Влияние систем обработки, удобрений и гербицидов на агрохимические свойства почвы

Содержание

Введение                                                                                                 5

Глава 1. Обзор литературы                                                                   7

        1.1. Влияние систем обработки, удобрений и гербицидов на агрохимические свойства почвы                                                                  7

        Глава 2. Цель, задачи условия и методика проведения

исследований.                                                                                               41

       2.1. Цель исследований                                                                        41                                                                            

       2.2.Задачи исследований                                                                      41 

       2.3. Методика проведения исследований                                           41

2.4. Методика полевых и лабораторных исследований                   47

       Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение                        49

3.1. Влияние различных систем  обработки, удобрений и 

гербицидов на агрохимические показатели дерново – подзолистой

супесчаной почвы                                                                                       49

Глава 4. Оценка экономической эффективности обработки почвы, удобрений и гербицидов на урожайность картофеля                             55

Глава 5. Безопасность и экологичность работы                              61

Введение                                                                                              61

5.1. Организация работ по  охране труда в хозяйстве                     61

5.2. Производственная санитария                                                     62

5.3. Оснащенность санитарно – бытовыми помещениями            63

5.4. Обеспечение работников  хозяйства спецодеждой,

спецобувью и другими средствами индивидуальной защиты      63

5.5. Охрана труда                                                                               64

5.6. Пожарная безопасность                                                             66

5.7. Анализ экологической  обстановке в хозяйстве                      67

5.8. Расчет годовой потребности  в средствах индивидуальной            защиты при опрыскивании посадок картофеля пестицидами             67

5.9. Выводы и предложения                                                            68

Выводы                                                                                             69

Предложения к производству                                                        69

Список литературы                                                                         70

Приложение                                                                                     77

Введение

Сохранить почвенное плодородие, повысить производительность труда и существенно улучшить уровень жизни работников сельского хозяйства, а в конечном итоге вывести сельскохозяйственное производство России на мировой уровень помогут ресурсосберегающие технологии. Это подтверждает и мировая практика. Многие государства мира уже  «переболели» теми проблемами, которые мы сегодня пытаемся решить, и развитие сельского хозяйства там пошло именно по этому пути. Конечно, в нынешних условиях проблему внедрения ресурсосберегающих технологий крестьяне не могут решить без поддержки государства. У них должны быть такие же условия для развития предприятий, как и у западных фермеров. В то же время они должны понять, что без перехода на современную технику и технологии в конкурентной борьбе победить нельзя (Банькин В.А., 2007)

При современном уровне развития сельскохозяйственного производства необходимо нормативно-технологический подход к управлению плодородием почвы. с этой целью разрабатываются модели, технологически достаточно простые и доступные для широкого использования, с минимальным числом управляемых факторов. Из биологических факторов – это содержание гумуса и фитосанитарное состояние почвы и посевов; из агрохимических – содержание подвижных форм фосфора и калия, а также реакция почвенного раствора; из агрофизических – мощность пахотного слоя, гранулометрический состав, структура и плотность сложения почвы. (Матюк Н.С.и др., 2005).

Система механической обработки почвы является основой технологий выращивания культур и важнейшим средством регулирования почвенных режимов, борьбы с сорняками, болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений.

Система отвальной обработки требует значительных энергетических и финансовых затрат, ведет к потере органического вещества почвы и ее деградации, усилению эрозионных процессов.

Замена вспашки бесплужной обработкой дает экономию энергии, металла, времени. Причем эта экономия, по данным многих исследований, достигается с повышением валовых сборов с/х продукции, при улучшении свойств почвы, повышении потенциального и эффективного плодородия.  Поверхностная обработка повышает мобильность технологических операций, что позволяет подготовить почву для посева и провести его в лучшие агрономические сроки.

Учитывая опыт первопроходцев минимизации и почвозащитной направленности обработки можно утверждать сегодня, что обработку почвы следует рассматривать как важный элемент агротехнологии, находящийся в тесном взаимодействии с природными и агроэкологическими условиями, включая организацию территории по агроландшафтам, соответствующий севооборот с удельным весом пара, применение удобрений, пестицидов

.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Влияние систем  обработки, удобрений и гербицидов на

                             агрохимические свойства почвы

В условиях интенсификации земледелия возрастает антропогенная нагрузка на почву, изменяющая ее плодородие. К агрохимическим показателям плодородия почвы, которые могут изменяться от применения удобрений и агротехники, относятся: гумус, кислотность, сумма поглощенных оснований, содержание усвояемых форм азота, фосфора и калия. Наиболее быстро действующим фактором, изменяющим продуктивность севооборотов и плодородия почвы из агротехнических приемов, являются удобрения. (Мязин Н.Г.,1997).

Механическая обработка почвы – одна из самых трудоемких операций в земледелии. По этому разработка энерго- и ресурсосберегающих технологий обработки является особо актуальной проблемой. В основу построения систем обработки почвы должны быть положены принципы разноглубинности, минимализации, почвозащиты и природоохраны, а также ресурсосбережение. Наряду с этим учитывают комплекс агрофизических и технологических свойств почв.

Минимализация обработки почвы путем снижения количества технологических операций и уменьшение глубины обрабатываемого слоя – один из путей решения существующей проблемы.

При выборе обработки почвы и технологии их выполнении обязательно учитываются физико-химические свойства почвы, гранулометрический состав, удельное сопротивление, физическая спелость, а также мощность перегнойного горизонта.

В условиях экологического почвозащитного земледелия широкое распространение получают более экономические энергосберегающие технологии минимальной обработки почвы. Под минимальной понимают научно-обоснованную обработку почвы, обеспечивающую снижение энергетических и трудовых затрат путем уменьшения числа, глубины и обрабатываемой площади поля, а также совмещение и выполнение нескольких технологических операций в одном рабочем процессе. Разновидностью минимальной обработки почвы является нулевая, которая предполагает посев в необработанную почву (Пупонин А.И., 2000).

Вопрос о применении минимальных обработок почвы в земледелии России до сих пор остается дискуссионным, и одна из причин этого - противоречивость данных о влиянии таких обработок на продуктивность культур, фитосанитарное состояние посевов, свойства почв, о их почвозащитной способности, а также экономической и экологической эффективности. Происходит это потому, что изучение минимальной обработки проводилось и проводится как бы в двух принципиально разных направлениях: как способа обработки почвы под отдельные культуры и как системы обработки почвы в севооборотах.

С одной стороны, минимальная обработка позволяет сократить производственные затраты на 15-20%, в том числе расход топлива – на 30-35%, повысить производительность труда на 25-30%, защитить почву от ветровой и водной эрозии, увеличить содержание органического вещества в верхнем слое почвы и во многих случаях обеспечить равный урожай культур в сопоставлении с традиционной вспашкой. С другой стороны – необоснованное применение такой обработки вызывает резкое увеличение засоренности посевов, обуславливающее необходимость применения гербицидов, сводящего энергоемкость способа к обычной традиционной вспашке.

Следует учитывать и тот общеустановленный факт, что при минимальных обработках (нулевой, поверхностной, мелкой безотвальной) из-за наличия растительных остатков на поверхности почвы уменьшается снабжение растений азотом. Это вызывает необходимость дополнительного внесения минеральных удобрений и повышает энергоемкость применения обработок. 

Прежде всего, важно более основательно уточнить условия и место возможного применения таких обработок. Анализ результатов исследований, проведенных в различных зонах страны, показывает, что все положительные стороны минимальных обработок почвы эффективно реализуется в строго определенных условиях.

Во-первых, такие обработки не могут использоваться под все без исключения культуры. По обобщенным данным сотрудников нашего института полевые культуры по степени убывания положительной реакции на минимизацию обработки почв можно расположить в следующем порядке: озимые зерновые – яровые зерновые – однолетние травы – гречиха – подсолнечник – кукуруза – сахарная свекла.

Во-вторых, желательно использовать минимальные и нулевые обработки по предшественникам, обеспечивающим существенное очищение полей от сорнякового компонента за счет самих биологических особенностей предшественников и способа обработки почвы под него. Оптимальными предшественниками являются во всех случаях черные, ранние, занятые сидеральные пары, озимые, пропашные и зернобобовые культуры, причем только при условии, если под них проводится глубокая отвальная или безотвальная обработка.

В-третьих, для таких обработок в первую очередь пригодны почвы со средним и высоким уровнем эффективного плодородия, легкого и среднего гранулометрического состава. Эти условия предохраняют почву от излишнего уплотнения, обеспечивают получение экономически целесообразного уровня урожая культур. На низкоплодородных почвах минимализация обработки должна обязательно сопровождаться применением удобрений.

В-четвертых, из-за твердо установленного факта повышения засоренности посевов культур, выращиваемых  при систематическом применении минимальных способов обработки почвы, использование последних должно быть ограниченно в зависимости от типа почвы: на черноземах - двумя годами, на серых лесных и дерново-подзолистых почвах – однократным применением. В противном случае обработка посевов гербицидами становится обязательным условием.

Надо учитывать и ряд условий, не позволяющих современным агрегатам, предназначенным для минимальной обработки почвы, создавать необходимую разделку посевного слоя: наличие крупных растительных остатков на полях, излишняя переуплотненность из-за уборки предшествушей культуры во влажную погоду и т.п.

Таким образом, результаты многолетних опытов свидетельствуют, что минимальные обработки во всех разновидностях (нулевая, поверхностная, мелкая отвальная и безотвальная) не могут являться системами обработки в севооборотах любого региона России. Они могут быть применены как способы основной обработки почвы под отдельные культуры в сочетании с отвальными или безотвальными обработками. Только тогда они могут быть перспективными направлением ресурсо- энергосбережения в земледелии. При несоблюдении этих условий неизбежно снижение урожайности культур, вплоть до экономической нецелесообразности возделывания, повышение засоренности агроэкосистем, увеличение стока талых вод из-за повышения плотности почвы и т.п. широкое использование при таких обработках гербицидов создает и проблемы экологического плана, последствия которых на современном этапе не получили однозначной оценки.

Неоднозначность влияния способов основной обработки почвы на продуктивность культур просматривается во всех регионах России. Еще Т.С. Мальцев писал, что система обработки почвы должна разрабатываться применительно к каждому полю и массиву с учетом конкретных почвенно-климатичестких условий. Это правило не потеряло своего значения до сих пор. (Черкасов Г.Н., Пыхтин И.Г., 2005).

В 3-факторном опыте, заложенном на среднесуглинистой дерново-подзолистой почве  в 1972 г., сравнивалось действие основной обработки почвы по классической и альтернативным технологиям. Варианты обработки (нулевая, классическая, дисковая, плоскорезная, чизельная, поверхностная, и комбинированная) изучались в двух севооборотах во времени с 50 и 75% зерновых. По сравнению с отвальной вспашкой безотвальные и поверхностные системы обработки снижали плотность верхней части пахотного горизонта и значительно повышали водопрочность почвенных агрегатов, а также способствовали повышению мощности гумусового горизонта за 20 лет на 5-10 см по сравнению с контролем. Уменьшение глубины и снижение периодичности отвальной обработки почвы в севообороте, сокращение или совмещение многоэтапных приемов основной и предпосевной обработок или их периодическая замена прямым посевом культур представляют важные факторы, тормозящие деградацию почвы в интенсивном земледелии. Минимизация обработки почвы повышает ее несущую способность, способствует накоплению гумуса и питательных элементов, биологически активизирует почву и не усугубляет ее фитосанитарного состояния, но требует корректировки систем удобрений и пестицидов. (Кирюшин Б.Д. и др.,2001).

Система обработки почвы – основа технологий выращивания сельскохозяйственных культур и основной способ регулирования земных факторов жизни растений.

Традиционно применяемая в настоящее время отвальная система обработки требует значительных энергетических и финансовых затрат, ведет к потере гумуса и деградации почв, усилению эрозионных процессов.

В современных зональных системах земледелия механическая обработка почвы ориентирована на уменьшение числа и глубины обработок, ресурсосбережение и почвозащиту.

В последнее время стал ярко проявляться акцент на минимализацию и ресурсосбережение в земледелии Нечерноземной зоны. Однако применение систем безотвальной обработки в этой зоне сдерживали высокая степень засоренности полей и низкий уровень естественного плодородия. В этой связи  для дерново-подзолистых почв была разработана система обработки почвы, условно названная поверхностно-отвальная, включающая отвальную обработку на глубину 20-22 см один раз в 4 года и поверхностную дисковую одно-, двукратную обработку на глубину 8-10 см в остальные 3 года. (Смирнов Б.А., 1988; Смирнов Б.А., 2002).

Эксперименты проводили в 2000-2003 гг. в полевом стационарном трехфакторном опыте, заложенном на опытном поле ЯГСХА методом расщепленных делянок с рендомизированным размещением вариантов в повторениях. Опыт был заложен в 1995 г. в севообороте во времени до закладки опыта эти земли использовались под сенокос в течение 12 лет, поэтому они отличались высоким содержанием гумуса. Схема полевого трехфакторного стационарного опыта включает 3 фактора: система основной обработки почвы (отвальная, поверхностно-отвальная в адаптированном варианте, поверхностно-отвальная в базовом варианте, поверхностная обработка), система удобрений (без удобрений - «У1»,. N30  - «У2», Солома 3 т/га - «У3»,  Солома 3 т/га + N30 -  «У4», Солома 3 т/га + N70P40K70 - «У5», N70P40K70 - «У6») система защиты растений от сорняков (биотехнологическая, интегрированная).

  Четыре года  механической обработки (1996-1999) привели  к резкому снижению содержания  гумуса. Проведение ежегодной поверхностной  обработки способствовало перераспределение  гумуса в пределах пахотного  горизонта, заметно увеличивая его в верхнем слое и снижая – в нижнем. Применение одних азотных удобрений в среднем вело к уменьшению содержания гумуса в пахотном горизонте за счет существенного его снижения в верхнем слое по сравнению с вариантом без удобрений. Внесение соломы как отдельно, так и совместно с азотом, сопровождалось увеличением его запасов относительно контрольного фона. Наилучшие характеристики по этому показателю при достоверных различиях были свойственны системам с полным минеральным удобрением, особенно по фону совместного внесения с соломой. Реакция среды с момента закладки опыта несколько изменилась в кислую сторону, что объясняется снижением буферности почвы, за счет потери органического вещества при механических обработках. Кислотность почвы за время проведения исследований в зависимости от изучаемых систем обработки изменялась незначительно. Применение полных минеральных удобрений в среднем за три года исследований способствовало формированию более нейтральной реакции среды (5,94-5,98), в то время как одни азотные удобрения вели к подкислению почвы, относительно фона без удобрений. (Смирнов Б.А., Щукин С.В., 2005).

Исследования проведенные в 2004 г. в многолетнем стационарном опыте, заложенном на опытном поле ЯГСХА в 1995г. показали, что. изучаемые факторы не оказали значительного влияния на рН солевой вытяжки. На содержание подвижного фосфора оказали влияние оба изучаемых фактора. Так внесение удобрений привело к значительному увеличению содержания фосфора на всех фонах обработки, в свою очередь обработка почвы повлияла на перераспределение подвижного фосфора по слоям пахотного горизонта. Внесение удобрений на всех фонах обработки почвы привело к увеличению содержания обменного калия. (Герасимов А.В., Шмелева С.Г.,2005).

Десятилетнее применение изучаемых факторов, в среднем за три последних года (2003-2005) исследований, существенного влияния на реакцию почвенной среды не оказало. Применение удобрений, таких как NРК совместно с соломой, способствовало повышению гидролитической кислотности в верхнем слое пахотного горизонта на фоне обработок почвы без оборота пласта, а также на фоне поверхностной обработки с периодической вспашкой один раз в четыре года. Применение периодической вспашки (1 раз в 4 года) на фоне О3 способствовало выравниванию гидролитической кислотности по слоям пахотного горизонта в вариантах с удобрениями. (Шмелева С.Г., 2006 ).

Сумма обменных оснований на фоне отвальной обработки при применении NРК на прибавку была достоверно выше по сравнению с вариантом без удобрений за все годы исследований (2003-2004). Система обработки почвы, в отличии от систем удобрений, существенного влияния на сумму обменных оснований не оказали.

Таким образом, поверхностно-отвальная система обработки при внесении соломы совместно с NРК на прибавку на дерново-среднеподзолистой глееватой среднесуглинистой почве не ухудшила ее физико-химических свойств и позволила получать прибавку урожая не ниже, чем на отвальной обработке с аналогичной системой удобрений, даже без применения гербицидов. (Смирнов Б.А., Шмелёва С.Г., 2007).

Известно, что кислотность почвы оказывает отрицательное воздействие на рост и развитие большинства с.-х. культур, а также жизнедеятельность микроорганизмов. Главным элементом, определяющим способность почв противостоять подкислению, является кальций. Увеличение потерь кальция из почвы и, следовательно, ее подкисление при внесении удобрений, особенно физиологически кислых, в дерново-подзолистой зоне в настоящее время является достаточно хорошо доказанным фактом. (Мязин Н.Г.,1997).

Определение баланса гумуса проведено в полевом плодосменном севообороте стационарного опыта, который заложен на опытном поле Львовского государственного аграрного университета в 1988г.. При изучении систем обработки почвы в севообороте за контроль была принята систематическая традиционная вспашка под все культуры: на 23-23см – под озимую пшеницу, на 16-18 см – горчицу белую, на 30-32 см – сахарную свеклу, на 24-26см – кукурузу на силос, на 20-22 см – ячмень с подсевом клевера. На втором варианте проводили чизелевание на такую же глубину, как на контроле, а на третьем – применяла один раз  в ротацию севооборота ярусную вспашку на 30-32 см под сахарную свеклу, а под остальные культуры: на 12-14 см – озимая пшеница и кукуруза, 10-12 см –горчица, 14-16 см – ячмень с подсевом клевера. Использовали две системы удобрений: органо-минеральную и органическую. Комбинированная система обработки, основанная на глубокой заделке навоза и зеленой массы горчицы белой двухъярусным плугом с последующим проведением мелких обработок под зерновые культуры и кукурузу на силос, способствовала улучшению воздушного и питательного режимов темно-серой лесной почвы и, в конечном итоге, повышению урожая отдельных культур зерносвекловичного севооборота. Увеличивалось поступление пожнивно-корневых остатков в почву в варианте органической системы удобрения и активизировались процессы трансформации свежих органических веществ и навоза в гумус. (Бомба М.Я. и др., 2002).

Уменьшение содержания в почве подвижного фосфора и увеличение обменного калия в течение всего периода исследований главным образом было связано с несбалансированностью исходных показателей. Вынос элементов культурными растениями, а также используемые удобрения несколько нивелировали эту разницу. Применение удобрений способствовало накоплению подвижного фосфора в почве пахотного слоя. Достоверное же увеличение этого элемента было при внесении одного азота, полного минерального удобрения и, особенно, при совместном использовании соломы и NРК. Проведение систем ресурсосберегающей обработки способствовало проявлению несущественной тенденции накопления обменного калия в верхнем слое пахотного горизонта. На дерново-подзолистой среднесуглинистой временного избыточного увлажнения в сильной степени засоренности многолетними сорняками почве Центрального района Нечерноземной зоны России в качестве основной предлагается система поверхностно-отвальной обработки. Для повышения плодородия почвы и получения более высокого хозяйственного и экономического эффекта рекомендуется в качестве органического удобрения использовать солому совместно с минеральными удобрениями. В связи с временным избыточным увлажнением почв предлагается выращивать в чередовании однолетние травы и озимую рожь, а для борьбы с сорными растениями особое внимание должно быть уделено механическому методу.  (Смирнов Б.А., Щукин С.В.,2005).

Как известно, систематическое применение удобрений на различных  типах почв приводит к обогащению корнеобитаемого слоя подвижными соединениями питательных веществ. При этом, возрастает плодородие не только пахотного, но и нижележащих почвенных горизонтов, приобретающих более высокую биогенность и способность обеспечивать растения элементами минерального питания в течение длительного времени. Проводили исследования последействия азотного и фосфорного удобрений в стационарных опытах, проведенных на серых лесных почвах ополий Европейской территории России в период с 1972 по 2002гг.  На этом типе почв азот и фосфор являются элементами первого-второго минимумов и их взаимодействие в решающей степени определяет уровень корневого питания и продуктивность культур полевого севооборота. Исследования показали, что последействие азотного удобрения соизмеримо с прямым его действием и определяется уровнем накопления нитратного азота и направленностью его передвижения по почвенному профилю (Никитишен В.И.,2004).

Анализ результатов исследований, проведенных на опытном поле ЯГСХА заложенном в 1995 г., выявил отсутствие заметной дифференциации пахотного горизонта по слоям при минимальной ее обработке по сравнению с отвальной. Применение ресурсосберегающей системы обработки в среднем по всем системам удобрений и гербицидов привело к некоторому повышению содержания в почве пахотного слоя подвижных форм фосфора и калия по сравнению с соответствующими указателями при варианте отвальной обработки. В среднем по всем системам основной обработки почвы и гербицидов применение минеральных удобрений в расчетных дозах способствовало увеличению запасов подвижных форм фосфора и калия в пахотном горизонте почвы по сравнению с соответствующими показателями на фоне без удобрений. Применение ресурсосберегающих систем обработки почвы в среднем по всем фонам удобрений и гербицидов способствовало проявлению тенденции к росту продуктивности ячменя. (Кощеев М.А., Шмелева С.Г., Смирнов Б.А.  2001).

Исследования, поведенные в многофакторных стационарных полевых опытах МСХА им. К.А. Тимирязева показали, что систематическое применение фосфорных и калийных удобрений в дозах, превышающих вынос фосфора и калия урожаями возделываемых культур, приводит к накоплению данных элементов питания по сравнению с не удобренной дерново-подзолистой среднесуглинистой почвой. Создание оптимальных уровней содержания подвижного фосфора и обменного калия при дополнительном внесении азотных и органических удобрений на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве позволило повысить урожайность зерновых культур за 17 лет исследований в 2,0-2,9 раза. Система минимальной ресурсосберегающей обработки, обеспечивая концентрацию питательных веществ за счет минеральных и органических удобрений, растительных и корневых остатков  в поверхностном слое почвы способствовала более высокому накоплению гумуса, подвижного фосфора и обменного калия в пахотном слое, что приводило к получению более высоких урожаев зерна озимой пшеницы по сравнению с традиционной обработкой. (Матюк Н.С. и др., 2005).

Наличие подвижного фосфора в почве – один из основных показателей ее плодородия. В условиях интенсивного земледелия поступление фосфора с удобрениями должно не только возмещать вынос, но и создавать запас подвижных фосфатов в почве. (Сдобникова О.В. 1985).

Фосфор является одним из важных элементов питания растений. Он участвует в важнейших физиологобиохимических процессах, протекающих в растительном организме. В связи с этим своевременное удовлетворение потребности растений в фосфоре является одним из главных условий формирования высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Если учесть, что азотное питание растений может  быть существенно улучшено за счет биологического азота, а калия в почве в среднем содержится в 20-30 раз больше, чем фосфора, то становится очевидным, что недостаток фосфора в земледелии является главным ограничивающим фактором дальнейшего развития сельскохозяйственного производства. (Адрианов С.Н., Сушеница Б.А., 2004).

Гумус представляет собой относительно динамическую составную часть почвы, подвергающуюся количественным и качественным изменениям под влиянием целого ряда факторов, среди которых ведущим является хозяйственная деятельность человека. Поэтому предотвращение потерь гумуса, обеспечение бездефицитного и положительного его баланса является одной из основных задач современного земледелия.

Влияние органо-минеральных удобрений, а также фосфоритной муки в сочетании с азотными и калийными туками в полевом и кормовом севооборотах на урожай и плодородие почвы изучали в стационарном опыте Брянской ГСХА. Исследования показали, что воздействие системы удобрений на содержание гумуса было существенным. В комплексе мероприятий по управлению плодородием, по регулированию баланса гумуса в пахотных почвах и роста урожайности сельскохозяйственных культур огромное значение имеет совершенствование структуры  посевных площадей, введение и освоение научно обоснованных севооборотов, внесение органических и минеральных удобрений. (Воропаев В.Н., 2005).

Узловым вопросом расширенного воспроизводства почвенного плодородия является достижение и сохранение положительного баланса гумуса в почве как одного из интегральных показателей потенциального плодородия.

Интенсивное земледельческое использование пахотных почв страны сопровождалось рядом негативных явлений и, в частности, нарушением гумусного баланса в почвах вследствие сокращения поступления растительных остатков, органических и минеральных удобрений, усиление минерализации органического вещества при возделывании пропашных и зерновых культур, развития процессов водной и ветровой эрозии.