МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 631.51.021:631.8:633.11 «321» (470.57) На правах рукописи

АДАМОВСКАЯ МАРИНА НИКОЛАЕВНА

ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ПРИЕМОВ

ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И НАНОУДОБРЕНИЯ НАГРО

НА ПОСЕВАХ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ПРЕДУРАЛЬСКОЙ СТЕПНОЙ

ЗОНЕ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Специальность 06.01.01 - общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат с.-х. наук, доцент, профес­сор кафедры почвоведения, агрохимии и земледелия Аюпов З.З.

Уфа 2014 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………… 4

1 ВЛИЯНИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ПРИЕМОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И БИООРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ, ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)………………………………………… 10

1. Влияние приемов основной обработки почвы на плодородие почвы, фитосанитарное состояние посевов и урожайность сельскохозяйственных культур………………………………………………………………………… 10

2. Влияние биоорганических удобрений на плодородие почвы, фитосанитарное состояние посевов и урожайность сельскохозяйственных культур………………….………..…………………………………………... 25

2 УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ….………… 43

2.1 Почвенно-климатические условия предуральской степи Республики 43 Башкортостан………………………………………………………………….

1. Климатические условия…………………….………………………….. 44

2. Растительность………………………………………………………….. 46

3. Рельеф…………………………………………………………………… 46

4. Характеристика почвы опытного участка……………………………. 47

2. Агрометеорологические условия в годы проведения исследований… 48

3. Объект, схема опыта и методика проведения исследований…..……… 50

4. Характеристика биоорганического наноудобрения Нагро…………… 54

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ……………………………………….. 56 3.1 Гумусное состояние почвы в зависимости от приемов основной обработки почвы и биоорганического наноудобрения Нагро…………… 56 3.1.1Влияние приемов основной обработки почвы и биоорганического наноудобрения Нагро на поступление свежеорганических веществ в

почву…………………………………………………………………………….. 56

2. Содержание и запасы гумуса…………………………………………. 59

3. Динамика подвижного гумуса в почве……………………….………. 64

4. Динамика водорастворимого гумуса в почве………………………… 67

2. Агрохимические свойства почвы в зависимости от приемов основной обработки почвы и биоорганического наноудобрения Нагро………….…. 69

3. Биологические свойства почвы в зависимости от приемов основной обработки почвы и биоорганического наноудобрения Нагро……………. 71

1. Целлюлозоразлагающая способность почвы ………………………… 71

2. Нитрификационная способность почвы………………………………. 72

3. Выделение СО₂………………………………………………………… 73

3.4 Фитосанитарное состояние посевов в зависимости от приемов основной обработки почвы и биоорганического наноудобрения Нагро…… 75

1. Засоренность посевов………………………………………………….. 75

2. Количество вредителей……………………………………………….. 81

3. Развитие болезней……………………………………………………… 83

3.5 Урожайность яровой пшеницы в зависимости от приемов основной обработки почвы и биоорганического наноудобрения Нагро…………… 87 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ……….………………... 90

1. Экономическая эффективность производства зерна яровой пшеницы в зависимости от приемов основной обработки почвы и биоорганического наноудобрения Нагро……………………………………..………………….. 90

2. Энергетическая эффективность производства зерна яровой пшеницы в зависимости от приемов основной обработки почвы и биоорганического наноудобрения Нагро……………………………………………………..…. 92 ВЫВОДЫ……………………………………………………………………… 95 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ……………………………………….... 96 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………..….. 97 ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………….……. 118

4

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Основной задачей специализации растениеводства Республики Башкортостан является – производство зерна и зерновой продук­ции в объемах обеспечивающих удовлетворение потребности в них населения. Увеличение урожайности, а также повышение качества зерна, устранение фак­торов, приводящих к его снижению, остаются главными средствами ее реше­ния.

Яровая пшеница является основной зерновой культурой не только Рес­публики Башкортостан, но и страны в целом. Однако, в настоящее время, по­требность в хлебопекарном зерне яровой пшеницы удовлетворяется не полно­стью. Одной из причин этого можно назвать низкое качество производимого зерна.

Возделывание культуры в регионе так же осложняется широким разно­образием природных условий. Это связано с местоположением республики в центре материка, влиянием медиально расположенных Уральских гор и силь-ной расчлененностью рельефа.

Современные технологии производства зерна яровой пшеницы длитель­ное время были направлены на снижение себестоимости получаемой продук­ции. Эта экономия, в первую очередь, являлась результатом стабильного роста цен на ГСМ, сельскохозяйственную технику и низкой стоимостью зерна в це­лом по стране.

Найдя отклик решения этих проблем в ресурсосберегающих технологи­ях, многие сельскохозяйственные товаропроизводители начали необдуманно их внедрять. Вследствие чего, снизились показатели почвенного плодородия и произошло ухудшение фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйствен­ных культур. В итоге, это все привело к повышению химической нагрузки на поля, увеличению площади залежных земель и, в свою очередь, снижению объ­емов и качества производимой продукции.

5

В связи с этим, перед отечественными сельскохозяйственными произво­дителями стоит задача поиска путей усовершенствования данных технологий с целью повышения показателей плодородия почвы, урожайности сельскохозяй­ственных культур и качества производимой продукции.

Одним из затратных элементов технологии возделывания сельскохозяй­ственных культур является система обработки почвы, которая оказывает зна­чительное влияние на растения в течение вегетационного периода, от нее зави­сят показатели эффективного плодородия пахотного слоя почвы и распределе­ние растительных остатков по почвенному профилю.

С другой стороны, вырастить экологически чистую продукцию хороше­го качества без подходящего и сбалансированного удобрения растений практи­чески невозможно. Нельзя упускать из внимания и тот факт, что большинство современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур не мыс­лимы без применения пестицидов.

В последнее время большую популярность приобретает удобрение но­вого поколения – биоорганическое наноудобрение Нагро (Нагро), которое спо­собствует увеличению урожайности сельскохозяйственных культур, сокраще­нию сроков их созревания, повышению качественных характеристик, сниже­нию объемов применения минеральных удобрений и пестицидов [Лазарев В.И., 2013].

Многие сельскохозяйственные предприятия Республики Башкортостан проявляют интерес к данному удобрению. Но исследования о влиянии Нагро на плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур в сочетании с приемами основной обработки в условиях республики еще не проводились. В связи с этим, изучение применения Нагро на различных фонах основной обра­ботки почвы является актуальным вопросом в условиях экологизации земледе­лия.

Степень разработанности темы. В настоящее время ресурсосберегаю­щим технологиям возделывания сельскохозяйственных культур уделяется большое внимание. Но имеющиеся в научной литературе сведения об их эф-

6 фективности зачастую противоречивы. Остаются дискуссионными вопросы по­вышения плодородия почв и фитосанитарного состояния посевов при примене­нии данных технологий. В республике отсутствуют данные об эффективности применения No-till технологий и Нагро при возделывании яровой пшеницы. Особенно важными являются вопросы изучения содержания и динамики гуму­совых соединений и их распределение в пахотном слое почвы; направленности изменений агрохимических и биологических свойств почвы; фитосанитарного состояния посевов и урожайности яровой пшеницы.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось определе­ние эффективности ресурсосберегающих приемов основной обработки почвы и биоорганического наноудобрения Нагро при возделывании яровой пшеницы на черноземе выщелоченном в условиях предуральской степи Республики Баш­кортостан.

В задачи исследований входило установить влияние ресурсосберегаю­щих приемов основной обработки почвы и Нагро на:

• содержание и запасы гумуса чернозема выщелоченного;

• содержание и динамику подвижных гумусовых веществ;

• агрохимические и биологические свойства чернозема выщелоченного;

• фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы;

• урожайность яровой пшеницы;

• экономическую и энергетическую эффективность производства зерна яровой пшеницы.

Научная новизна. Впервые в условиях предуральской степной зоны Республики Башкортостан изучена и научно обоснована эффективность приме­нения Нагро на фоне ресурсосберегающих приемов основной обработки почвы.

Установлено, что применение Нагро на посевах яровой пшеницы спо­собствует улучшению показателей плодородия почвы и фитосанитарного со­стояния посевов, вследствие чего, повышается урожайность и качество зерна.

7

Определено, что совместное применение технологии No-till и Нагро по­вышает экономическую и энергетическую эффективность производства зерна яровой пшеницы.

Теоретическая и практическая значимость. Выполненные исследова­ния способствуют расширению и углублению теоретических основ применения No-till технологии при возделывании зерновых культур с использованием Нагро.

Результаты исследований внедрены в производство ООО «МТС Зирган-ская» Мелеузовского района на площади 20 тыс. га. и используются в учебном процессе при изучении дисциплин «Земледелие», «Экологическое земледелие», «Точное земледелие» и «Системы земледелия» в ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет».

Методология и методы исследований. Отбор почвенных проб и их подготовка к анализу проводились в соответствии с ГОСТами: ГОСТ 17.4.3.01-83 «Почвы. Общие требования к отбору почв» и ГОСТ 17.4.4.02-84 «Методы отбора и подготовки почв для химического анализа». При выполнении лабора­торных анализов использовались общепринятые методики и ГОСТы: для поч­венных образцов – ГОСТ 26213-91; ГОСТ 26107-84; ГОСТ 26207-89; ГОСТ 26483-90; ГОСТ 26489-90; ГОСТ 26951-91; Аринушкина Е.В., 1970; Понамаре-ва, 1975; для растительных – ГОСТ 13586.5-93; ГОСТ 28419-89; ГОСТ 27839-88, потенциальная засоренность – по Б.А. Смирнову и В.И. Смирновой.

Положения, выносимые на защиту:

• Ресурсосберегающие приемы основной обработки почвы как отдельно, так и на фоне Нагро способствуют повышению содержания и запасов гумуса в сравнении со вспашкой.

• Применение ресурсосберегающих приемов основной обработки почвы и Нагро в слое почвы 0 – 10 см обеспечивают увеличение содержания водорас­творимого и подвижного гумуса относительно вспашки, соответственно по No-till на 0,29 и 0,029%, по Нагро – 0,65 и 0,036% к массе почвы.

8

• Применение Нагро на фоне изучаемых приемов основной обработки почвы улучшает агрохимические и биологические свойства чернозема выщело­ченного.

• Использование Нагро способствует улучшению фитосанитарного со­стояния посевов яровой пшеницы на всех фонах основной обработки почвы.

• Нагро повышает урожайность яровой пшеницы на вспашке – 28,7%, поверхностной обработке – 20,4% и No-till – 19,2%, увеличивает содержание клейковины в зерне на 3,1–3,5%.

• Возделывание яровой пшеницы на фоне ресурсосберегающих приемов основной обработки почвы и Нагро экономически и энергетически эффектив­нее относительно вспашки.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность по­лученных результатов подтверждается использованием общепринятых в почво­ведении, агрохимии, земледелии и растениеводстве методов химических и рас­тительных анализов и использованием методов статистической обработки дан­ных (дисперсионного и корреляционного анализов).

Основные положения диссертации докладывались на Всероссийских научно-практических конференциях: «Системы высокоурожайного земледелия и биотехнологии как основа инновационной модернизации АПК в условиях климатических изменений» (Уфа, 2011); «Особенности развития агропромыш­ленного комплекса на современном этапе» в рамках ХХI Международной спе­циализированной выставки «АгроКомплекс – 2011» (Уфа, 2011); «Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы» (Уфа, 2012); «Энергосберегающие технологии производства продукции растениеводства» (Уфа, 2013); междуна­родных научно-практических конференциях: «Инновационному развитию АПК – научное обеспечение» (Барнаул, 2011); «Наука XXI века: новый подход» (СПб., 2012), «European Applied Sciences: modern approaches in scientific re-search» (Штутгард, 2013).

Результаты исследований докладывались: на I (г. Уфа, 2011, 2014), II (Оренбург, 2011; Ижевск, 2014) и III (Орел, 2011; Самара, 2014) этапах Всерос-

9 сийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученных Минсельхоза РФ и конкурсе стипендиальной программы «ЭкоНива» компании ООО «ЭкоНива – АПК Холдинг».

По материалам диссертационной работы опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

Личный вклад автора. Обоснование актуальности темы, разработка схемы и методики исследований, проведение полевых опытов, анализов и наблюдений, математическая и статистическая обработки экспериментальных данных выполнялись автором лично или при его участии.

Структура и объем диссертации. Работа представлена на 118 страни­цах компьютерного текста. Состоит из введения, четырех глав, выводов, пред­ложений производству, библиографического списка содержащего 190 наимено­ваний, в т.ч.12 на иностранном языке и включает 22 таблицы, 3 рисунка и 66 приложений.

10

1 Влияние ресурсосберегающих приемов основной обработки почвы и биоорганических удобрений

НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ, ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ

ПОСЕВОВ И УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

КУЛЬТУР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Влияние приемов основной обработки почвы на плодородие почвы,

фитосанитарное состояние посевов и урожайность

сельскохозяйственных культур

Около VIII тысячелетий до нашей эры человек впервые начал обрабаты­вать почву с целью получения продуктов питания, а сама же почва, до конца 19 века, считалась мертвым геологическим слоем Земли [Косинский В.С., 1990].

В 1883 году В.В. Докучаев доказал, что почва живет, развивается и в за­висимости от условий, от действий человека может процветать либо медленно умирать. И именно по этому, он рекомендовал, обработку почвы проводить та­ким образом, чтобы меньше ее распылять и по возможности не оставлять без прикрытия [Иванов В.М., 2007].

Наряду с В.В. Докучаевым, такие русские ученые, как Д.И. Менделеев и П.А. Костычев, обработку почвы с оборачиванием пласта считали не обяза­тельным агротехническим приемом [Баздырев Г.И., 2008; Сафиулин М.В., 2009]

Д.И.Менделеев более 120 лет назад говорил о том, что большинство земледельцев заблуждаются, считая глубокую обработку наиболее эффектив­ным приемом [Власенко А.Н., 2014].

Позднее, в 1909 году, И.Е. Овсинский, став последователем многих идей своих предшественников, впервые разработал почвозащитную систему земле­делия, основываясь на минимизации обработки почвы [Баздырев Г.И. 2008].

Глубокая вспашка лишает возможности регулировать влагу в почве, вследствие чего ее приверженцы то смотрят со сложенными руками, как расте-

11 ния гниют, то во время засухи стараются вызвать дождь удивительными сред­ствами, например, зажиганием взрывчатых веществ в облаках, как это пробова­ли делать в Америке. [Сафиулин М.В., 2009]

Вред плуга ученый видел в нарушении естественного расположения слоев почвы, снижении их водопроницаемости и ухудшении условий для дея­тельности микроорганизмов почвы: аэробы, которым требуется насыщение почвы кислородом, оказываются в глубине почвы и угнетаются анаэробными условиями, а анаэробные микроорганизмы, напротив, попадая в условия избыт­ка кислорода, погибают или ослабляют деятельность [Бородин Н.Н., 1976].

«Многие из сторонников глубокого распахивания оказались в положе­нии человека, который, убив курицу, которая несет яйца, думал сразу разбога­теть. Но глубоко распаханная земля родить не хочет», – убеждал Иван Овсин-ский. Овсинский не жег стерню, пожнивные остатки оставлял в поле. Не пахал, а рыхлил, и то, что сейчас осваивается нашими сельхозпроизводителями как передовой западный опыт, Овсинский применял уже тогда, когда на западе еще и не думали о Mini-till и No-till. Однако, на родине его опыт не нашел привер­женцев. Поэтому вспашка являлась неотъемлемым приемом классической об­работки почвы. Вместе с тем исследования технологий возделывания культур с помощью мелкой обработки продолжались [Хабиров И.К., 1999, Аюпов З.З., 2014].

Французский фермер Жан (1910) рекомендовал, взамен вспашки плуга­ми, применение чизель-культиватора с постепенным углублением обрабатыва­емого горизонта до 20-22 см. С применением чизель-культиватора урожай­ность зерна овса достигала до 4,4 т/га, а ячменя — 3,7 т/га. Во Франции ферме­ры засушливых регионов до сих пор применяют данную технологию [Дорожко Г.Р., 2011].

В начале двадцатого столетия мелкую обработку почвы в юго-восточной части России распространял Н.М.Тулайков. Он рекомендовал пере­ходить на поверхностные обработки с использованием дисковых орудий, при этом полностью отказаться от глубокой обработки почвы.

12

Но на тот момент из-за отсутствия возможности использования химиче­ских средств борьбы с сорной растительностью к мелкой обработке не прояви­ли особого внимания. В последующем применение мелкой обработки почвы на посевах сельскохозяйственных культур было запрещено.

Позднее, в середине XX века в США была издана книга американского фермера Э. Фолкнера «Безумие пахаря». В этой книге автор главной причиной снижения плодородия почвы и развития эрозионных процессов называл еже­годную вспашку. Э. Фолкнер рекомендовал широко использовать поверхност­ную обработку почвы на 7,5 см, которая, по его мнению, обеспечивает более благоприятный водный и пищевой режимы. Эта книга оказала существенное влияние на дальнейшее развитие земледелия разных стран [Сираев М.Г., 2006 ].

В 50-е годы XX века Т.С.Мальцев [1985] разработал безотвальную си­стему основной и предпосевной обработки почвы, которая существенно отли­чалась от культурной обработки В. Р. Вильямса. Данная система подразумевала сокращение числа глубоких обработок за ротацию севооборота, соблюдение чередования по годам и полям глубокой безотвальной пахоты на глубину 10-12 см специальными дисковыми лущильниками в зернопаровых и зернопаропро-пашных севооборотах [Уметбаев А.Ш., 2011].

Европа, Австралия, Северная и Южная Америка на ресурсосберегающее земледелие стали переходить еще в семидесятых годах прошлого века. В Кана­де в настоящее время не распахивают ни один гектар, плуг не используется и на 90 процентах посевных площадей в США [Сафиулин М.В., 2009].

В мире по нулевой технологии обрабатывается более 100 млн. га и этот объем неуклонно растет [Банькин В.А., 2006].

Сегодня, в XXI веке, почти все ведущие страны - сельскохозяйственные производители активно используют ресурсосберегающие системы возделыва­ния сельскохозяйственных культур.

За период с 1971 по 2006 годы индекс окультуренности почв с учетом относительных индексов рН, Р₂О₅ и К₂О повысился с 0,48 до 0,87 (1,8 раза),

13 урожай зерновых — с 9,2 до 15,1 ц/га (1,6 раза), что подтверждает их общую связь [Безносов А.И., 2011].

Почвозащитные системы обработки почвы, в первую очередь, должны основываться на постоянном контроле основных показателей плодородия почв, от которых и будет зависеть эффективность их применения. Особенно важно при этом вести контроль за почвенной органикой, уровнем биогенности, соста­вом микрофлоры и фауны, а так же за уплотнением плодородного слоя почвы [Дояренко А.Г., 1965; Габбасова И.М., 2014].

По мнению ряда авторов [Лазарев В.И., 1998; Хабиров И.К., 2005; Рыд-цева Н.Г., 2009; Аюпов З.З., 2009; Миннебаева И.Ф., 2010; Анохина Н.С., 2011], ресурсосберегающие технологии способствуют сохранению уровня содержания и запасов гумуса, главным образом, за счет уменьшения потерь органического вещества вследствие замедления процессов минерализации и увеличения его лабильной части благодаря сохраняющимся растительным остаткам (солома, мякина).

Нулевая обработка почвы (No-till) - это ресурсосберегающая технология возделывания сельскохозяйственных культур, при которой отсутствует какая-либо обработка почвы, за исключением посева. [Орлова Л.В., 2009].

Основные преимущества No-till перед классическими технологиями:

1. Резкое снижение водной и ветровой эрозии почв, накопления и со­хранения влаги в корнеобитаемом слое.

2. Улучшение плодородия (повышение содержания гумуса от 0,1 до 0,2% в год).

3. Снижение расхода горюче-смазочных материалов на 50-60% по срав­нению с классикой.

4. Снижение количества задействованных в производстве тракторов и сельскохозяйственных машин примерно в два раза.

5. После третьего года работы по нулевой технологии на 20-30% снижа­ется расход средств защиты растений, минеральных удобрений и гербицидов.

14

6. Снижение трудозатрат в 3—4 раза по сравнению классической обра­боткой почвы.

7. Снижение себестоимости производимой продукции как следствие увеличения прибыли и повышение рентабельности растениеводства.

Одним из показателей качественной вспашки является полная заделка в почву крупных остатков соломы и мякины. Для повышения ее эффективности за несколько дней до этого проводят лущение стерни. После такой обработки растительные остатки полностью заделываются в почву, при этом должны от­сутствовать границы между смежными проходами агрегата, коэффициент не­ровности поля должен составлять — не более 7%, глыбистость почвы не долж­на превышать 10%, а отклонение средней глубины вспашки от заданной – ±2 см [Карпачевский Л.О., 2005; Орлов А.Н., 2011].

При минимальной обработке за счет пожнивных остатков и мульчи, со­храняемой на поверхности почвы после уборки культуры, происходит влагона-копление, формируется слой защищающий почву от испарения, улучшаются качественные показатели плодородного слоя. Так же, под влиянием контраста температур поверхности почвы и воздуха образуется конденсат, который по­ступает обратно в виде росы. При этом отпадает необходимость в чистых парах [Косинский В.С., 1990; Лазарев В.И., 2006].

Большинство специалистов рекомендуют переходить к нулевой техно­логии не сразу. В начальном этапе ее внедрения требуется подготовить терри­торию, провести в течение двух-трех лет выравнивание поверхности участка. Так же необходимо произвести удаление сорняков механическим путем, но без использования вспашки. На этом этапе рекомендуется применение минималь­ной обработки, пока происходит формирование слоя из пожнивных остатков [Гимбатов А.Ш., 2009].

Выбор правильного научно обоснованного севооборота позволяет сразу решить несколько задач: снизить рост сорняков, уменьшить заболеваемость сельскохозяйственных культур, оптимизировать использование питательных веществ и влаги. Так же важным моментом является то, что в севообороте рас-

15 пределение нагрузки на технику обеспечивается эффективней, за счет чего уве-личивается потенциальная рентабельность хозяйства [Власенко Н.Г., 2014].

С применением нулевой обработки большая часть органического веще­ства в виде мульчи остается на поверхности почвы.

Органическое вещество действует как изолирующий слой, снижая испа­рение, а так же улучшает биологическое плодородие почвы и выступает в каче­стве защиты поля от дождевых капель – весьма важного фактора для тяжелых почв [Фишер А.Д., 2013].

Создавая интенсивными обработками временно мелкокомковатую структуру почвы, а затем ее разрушая этими же обработками и, наоборот, их исключая способствуя сохранению структуры. Разрушение структуры неиз­бежно приводит и к ухудшению водного и воздушного режимов почвы [Tebrugge F., 1985; Косинский В.С., 1990].

Общеизвестно значение механических обработок почвы в мобилизации почвенного плодородия. Однако плодородие не вечно. Задача состоит в том, чтобы рационально использовать и повышать его [Салишев Л.И., 1993].

По данным многих исследователей [Титлянова А.А., 1982; А.П. Щерба­ков, И.Д. Рудай, 1983; Полупан Н.И., 1986; Woods L.E., 1988; Титова Н.А., 1991;, Лазарев В.И., 2006], главными причинами потерь гумуса при освоении земель под пашню являются: уменьшение объема растительных остатков по­ступающих в почву, а так же изменение их видового состава; нарушение струк­турно-агрегатного состава почвы и ухудшение водного режима; усиление ми­нерализации гумуса; разложение и биодеградация органического вещества.

Лишение почвы природной мульчи (войлока, подстилки, дернины), рас­пыление верхнего слоя создают предпосылки для усиления стока, эрозии, де­фляции. Происходит разрушение почвенных экоценозов, сокращение зоонасе-ления, разрушение ходов червей и корней, снижение способности почвы к био­логическому саморыхлению. При оборачивании пласта аэробные микроорга­низмы попадают в глубокие слои, где при недостатке кислорода прекращают свою деятельность; анаэробные микроорганизмы выносятся плугом наверх в

16 аэробные условия и также погибают. В результате в пахотном слое почвы на некоторое время резко снижается микробиологическая деятельность.

При длительной поверхностной обработке почвы элементы питания накапливаются в верхних слоях при несколько меньшем их содержании в ниж­них, а при вспашке они распределяются равномерно по глубине обработки [Debruk J., 1981; Чуданов И.А., 1990].

В зависимости от направленности сельскохозяйственного использования почвы происходит существенное изменение количественных и качественных изменений гумуса.

Гумус почвы обеспечивает растения азотом, фосфором, калием и други­ми важными макро- и микроэлементами питания, необходимой для фотосинте­за углекислотой, биологически активными ростовыми веществами. Так же, гу­мус занимает одно из важнейших мест в таких почвенных процессах, как предохранение почв от выветривания, формировании структурных агрегатов. Исходя из этого, одной из основных задач земледельцев является увеличение запасов гумуса почвы [Дьяконова К.В, 1981].

По данным Багаутдинова Ф.Я. [2012], ежегодное накопление гумуса под залежными участками составляет 0,03% к массе почвы относительно к исход­ному его содержанию. Пахотные почвы характеризуются декомпенсационным режимом функционирования. Потери гумуса в пахотных почвах составляют 0,04-0,10% ежегодно. Однако в зависимости от направленности сельскохозяй­ственного использования почвы скорость потерь гумуса различна. Наибольшие потери гумуса наблюдаются при бессменном паровании почвы. Под бессмен­ными посевами яровой пшеницы темпы потерь гумуса в почве меньше, чем при использовании почвы в севообороте без удобрений.

Результаты исследований Анохиной Н.С. [2011] свидетельствуют о том, что при применении классической системы основной обработки почвы проис­ходит снижение запасов минерального азота в сравнении с ресурсосберегаю­щими системами. Эти изменения в системе минимализации обработки почвы происходят за счет обогащения верхнего слоя почвы пожнивными остатками

17 культур севооборота, которые в свою очередь способствуют формированию благоприятных условий для жизнедеятельности микрофлоры почвы. В резуль­тате происходит повышение нитрификационной и целлюлозоразлагающей спо­собности почвы, усиление активности ферментов, увеличение продуцирования двуокиси углерода.

По данным Миннебаевой И.Ф. [2009], на варианте поверхностной обра­ботки почвы накопление и сохранение гумуса почвы происходит активнее от­носительно других вариантов. На варианте с применением минимальной обра­ботки почвы содержание гумуса было наименьшим, так как здесь скопление растительных остатков происходило в основном на поверхности почвы. Так же сокращение глубины обрабатываемого слоя в первые годы перехода от класси­ческой системы к минимальному фону привело к переуплотнению почвы. Но уже к началу второй ротации севооборота на ресурсосберегающих фонах отме­чается увеличение лабильных гумусовых веществ до глубины 10–12 см от-носительно классической обработки почвы.

Исследования Кираева Р.С. [2006] показали, что положительное дей­ствие минимальной обработки почвы и гербицидов проявляется в большей сте­пени по отношению к минеральному азоту. Его содержание в этих вариантах, по сравнению с отвальной под зерновыми культурами, возрастает на 28%. При минимальной системе обработки почвы запасы общего азота повышаются на 1,5 т/га, а минерального на 30 кг/га относительно отвальной системе.

Применение минимальной системы обработки почвы привело к увели­чению содержания гидролизуемых форм азота. Количество потенциально ми­нерализуемых соединений азота при минимальной обработке почвы повыша­лось и достигало в слое почвы 0–30 см до 340–376 кг/га, тогда как при отваль­ной системе его количество составило всего 315–325 кг/га. При этом несколько уменьшились константы скорости минерализации. Использование поправочно­го коэффициента для оценки скорости минерализации необходимо ввести в связи увеличением влажности почвы относительно вспашки. При этом констан­та скорости минерализации, на фоне минимальной обработки, становится вы-

18 ше, чем при вспашке, что позволяет прогнозировать количество возможного накопления минерального азота.

Дифференсация минеральных форм азота в пахотном слое почвы, на фоне, минимальной обработки указывает на снижение интенсивности процес­сов минерализации гумуса в слое почвы 15–30 см. На фоне вспашки содержа­ние минеральных соединений азота было выше на 34% в сравнении с мини­мальной обработкой почвы [Багаутдинов Ф.Я, 2009; Казыханова Г.Ш., 2011].

Исследования Аюпова З.З. показывают, что приемы основной обработки почвы и удобрения оказывают существенное влияние на содержание водорас­творимого гумуса. В слое 0-30 см наибольшее его содержание отмечено на фоне классической обработки – вспашки, что связано с запашкой органических остатков в почву. В слое почвы 0–10 см наибольшее накопление водораствори­мого гумуса произошло при применении плоскорезной обработки на фоне сов­местного применения сидерата и минеральных удобрений [Аюпов З.З., 2004; 2013].

Интенсивная отвальная обработка почвы не всегда способствует повы­шению его плодородия, ведет к усилению минерализации гумуса, снижению его содержания в почве [Давлетшин М.А., 1985].

С содержанием гумуса тесно связана биологическая активность почвы, ее структурность, водопроницаемость, водоудерживающая способность, сло­жение, температурный режим, емкость поглощения и другие свойства.

Почва — живой объект, в ней происходят сложные биологические, фи­зические и химические процессы. Механическая обработка с оборотом пласта — это глубокое вмешательство в жизнь почвы, вызывающее разрушение ее природного строения, нарушение водного, воздушного, пищевого и теплового режимов [Fischer D., 1981].

При традиционной системе обработки до внедрения технологии no-till плотность почвы в слое 0–30 см составляла 1,12 г/см³, а в слое 30–50 см – 1,23 г/см³, в то время как на целинных аналогам она была 0,88 г/см³ и 1,13 г/см³ со­ответственно. При нулевой технологии плотность почвы на опытах в эти сроки

19 составляла соответственно в пределах 1,16–1,21 г/см³ в слое 0–30 см и 1,22–1,29 г/см³ в слое 30-50 см. При отсутствии механической обработки почвы (нулевая технология) средняя величина показателя плотности составляла в слое 0–30 см 1,18 г/см³ с незначительным колебанием по вариантам, что является несуще­ственным превышением этого показателя по сравнению с вариантом традици­онной технологии. Повышение плотности в этом случае не оказало негативного влияния развитие культур. Это косвенно свидетельствует о достаточной степе­ни аэрации, а также о том, что такая плотность почвы посевного слоя не создает механической преграды для корней системы пшеницы и ячменя. Вместе с тем при такой плотности в почве лучше сохраняется влага [Кочмина О.В., 2014].

Многочисленные исследования и широкая производственная практика показывают, что в севообороте вспашку можно заменить безотвальными обра­ботками без снижения урожайности возделываемых культур.

Применение минимальной обработки почвы на склоновых землях явля­ется эффективным приемом по борьбе с водной эрозией. Это происходит в ре­зультате улучшения структуры почвы, увеличения ее водопроницаемости и во-допрочности. При этом уменьшается смыв почвы поверхностным стоком воды [Foster, P.K.,1986; Макаров И.П., 1990; Казаков Г.И., 2008; Чуданова И.А.,2006; Weizen…, 2012].

Гумификация растительных остатков в почве в естественных условиях осуществляется не только микробами и дождевыми червями, но и многими другими фитосапрофагами. За счет создания зернисто-комковатой структуры и разрыхления почвы они влияют на ее водно-физические и химические свойства, способствуют аккумуляции и стабилизации запасов гумусовых веществ, что в конечном итоге определяет почвенное плодородие. Более гумусированные поч­вы обладают лучшими водными, воздушными и тепловыми режимами плодо­родного слоя. У них более активно идет образование нитратов и углекислоты, необходимых для фотосинтеза и фиксации атмосферного азота свободноживу-щими в корнеобитаемом горизонте микроорганизмами. В результате физико-химическое взаимодействие новообразованных гумусовых кислот с минерала-

20 ми предохраняет их от быстрого вовлечения в биохимический кругооборот и способствует закреплению гумуса в почве [Емцев В.Т., 2005; Ionita, S., 1999].

При превращении органических веществ пожнивных остатков растений поступающих в почву в гуминовые и фульвокислоты участвуют почвенные бактерий и черви. Известно, что растительные остатки содержат зольные эле­менты - различные металлы, кремний и т.д. Гуминовые и фульвокислоты взаи­модействуя с металлами образуют соли гуматов и фульватов. Они имеют раз­ную степень растворимости. Так, гуматы калия, натрия и лития легко раство­ряются в воде и способны вымываться. Эти соли представляют наиболее цен­ную часть гумуса, легко доступную растениям. Не растворимыми являются гу-маты кальция, магния, кремния и тяжелых металлов, которые составляют осно­ву фундамента потенциального плодородия почвы. Накопление гуматов в почве происходит в черноземах весь послеледниковый период. Данные гуматы могут растворяться под влиянием ферментов корневой системы растений. Однако, их количество зависит от уровня удовлетворяющего потребность только самих растений. Гуматы тяжелых металлов не подвергаются гидролизу. Но, от них за­висит образование агрономически ценной, связной, водопрочной и пористой структуры, не подверженной влиянию эрозийных воздействий.

В верхнем слое на варианте с поверхностной обработкой несколько уве­личилась численность микроорганизмов, особенность бактериальной и грибной микрофлоры, повысилась биохимическая активность. В большей степени это относится к процессам трансформации органических веществ, на что указыва­ют увеличение продуцирования почвой углекислого газа, возрастание активно­сти ферментов уреазы и инвертазы. Сочетание поверхностной и отвальной об­работок, по сравнению со вспашкой, также повысило активность этих фермен­тов [Хазиев Ф.Х., 1972].

На данный момент хорошо изучено значение гумусовых веществ в жиз­ни растений. Почвы с высоким содержанием гумуса обогащены физиологиче­ски активными веществами, которые активизируют биохимические и физиоло­гические процессы, повышают обмен веществ и общий энергетический уровень

21 процессов в растительном организме, способствуют усиленному поступлению в него элементов питания. В совокупности, все эти почвенные процессы способ­ствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур и улучшению качества получаемой продукции [Шикула Н.К., 1990; Титова В.И., 1997].

Практика мирового земледелия свидетельствует об экономической не­целесообразности ведения сельского хозяйства без применения минеральных удобрений [Vyes S.N., 1997].

По данным ВНИИ фитопатологии, при одновременном падении супрес-сивности почв (показатель почвенного здоровья) происходит накопление плес­невых грибов – пенициллов и аспергиллов [Харченко А.Г., 2013].

И фактор токсичности действия почвенных грибов и патогенных бакте­рий на растения здесь достаточно значителен. Отсутствие органических соеди­нений, потеря из севооборотов многолетних трав по причине бедственного по­ложения животноводства и отсутствие перспектив изменения ситуации в обо­зримом будущем заставляют нас обратить внимание на те системы земледелия, где в наименьшем количестве происходит потеря органического вещества поч­вы [Мишустин Е.Н., 1948; Нурмухаметов Н.М., 1995].

Ранневесенняя подкормка озимой ржи азотными удобрениями способ­ствует регенерации поврежденных и ослабленных зимой побегов и возобновле­нию кущения весной [Soon J.K., 2002; Исмагилов Р.Р., Гайфуллин Р.Р., Нугума-нов А.Х., 2012].

По данным Голощапова А.П. [2002] при применении различных спосо­бов основной обработки почвы на фоне удобрений засоренность посевов зерно­вых, зернобобовых и однолетних трав остается практически одинаковой.

Исследования Коренькова Д.А. [1970] говорят о том, что комплексное использование удобрений со средствами защиты растений способствует повы­шению их эффективности.

В опытах НИИСХ ЦРНЗ установлено, что имеется прямая зависимость урожайности зерновых культур от применения возрастающих доз сложных

22 удобрений в сочетании с гербицидами и пестицидами. При этом установлена аналогичная реакция всех изучаемых сортов [Войтович Н.В., 2003].

При возделывании зерновых культур вспашку можно заменить поверх­ностной обработкой в случае, если почвы хорошо окультурены, рыхлые и чи­стые от сорняков [Spielhaus G., 1985; Radford B.J., 1995; Weber R. 2004; Базды-рев Г.И., 2012].

Преимуществом мелкой обработки можно назвать оптимизацию показа­телей почвенного плодородия, а также влагоресурсоэнергосбережение с учетом почвенно-климатических условий. Однако необходимо учитывать тот факт, что применяя мелкую обработку почвы необходимо проводить контроль за числен­ностью сорных растений и, при необходимости, применять гербициды. Так же переход от вспашки к мелким и особенно поверхностным обработкам сопро­вождается рядом негативных явлений:

1. Повышается засоренность полей, особенно многолетними сорняками. Частые поверхностные обработки без оборота пласта при размещении зерновых по зерновым в узкоспециализированных севооборотах могут увеличить пора­жение их корневыми гнилями.

2. При обработке почвы без оборота пласта затруднена заделка на опти­мальную глубину органических удобрений, дернины многолетних трав, сиде-ральных культур.

3. Длительное применение поверхностных обработок почвы приводит к уплотнению подпахотных слоев, что ухудшает их физические свойства. [Мака­ров И.П., 1984].

На данный момент сведений о реакции сорняков на основные элементы систем земледелия недостаточно, что усложняет возможности прогнозирования их вредоносности в посевах и нередко сопровождается непредсказуемым сни­жением продуктивности возделываемых культур. Успешное регулирование численности сорной растительности будет определяться наличием сведений об основных биологических особенностях сорняков и их развитии в различных

23 почвенно-климатических условиях и агроланшафтах [Красноперова Е.М., 2006].

При сокращении интенсивности механической обработки почвы в груп­пах доминирования преобладают многолетние корневищные и корнеотпрыско-вые виды сорных растений. Среди малолетних сорняков преобладают яровые ранние и зимующие виды [Захаренко А.В., 2000].

При применении системы минимальной обработки почвы (поверхност­ная, безотвальная) в сочетании с гербицидами снижается засоренность посевов полевых культур до такого уровня, который может обеспечить традиционная отвальная обработка почвы [Попова М.Б., 1965; Туликов А.М., 1982; Тютерев С.Л., 2000].

Протравливание семян химическими фунгицидами или обработка их биопрепаратами фунгицидного и ростостимулирующего действия является эф­фективным приемом профилактики болезней растений. Стимуляторы роста при правильном их использовании могут снять множество проблем, сократить про­изводственные затраты и получать дополнительные прибыли. Биостимуляторы увеличивая энергию прорастания, силу роста семян и устойчивость растений к неблагоприятным погодным условиям, а также уменьшая биологическое по­вреждение различными болезнетворными микроорганизмами, способствуют качественно улучшать товарные характеристики и ценность продукции сель­ского хозяйства [Ганиев М.М., 2002; Тиханович И.А., 2005].

Ухудшение фитосанитарного состояния посевов зерновых культур явля­ется одним из факторов снижения урожайности. По данным С.Л. Тютерева [2000], из-за болезней земледельцы России ежегодно теряют 15–20 млн. т зерна. Помимо количественных потерь урожая, вредоносность болезней проявляется также в ухудшении качества полученной продукции Тютерев С.Л., 2000.

В опытах Шмакова Н.В. на яровой пшенице вредоносность болезней увеличилась при безотвальных обработках почвы в сравнении со вспашкой. На ячмене потери урожая резко возросли и, в сравнении с рожью, в среднем уве-

24 личились в 5,4 раза. Наибольшие потери отмечались при дисковании и состави­ли 16,7% [Шмакова Н.В., 2013].

В настоящее время, в связи с большим загрязнением почв токсинами промышленного происхождения, пестицидами и агрохимикатами актуальным становится применение экологически чистых биопрепаратов, способствующих усилению круговорота питательных элементов.

За последнее десятилетие рядом исследователей во всем мире запатен­тованы различные консорциумы бактерий для борьбы с болезнями растений. Отобранные микроорганизмы были использованы для получения биопрепара­тов, предназначенных для предпосевной обработки семян, весенней и осенней подготовки почвы, послевсходовых обработок растений с целью стимуляции их роста, развития, а так же для борьбы с различными грибковыми и бактериаль­ными заболеваниями [Сергеев К.А., 2009].

В процессе перехода от классической системы к ресурсосберегающим технологиям происходят значительные изменения, как в самой почве, так и в фитосанитарном состоянии посевов. По данным специалистов по защите расте­ний, при современном уровне интенсификации земледелия вредные организмы снижают урожайность и качество сельскохозяйственной продукции на 35–50% [Захаренко В.А., 1998; Грязина Ф.И., 2011] .

Многочисленные исследования, проведенные в различных почвенно-климатических зонах страны, в том числе и в Башкортостане, свидетельствуют о том, что способы основной обработки почвы по-разному влияют на урожай сельскохозяйственных культур. Следовательно, имеют место весьма разнооб­разные, порой противоречивые суждения об эффективности той или иной си­стемы обработки почвы, которые в основном сводятся к тому, что преимуще­ства имеет та система обработки (в том числе минимальная), которая наиболее полно отвечает почвенно-климатическим условиям местности.

По результатам исследований Кочевых М.Ю. [2005] установлено, что «Поверхностно-отвальная» обработка не вела к сниже-

нию урожайности полевых культур, в сравнении с «Отвальной», как по фону

25 без гербицидов, так и с их применением. Существенное увеличение урожайно­сти при внесении соломы (на 4,6–9,2 ц/га в зависимости от системы обработки) было отмечено только у озимой ржи.

На легкосуглинистой окультуренной дерново-подзолистой почве посто­янная поверхностная обработка на 10–12 см длительное время обеспечивала та­кие же урожаи, как и ежегодная вспашка на 20-25 см с почвоуглублением до 40 см. На 4–5 год произошло некоторое снижение урожаев отдельных культур се­вооборота по поверхностной обработке (озимые, кукуруза, картофель, зернобо­бовые), урожаи яровых зерновых практически не изменялись.

По результатам исследований Чуданова И.А. [2006], минимализация си­стем обработки почвы способствует существенному увеличению урожая зерна яровой пшеницы при ее возделывании в зернопаровом сидеральном и ячменя в зернопаропропашном севооборотах. Экономическая эффективность в системе минимализации обработки почвы при возделывании данных яровых зерновых культур значительно возрастает относительно классической системы.

Таким образом, на основе приведенного обзора литературы можно за­ключить, что многочисленными исследованиями доказано положительное вли­яние ресурсосберегающих приемов основной обработки почвы на улучшение показателей плодородия почв, фитосанитарного состояния посевов и повыше­ние урожайности сельскохозяйственных культур.