Глава 1. Обзор литературы

1.1. Изменение обильности сорных растений и урожайности сельскохозяйственных культур под действием разных по интенсивности систем обработки почвы

Обработка почвы — важное звено системы земледелия. Без рациональной обработки почвы невозможно эффективно повышать ее плодородие. В центральных районах Нечерноземной зоны наиболее значимой является проблема накопления и правильного использования органического вещества почвы, так как за последние годы резко сократилось внесение органических и минеральных удобрений (А. А. Борин, 2003).

Кроме того, обработка имеет большое значение в системе защиты растений от сорняков. Она воздействует на рост и развитие сельскохозяйственных культур, а также на вредные живые организмы, связанные с почвой как средой обитания или как со средой сохранения (Э.И. Бурлякова, Л.В. Ильина, 1989).

Рациональная и своевременная обработка уменьшает засоренность многолетними и малолетними сорняками на 50-60%. Она способствует дружному прорастанию и быстрому развитию культурных растений, благодаря чему усиливается конкурентная способность полевых культур в борьбе с сорняками и подавлению развития последних. При обработке почвы погибают растущие сорняки, предотвращается их обсеменение и развитие вегетативных органов размножения, устраняется возможность прорастания их семян и зачатков или, наоборот, создаются условия для быстрого и дружного появления всходов сорных растений, которые уничтожаются при последующей обработке.

На прорастание семян сорняков в почве большое влияние оказывает глубина их заделки в пахотном слое (А.Н. Киселев, 1971). Особенно большое значение имеют глубина и вид технологического приема обработки в борьбе с многолетними сорняками. Таким образом, большое значение в борьбе с сорняками имеет глубокая вспашка. В результате углубления вспашки перераспределяется запас семян сорняков в почве, благодаря чему снижается засоренность посевов. Эти данные подтверждают исследования, которые проводились в учхозе ТСХА «Дубки» Московской области в 1962 году. Так, при вспашке на 30-32 см как в первый, так и во второй сроки учета количество сорняков было заметно меньше, чем при обычной вспашке (И.С.Кочетов, Доклады ТСХА, 1972). Но, систематически проводимая глубокая вспашка не всегда является эффективным приемом борьбы с малолетними сорняками. В опытах Белорусского СХИ наименьшее количество сорных растений в среднем за 2 года из группы малолетников было обнаружено при первой глубокой вспашке. Это вполне понятно, так как при глубокой вспашке верхний сильно засоренный семенами сорняков слой почвы переносится вниз, а наверх выносится менее засоренный слой почвы. Повторная глубокая вспашка, при которой ранее заделанные семена сорняков обратно переносятся наверх, снова приводит к увеличению засоренности.

В результате исследований, проводимых на

экспериментальной базе МСХА им. К.А. Тимирязева в 1990 году, было выявлено, что в посевах пшеницы вспашка на 28-30 см при интенсивной глубокой и на 20-22 см при отвальной разноглубинной обработках уменьшает засоренность на 28-32% по сравнению с поверхностными обработками. (ТЛИ. Баздырев, А.В. Капцов. Агро XXI №7-9, 2007).

В последнее время, как в отечественной, так и зарубежной научной литературе широко обсуждается вопрос о возможности замены вспашки на поверхностные обработки. Огромные затраты на обработку почвы, непродуктивные потери почвенной влаги и ряд других причин вызвали предложения заменить вспашку на поверхностную обработку.

Первое обоснование безотвальной обработки почвы принадлежит отечественному исследователю И.Е. Овсинскому (1898г). Система обработки почвы по Овсинскому заключается в постоянной, по мере появления всходов сорняков, поверхностной обработке почвы не глубже 5 см. Он особо подчеркивал, что при поверхностной обработке создаются исключительно благоприятные условия для буйного роста сорняков. Если опоздать с очередной обработкой почвы, то одной поверхностной обработкой их уничтожить будет трудно.

В нашей стране и за рубежом широко изучаются и внедряются в производство почвозащитные энергосберегающие безотвальные и поверхностные технологии обработки почвы, связанные с минимальным механическим воздействием на почву и вегетирующие сорняки и изменением распределения семян сорных растений в обрабатываемом слое (С.К. Мингалев, 2004).

На дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах Центрального региона Нечерноземной зоны Российской Федерации в условиях современного этапа биологизации земледелия применение поверхностно-отвальной системы основной обработки, базирующейся на сочетании отвальной на глубину 20-22 см один раз в 4 года и поверхностной одно-двукратной обработки на глубину до 10-12 см в последующие 3 года по сравнению с ежегодной отвальной системой обработки не способствует усилению вредоносности сорных растений, приводит к сохранению всех видов ресурсов и энергии, а также проявлению тенденции повышения урожайности и валового выхода энергии и связи с более рациональным использованием естественного фонда плодородия и предохранения почвы от деградации (Н.В. Лопоносова, 2001).

При ежегодной безотвальной в том числе и поверхностной обработке возможно в первые годы увеличение засоренности посевов, однако это явление будет носить временный характер и касаться, главным образом, увеличения количества многолетних сорняков - пырея ползучего, осота полевого и др. Поэтому в переходный период от вспашки к безотвальной обработке необходимо предусмотреть применение на части площадей высокоэффективных безопасных гербицидов в период поле уборки ряда предшественников (В.Ф. Мальцев, 2002). При поверхностной обработке без применения гербицидов со временем наступает депрессия в урожайности культурных растений из-за накопления в верхнем слое зачатков вредных организмов (Б.А. Смирнов, 2002).

Однако опровергать вспашку полностью нельзя. Многочисленными исследованиями доказано, что при продолжительном применении безотвального рыхления и поверхностной обработки отмечается заметная дифференциация пахотного слоя по плодородию, что уменьшает зону активной деятельности корневых систем сельскохозяйственных культур, а это нежелательно. Отсюда напрашивается вывод, имеющий большое практическое значение, что вспашку все же следует периодически применять - один раз в одну, две ротации севооборота в зависимости от числа полей. За этот период в нижней части пахотного слоя будет протекать также полезный процесс - постепенная потеря семенами сорняков всхожести и жизнеспособности. Это тоже очень важно, так как вынесенная наверх нижняя часть пахотного слоя при обороте пласта не так сильно будет засорена семенами и вегетативными органами размножения (В.Ф. Мальцев, 2002).

Что касается системы нулевой и плоскорезной обработок дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы, то по результатам, полученным профессорами Б.А. Доспеховым и А.И. Пупониным на опытном поле Тимирязевской академии в учхозе «Михайловское» Подольского района Московской области, было отмечено весьма слабое влияние этих обработок на сорный компонент агрофитоценоза. (А.И. Пухюнин, А.В. Захаренко Известия ТСХА №2, 1995).

Бороться с сорняками нужно не отдельными мероприятиями, а целым комплексом агротехнических мероприятий.

Многолетнее применение чизельной, роторной, сочетания отвальной с нулевой, поверхностной, плоскорезной и нулевой систем обработки дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы в сочетании с гербицидами способствовало уменьшению запаса семян малолетних сорняков в слое 0-10 см в плодосменном севообороте в среднем на 61,7%, в зернотравяном - на 54,2, а в слое 10-30 см - соответственно на 46,1. Наибольшее снижение засоренности верхнего слоя почвы отмечалось при использовании системы чизельной обработки в плодосменном севообороте. (А.И. Пупонин, Б.А. Смирнов, А.В. Захаренко. Известия ТСХА №5 1988).

На дерново-подзолистой среднесуглинистой почве в хозяйстве «Немчиновка» Одинцовского района Московской области и на супесчаных почвах совхоза «Коробовский» Шатурского района Московской области были заложены опыты по изучению влияния различных систем обработки почвы. В результате прослеживалась четкая тенденция увеличения урожайности на фоне поверхностной обработки (К.И. Саранин, Н.А. Старовойтов, 1990).

Установлено, что урожайность полевых культур при минимализации обработки почвы и систематическом применении гербицидов не уступает уровню урожайности при традиционной системе отвальной обработки (А.И. Пупонин, А.В. Захаренко, К.Б. Карабаев, 1999).

Таким образом, отвальная обработка почвы действительно лежит в основе механического метода регулирования сорного компонента полевого фитоценоза. Всякая замена оборачивания почвы только ее рыхлением, даже на глубину превышающую мощность пахотного слоя, приводит к увеличению численности сорных растений и необходимости применения дополнительных средств борьбы. Сложившиеся в России агротехнологии, включая и защиту растений, можно разделить на 3 группы:

1. Традиционные простые (технологии используются в большинстве хозяйств с низким уровнем доходности, кадрового обеспечения, особенно в крестьянских (фермерских) и личных хозяйствах населения

2. Интенсивные технологии, рассчитанные на использование более глубоких знаний и более современных средств, в том числе и по защите растений

3. Высокие (высоко интенсивные ресурсосберегающие) технологии востребованы в отдельных хозяйствах России, в частности холдингового типа. За ними стратегическое будущее конкурентоспособного сельского хозяйства страны (В.А. Захаренко,2006 ).

Системой обработки регулируют водный, воздушный, питательный и тепловой режимы, фитосанитарное состояние почвы и увеличивают мощность пахотного слоя. Кроме того, рационально выбранная система обработки почвы в севообороте позволяет разуплотнить почву, уменьшить жидкий сток, смыв почвы на склоновых землях. В целом система обработки направлена на воспроизводство плодородия почвы, защиту ее от эрозии и получение устойчивой урожайности. По выражению К.А. Тимирязева, она определяет культуру поля.

1.2. Под системой удобрения следует понимать комплекс научно обоснованных агротехнических мероприятий по размещению органических, минеральных удобрений, извествовых и других материалов под сельскохозяйственные культуры с учетом климата, плодородия почвы, типа севооборота, предшественников, биологических особенностей растений и сортов, состава и свойств удобрений. Основная задача системы удобрения заключается не только в обеспечении нормального питания растений в текущем году, но и планомерном повышении плодородия почв, ее окультуривании как основы для дальнейшего роста урожайности. Правильно разработанная система удобрения обеспечивает увеличение урожайности, улучшение качества продукции, сохранение или повышение плодородия почв и предотвращение загрязнения окружающей среды остатками агрохимикатов.

Достижение высокого качества сельскохозяйственной продукции возможно при грамотном сочетании органических и менеральных удобрений, включая микроэлементы, правильных соотношениях элементов питания и выборе форм удобрений, соблюдении сроков их внесения.

Система удобрения отдельных сельскохозяйственных культур заключается в определении их потребности в питательных веществах, сочетании органических и минеральных удобрений, установлении сроков и способов их внесения. Оплаты удобрений прибавкой урожая.

Главная задача использования удобрений заключается в повышении их эффективности путем более рационального применения, в переходе от разрозненных приемов внесения под отдельные культуры к научно обоснованной системе. ( В.Н. Ефимов, И.Н. Донских, 2002 ).

Органическому веществу в системе агроценозов принадлежит основная роль. Вывозя с поля с урожаем большую часть органического вещества и не возмещая его органическими удобрениями, мы создаем условия для замедления и даже полного прекращения процесса почвообразования. В настоящее время при хронической нехватке удобрений хозяйствам необходимо первоочередное внимание обратить на органические удобрения растительного происхождения, и уже на их фоне пополнять имеющиеся в почве запасы органического вещества из других источников . Заделка соломы способствует увеличению микробиологической активности, а особенно численности целлюлозолитической микрофлоры и азотфиксаторов.( И.Б.Сорокин, Э.В. Титова, 2008).

Солому в севообороте можно вносить после зерновых под любую культуру. Реакция отдельных культур на это удобрение различная и определяется в основном потребностью в азоте, сроком посева, длительностью вегетационного периода и т.д.

По результатам 10-летних опытов показано, что чувствительность отдельных видов культур к удобрению почвы соломой зерновых злаков в севообороте ( без внесения дополнительного азота), определяемая по их урожайности, уменьшается в следующей последовательности: озимые зерновые, яровые зерновые, ботва сахарной свеклы, корни сахарной свеклы, картофель, бобовые (О.Е. Авров, 1979, З.М. Мороз, 1979, В.А. Васильев, 1984).

Если же под злаковые культуры вносить без дополнительного азота солому бобовых, а не зерновых злаков, то наблюдается некоторое повышение урожая этих культур.

Изменение обильности сорных растений и урожайности сельскохозяйственных культур пол действием разных видов улобрений.

Интенсификация земледелия предполагает внесение необходимого количества удобрений с целью повышения плодородия почвы и урожайности культурных растений. Особенно это относится к дерново-подзолистым почвам лесной зоны с низким естественным плодородием. Здесь увеличение объемов применения удобрений является решающим средством роста урожайности. (И.И. Синягин, 1996).

Питательные вещества удобрений используют не только культурные, но и сорные растения. Между культурными и сорными растениями за питание возникают конкурентные взаимоотношения, но как складываются эти отношения не всегда ясно. В одних случаях культурные растения развиваются лучше и подавляют сорняки. (Г.И. Баздырев, 1972).

Особенно важно обеспечение азотом, благоприятствующим развитию зеленой массы культурных растений. Это увеличивает затенение сорняков, а следовательно и степень их подавления. (А.С. Крафтс, У.У. Роббинс, 1964).

В результате исследований, проводимых в 1999-2005 гг. в стационарном полевом опыте на центральном опытном поле Курганского научно-исследовательского института сельского хозяйства, были получены следующие данные. Внесение N40 способствовало усилению биологического угнетения пшеницей вьюнка полевого, но увеличивало нарастание массы просовидных. Таким образом, азотные удобрения повышали конкурентную способность пшеницы по отношению к сорнякам, снижая их массу в 1.4-1.5 раза, и при их применении по стерневому фону обеспечивали прибавки зерна до 5 ц/га, а в сочетании с гербицидами - до 15-17 ц/га. (В.В. Немченко, Л.Д- Рыбина. Агрохимия, №3.2007).

Применение удобрений изменяет агроэкологические условия существования агрофитоценоза в целом и его отдельных компонентов. При этом, если реакция на удобрения культурного компонента, представленного, как правило, растениями одного или двух видов, достаточно легко прогнозируема, то реакцию сорного компонента предсказать довольно трудно из-за высокого видового его разнообразия. Это является одной из основных причин появления весьма противоречивых литературных данных об эффективности регулирующего воздействия удобрений на сорный компонент агрофитоценоза.

В результате исследований, проводимых профессорами Б. А. Доспеховым и А.И. Пупониным на опытном поле Тимирязевской академии в учхозе «Михайловское» Подольского района Московской области, были получены следующие данные. Более высокий уровень засоренности посевов и накопления сухой массы сорняками при удобрении соломой + 2 NPK в сравнении с фоном 2 NPK объясняется тем, что солома, задерживая интенсивное испарение влаги с поверхности почвы, обеспечивает более благоприятные условия для их роста и развития. Кроме того, послеуборочные остатки, особенно в больших количествах, заметно снижают эффективность гербицидов почвенного действия. Установлено также, что в почву вместе с соломой в расчете на 1 га попадает до 40,5 тыс. жизнеспособных семян сорняков. (А.И. Пупонин, А.В. Захаренко Известия ТСХА №2, 1995).

В условиях интенсивного земледелия нередко применяется периодическое (в запас) внесение фосфорно-калийных удобрений. В этой связи представляет большой интерес выяснить, как влияет такой агроприем на засоренность посевов. Исследования проводились в полевом опыте на станции им. В.Р. Вильямса, заложенном в 1969 г. В течение пятилетних исследований было выявлено, что при периодическом внесении (2 раза в 5 лет) фосфорно-калийных удобрений в 5-польном севообороте численность малолетних сорных растений была выше, чем при ежегодном внесении этих удобрений. Также было выявлено, что повышение норм удобрений стимулирует прорастание семян сорняков и приводит к усилению засоренности посевов, а высокие нормы фосфорно-калийных удобрений без соответствующего увеличения норм азотных не повышают конкурентную способность культурных растений даже в 1-й год. Таким образом, в случае периодического внесения фосфорно-калийных удобрений необходимо применять эффективные средства борьбы с сорняками. ( Б.А. Смирнов, В.И. Смирнова. Известия ТСХА №6 1981).

На примере этого опыта можно сделать вывод о влиянии на сорные растения всех удобрений. Про солому и навоз следует сказать, что они являются носителями семян малолетних сорняков, что может приводить к сильному снижению эффективности их применения за счет усиления засоренности посевов в начале вегетации культурных растений - наиболее ответственный период их роста и развития, особенно для зерновых, так как генеративная сфера у них формируется в основном на ранних этапах органогенеза. Конкурентная способность культурных растений повышалась при внесении минеральных удобрений и увеличении их норм, что определяло значительное уменьшение численности малолетних сорных растений во второй период вегетации культур. Однако прогрессирующего по годам снижения засоренности под действием систематического применения высоких норм удобрений не наблюдалось. Применение высоких норм удобрений независимо от их вида, рассчитанных на получение планируемого урожая, должно сопровождаться систематическим применением гербицидов.

Уровень урожайности тесно связан с количеством применяемых удобрений (П.Д. Попов, 2003; В.А. Черников, А.И. Чекереса, 2004). По подсчетам специалистов, на 50 % рост Урожайности определяется применением удобрений и около 50 % прироста приходится на другие факторы: агротехнику, мелиорацию и т п (Б А. Ягодин, Ю.П. Жуков, В.И. Кобзаренко, 2002).

Эффективность зеленого удобрения определяется, прежде всего, прибавкой урожая удобряемой культуры, под которую непосредственно вносится сидерат, а также затратами на его выращивание. Успех зеленого удобрения в промежуточных посевах определяется также и способностью растений за относительно короткий период накопить достаточное количество биологической массы (надземной массы и корней в пахотном слое) на почвах с относительно невысоким плодородием, °оеспечить стабильные урожаи по годам (В.Ф. Мальцев, 2002).