в полевом опыте 1. Отмеченные в предыдущей главе закономерности по динамике и количественным показателям засорённости в полевом опыте 2 полностью подтвердились.

Данные по количеству сорняков в посевах ячменя представлены в таблице 21. Динамика засорённости посевов отображена на рисунках 9-11.

(в среднем за вегетацию, шт./м )

Фактор А (направление использования ярового рапса) Фактор В (приём предпосевной обработки почвы) Годы исследований В среднем за 3 года Средние по фактору А Средние по фактору В

2012 2013 2014

1. Яровой рапс на зелёный корм (контроль) 1. Культивация (контроль) 18,8 6,1 22,0 7,2 16,8 4,7 19,2 6,0 19,1 6,1 17,2 5,5

2. Дискование 19,6 6,5 22,7 7,8 17,1 5,7 19,8 6,7 17,8 6,1

3. Комбинированная обработка 18,0 5,5 21,0 6,7 15,9 4,3 18,3 5,5 16,4 5,1

2. Яровой рапс на сидерат 1. Культивация (контроль) 14,7 4,8 18,4 5,9 12,3 4,2 15,1 5,0 15,1 5,0

2. Дискование 15,3 5,2 19,1 6,6 13,0 4,7 15,8 5,5

3. Комбинированная обработка 14,1 4,5 17,8 5,6 14,5 4,6 14,5 4,6

яр°в°й рапс на зелшьш к°рм яровой рапс на сидерат

□ многолетние сорняки, 1 срок □ многолетние сорняки, 2 срок

□ малолетние сорняки, 1 срок □ малолетние сорняки, 2 срок

Рисунок 9-Динамика засорённости посевов ячменя в полевом опыте 2, 2012 г.

яровой рапс на зеленый корм " ,6 24,2

в о к я

н р

О С2

й3 е

т в

л о к

25 20 15 10 5 0

яровой рапс на сидерат 19,7 20,7

□ многолетние сорняки, 1 срок

□ малолетние сорняки, 1 срок

□ многолетние сорняки, 2 срок

□ малолетние сорняки, 2 срок

Рисунок 10- Динамика засорённости посевов ячменя в полевом опыте 2, 2013 г.

в о к я

н р

О С2

см

Й э е

В"

и л о к

яровой рапс на зеленый корм 15

яровой рапс на сидерат

20 15 10 5 0

□ многолетние сорняки, 1 срок

□ малолетние сорняки, 1 срок

□ многолетние сорняки, 2 срок

□ малолетние сорняки, 2 срок

Рисунок 11- Динамика засорённости посевов ячменя в полевом опыте 2, 2014 г.

Анализ динамики засорённости посевов ячменя показывает, что на варианте А1 (яровой рапс пожнивно на зелёный корм) в сравнении свариантом А2 (яровой рапс пожнивно на сидерат) более интенсивно от посева к уборке возрастало количество многолетних сорняков: в 2012 г. на 32,7-36,9 %; в 2014 г. - на 17,3-28,6 %.Количество многолетних сорняков на варианте А2 возрастало всего на 14,6-22,4 % в 2012 г. и на 11,3-12,8 % в 2014 г. по всем вариантам по фактору В (приём предпосевной обработки). Вместе с тем динамика засорённости малолетними сорняками к уборке здесь показала большую интенсивность, чем на контроле (вариант А1 - яровой рапс на зелёный корм): в 2012 г. - 18,8-22,0 % против 13,7-15,4 %, в 2014 г. соответственно 16,7-20,9 % и 13,8-14,9%.

Анализ данных, представленных в таблице 20, показывает, что более существенное влияние на количество сорняков оказывает фактор А (направление использования ярового рапса). Так, на варианте А2 (яровой рапс пожнивно на сиде-рат) в сравнении с контролем (вариант А1 - яровой рапс пожнивно на зелёный корм) засорённость посевов ячменя малолетними сорняками снижается на 20,9 %; многолетними - на 18,0 %.

В системе предпосевной обработки (фактор В) наибольшее влияние на снижение засоренности посевов ячменя отмечено на варианте В3 (комбинированная обработка): -4,6 % по малолетним и -7,3% по многолетним сорнякам в сравнении с контролем (вариант В1 - предпосевная культивация). На варианте В2 (предпосевное дискование) в сравнении с контролем В1, напротив, отмечено увеличение засорённости посевов ячменя - в среднем на 3,5 % по малолетним и на 10,9 % по многолетним сорнякам.

Таким образом, по эффективности влияния на засорённость посевов предпочтителен вариант с пожнивным использованием ярового рапса на сидерат после озимой пшеницы в звене севооборота под ячмень. На этом фоне для усиления со-роочищающего эффекта следует в системе предпосевной обработки почвы использовать комбинированный посевной агрегат.Именно при таком сочетании вариантов по изучаемым факторам имеет место наименьшая засорённость посевов

ячменя во все годы исследований и в среднем за три года проведения эксперимен-

2 2 та составляет 15,5 шт./м по малолетним и 4,6 шт./м по многолетним сорнякам.

Биологическая активность серой лесной почвы в полевом опыте 2 изучалась при помощи метода «льняного полотна». Степень его разложения - надёжный показатель активности микробиологических процессов, определяющих, в свою очередь, комплекс биологических свойств, процессов минерализации и гумификации, увеличение доступности минеральных элементов питания, прочих свойств поч-вы.Данные по результатам исследований биологической активности серой лесной почвы в посевах ячменя в полевом опыте 2 даны в таблице 22 и на рисунке 12.

Таблица 22 - Биологическая активность почвы в полевом опыте 2

(в среднем за вегетацию, %)