Многие исследования проводились с учетом изучения отдельных культур и условий их выращивания. Своими исследованиями нами сделана попытка впервые в степной зоне неустойчивого увлажнения подойти комплексно к разработке систем основной обработки почвы под яровой ячмень в зернопаропропашном севообороте.

Для уточнения отдельных элементов технологии выращивания ярового ячменя нами использовался комплексный подход, который позволяет определить напряженность взаимосвязи факторов в агроценозе, оптимизировать и адаптировать условия выращивания  и стабилизировать повышение продуктивности культуры без дополнительных затрат. Это определяет актуальность темы исследований.

Изучая отечественную и зарубежную литературу, следует отметить, что нет единого мнения об оптимальной системе основной обработки почвы под яровой ячмень. Любая система должна быть увязана с ландшафтом, почвенно-климатическими условиями,  ресурсным потенциалом хозяйства, коньюктурой рынка и другими факторами, а также носить почвозащитный и ресурсосберегающий характер.

В связи с этим, нами сделана попытка оптимизировать условия основной обработки почвы под яровой ячмень в зернопаропропашном севообороте.

Исследования проводились в хозяйстве Родионово–Несветайского района Ростовской области в 2012-2013 гг. В исследованиях предусматривается размещение ярового ячменя по озимой пшенице при различных способах основной обработки почвы. Общая площадь под опытами – 3 га, по основным наблюдениям повторность 3-4-х кратная.

Схема опыта предусматривала следующие основные обработки почвы:

1. Вспашка (контроль) на 25-27см (ПН–4-35);

2. Чизельная на 38-40см (ПЧ-4);

3. Мелкая мульчирующая на 12-14см (АКП-2,5);

4. Минимальная мульчирующая на 6-8см (АКП-2,5).

Задачи исследований:

• оптимизировать систему основной обработки почвы под яровой ячмень и ее влияние на фитосанитарное состояние почвы и посевов, водный режим, агрофизические свойства;

Сроки наблюдений и отбор опытных образцов почвы, растений для анализа  проводились в основные критические периоды жизни для агроценоза.

Почва на территории хозяйства представлена североприазовским черноземом, который является переходным от черноземных почв Русской равнины – к предкавказским, мощность гумусового горизонта А+В от 80 до100 см. Почва характеризуется удовлетворительными агрофизическими свойствами. В целом почва по плодородию, макро - и микроагрегатному составу, физико-химическим и агрохимическим свойствам благоприятна для выращивания ярового ячменя.

Погодные условия в годы проведения опытов отличались от средне многолетних показателей. Средняя температура воздуха превышала многолетний показатель на 1,4-1,5°С. Условия зимнего периода 2013 года были мягче, по сравнению с 2012 г. Однако в 2013 г. отмечено быстрое нарастание положительной температуры в весенний период. Лето 2013 г. было засушливыми, выпало 78,3 мм осадков. Следует отметить, что количество осадков в 2012-  2013 гг. было меньше по сравнению с многолетними показателями, на 34,5 мм. Средняя влажность воздуха в годы проведения опытов была ниже многолетней, в пределах 67–72 %. Наиболее низкая влажность воздуха была в 2012 г.

В основе мер по совершенствованию систем обработки почвы лежат принципы минимализации [6]. В условиях интенсивного земледелия минимализацию обра­ботки почвы   следует рассматривать как важнейшее условие сохранения потенциального плодородия и защиты почвы от эро­зии, улучшения баланса  гумуса,  уменьшения  потерь из  почвы питательных  веществ  и  влаги.

Однако минимализация обработки почвы приводит и негативным явлениям. Повышается засоренность, особенно многолетними сорняками, а при частых поверхностных и плоскорезных обра­ботках, при чередовании зерновых по зерновым растения пора­жаются корневыми гнилями; при безотвальных обработках затруднена заделка на оптимальную глубину органических удобрений, дернины многолетних трав, сидератов, что снижает их роль в окультуривании почвы и повышении урожайности; при длительной поверхностной обработке почвы из-за уплотнения подпахотных слоев снижается их водо- и воз­духопроницаемость, усиливается процесс дифференциации и «верхний тип» питания растений [7]. Это подтверждают наши исследования.

Установлено, что бессменная минимальная мульчирующая обработка почвы на 6-8 см и мелкая мульчирующая на 12-14 см способствовали разрыхлению верхнего слоя, но приводили к уплотнению слоя 20-40 см до критических значений. Так перед посевом плотность почвы на этих вариантах в слое 20-40 см составила 1,38 г/см³, а перед уборкой – 1,41г/см³. Это привело к снижению пористости до 44-46 %, ухудшило аэрацию почвы, что способствовало  слабой адаптивности растений, снижало водопроницаемость и влагонакопление почвы.

Необходимо учитывать и то, что в необработанной почве вертикальный воздухообмен может быть более активным, чем в обработанной, так как имеющиеся поры более прочные и ста­бильные. Это благоприятно влияет на рост корневой системы, усвоение питательных веществ удобрений и почвы.

Проведение разуплотняющей чизельной обработки обеспечивало оптимальные для нормального роста и развития растений свойства почвы.

Таким образом, способы основной обработки почвы оказали существенное влияние на плотность сложения, общую пористость пахотного слоя почвы.

Для сохранения и пополнения запасов почвенной влаги необходи­мо содержать верхний (0-5 см) слой почвы в мелкозернис­том состоянии (размер агрегатов от 0,5 до 3 мм), выровненным и сухим, а нижележащий – также в мелкозер­нистом и уплотненном до 1,3 г/см³ состоянии. Верхний сухой (мульчиру­ющий) слой уменьшает расход вла­ги на физическое испарение, улав­ливает атмосферные осадки даже малой интенсивности, уплотненный, нижележащий – понижает процесс конвекции и диффузии, “запирает” движение парообразной и пленочной влаги из нижних слоев почвы и служит хорошим проводником атмосферных осадков в нижние слои.

При отвальной вспашке попавшая в почву  влага, проникая в более глубокие слои, задерживается «плужной  подошвой» [8]. Это  приводит  к быстрому иссушению пахотного слоя, а в случае переувлажнения – к скоплению воды в его нижней части  и заплыванию почвы. При чизельной обработке на глубину до 38-40 см происходит разрушение «плужной подошвы», что способствует проникновению осадков в более глубокие слои почв.

Значение воды для жизни растений общеизвестно [9]. Все физиологические процессы в растении при его жизни протекают в зависимости от наличия влаги в почве [10]. В условиях неустойчивого увлажнения, урожай полевых культур находятся в прямой зависимости от наличия почвенной влаги. Эффективность мульчирующих обработок, создающих рыхлый слой из мелких комочков почвы и растительных остатков, с одновременным разуплотнением, определяется улучшением фильтрации и сокращением потерь влаги на испарение, что особенно важно в зоне неустойчивого увлажнения.

В вариантах с чизельной обработки запасы продуктивной влаги в весенний период в слое 0-100 см оказались выше, чем после вспашки. На фоне минимальной обработки влагонакопление снижалось на 22 мм.

Общеизвестно, что систематические минимальные, поверхностные и безотвальные обработки способствуют увеличению потенциальной засоренности почвы [13, 14]. Это подтверждают и наши опыты. Наибольшая потенциальная засоренность почвы была на фоне систематических мелких и минимальных мульчирующих обработок (96,1-119,6 тыс. шт/м²). Отвальная обработка почвы способствовала снижению потенциальной засоренности почвы.

Наши наблюдения показали, что засоренность посевов культур зависела от системы основной обработки почвы, фазы вегетации и метеорологических условий. Учет засоренности посевов проводили в гербакритические период ярового ячменя и перед уборкой.

Установлено, что на всех вариантах опыта засорение посевов было высоким, в связи с высокой потенциальной засоренностью пахотного слоя почвы. В течение вегетации наибольшее количество сорняков наблюдалось на фоне систематических мелких обработок почвы от 85 до 106 шт./м². Засорение было наименьшим на фоне вспашки 49 шт./м²  в начале вегетации и 56 шт./м² в конце.

Следует отметить, что к концу вегетации количество сорняков возросло по всем вариантам, и при этом возросла их масса в 2,5-3,8 раза. Применение гербицидов способствовало снижению вредоносности сорняков. К концу вегетации их количество и масса были незначительными до 10 шт/м² и до 0,15 г соответственно.

Постоянный рост цен на энергоносители ставит все более остро вопрос о ресурсосбережении [6]. Поэтому поиск путей и возможностей сокращения энергозатрат при производстве зерна с.-х. культур является одной из актуальных проблем. Решение ее может осуществляться путем экономически выгодного выбора системы основной обработки почвы.

Следует отметить, что засоренность почвы при минимальной и мелкой обработ­ках почвы была на 39-42 % выше, чем при отвальной обработке. Различия в засоренности почвы при разных способах обработки по­чвы обусловлены особенностями воздействием рабочих органов почвообрабатывающих орудий на по­чву. При культурной вспашке плугом верхний пяти санти­метровый слой почвы с осыпавши­мися семенами сорняков практи­чески равномерно распределяется в почве на глубину обработки. При обработ­ке почвы чизельным плугом на глу­бину 38-40 см только 20-25 % се­мян сорняков перемещаются в слой 5-40 см. При минимализации обработки почвы верхний пяти сантиметровый слой, в котором сосредоточена основная масса жизнеспособных семян сорняков, не  перемещается, что является одной из основных причин высокой засоренности  посевов сельскохозяйственных  культур, особенно в начале их вегетации при такой обработке. Многолетнее применение минимальной и мелкой обработок почвы в опыте: в сочетании с гербицидами способствует резкому уменьшению до  10-15 % исходного уровня засоренности почвы зачатками вегетативного размножения многолетних сорняков.

В наших опытах при основном обследовании ярового ячменя наибольшее распространение имели: малолетние сорняки – Марь белая, Кривоцвет полевой, Щетинник сизый, Амброзия полыннолистная, Горец птичий; многолетние – Пырей ползучий, Вьюнок полевой, Бодяк полевой, Амброзия многолетняя, Молочай лозный.

В посевах ярового ячменя потери урожая обусловлены также сложным комплексом взаимосвязей, между вредителем и растениями, и зависят от ряда причин: от степени повреждения растений, что обусловлено влиянием численности вредителя, вредоносности каждой особи, избирательной способности и от его распределения на растении; от компенсаторной реакции растения, зависящей от физиологического состояния, периода и кратности повреждений, повреждаемого органа [9].

Общеизвестно, что обработка почвы различными орудиями и на разную глубину оказывает заметное влияние не только на размещение пожнивно – корневых остатков и личинок насекомых по горизонтам почвы, но и на их вредоносность [11]. Наши исследования это подтверждают. Учет почвообитающих вредителей определяли перед посевом ярового ячменя.

В годы исследований ярового ячменя повреждали хлебная жужелица, пьявица, клоп черепашка, пилильщик и жук – кузька, а также почвообитающие вредители проволочники и личинки хрущей. Отвальная обработка почвы на глубину 25–27 см обеспечивала размещение большей части пожнивно – корневых остатков и личинок пилильщиков, проволочников и хрущей в нижних  слоях почвы (10–22 см). При чизельной обработке почвы около 40 % пожнивно – корневых остатков с личинками располагались в слое 0–10 см. Мелкая и минимальная обработки почвы также не способствовали сокращению вредных организмов.

Опытами установлено, что каждому периоду онтогенеза ярового ячменя сопутствовал определенный комплекс фитофагов, а наибольшая плотность наземных вредителей совпадала с фазой выхода в трубку.

Исследованиями установлено, что в значительной мере вредоносность вредных организмов зависела от способа основной обработки почвы. Размещение ярового ячменя по озимой пшеницы привело к увеличению вредоносности стеблевых пилильщиков, жужелиц и пьявиц в 2 раза, особенно не фоне минимальной обработки почвы. Это связано с тем, что основной вред наносит вредитель, оставшийся зимовать в стерне. Также потеря урожая происходит в результате повреждения колосьев клопом черепашкой и жуком – кузькой за счет снижения озерненности колосьев и массы зерен.

Наблюдения показали, что большой вред для растений получался при повреждении молодых всходов ярового ячменя стеблевыми пилильщиками в случае поражения главных стеблей. Повреждение главных стеблей до начала кущения обычно вызывало гибель всего растения. Это приводило к снижению густоты стояния растений. В период кущения повреждения отдельных стеблей ослабляли растения, что привело к уменьшению густоты продуктивного стеблестоя на посевах.

Ячмень поражается многими болезнями.  В годы исследований были отмечены –  корневые гнили, ржавчина и редко твердая и пыльная головня, были зафиксированы единичные колоски, пораженные пыльной и твердой головней.

Следует отметить, что сорняки способствовали массовому развитию болезней и вредителей. Улучшению фитосанитарного состояния посевов ярового ячменя способствует размещение его на фоне отвальной обработки почвы, позволяющее снизить эту напряженность.

Адаптивность ярового ячменя в условиях различных способов основной обработки почвы существенно отличалась. Это связано с различными условиями: агрофизическими показателями почвы, конкурентной способностью с сорными растениями и друг с другом за основные факторы (свет, воду, тепло, питательные вещества), распределением влаги и осадков и др.

Таблица 1. Урожайность ярового ячменя в 2012-2013 гг., т/га

Анализ результатов исследований показал, что набольший выход зерна ярового ячменя  с1 гаотмечался при мелкой мульчирующей обработке почвы – 4,5 т/га. Минимальная обработка способствовала снижению урожайности до 2,9 т/га.

Проведенная технико-экономическая оценка затрат свидетельствует, что меньшие затраты на производство отмечаются при мелких и минимальных мульчирующих обработках на 6-8 и 12-14 см. Наиболее энергозатратной является отвальная обработка почвы – 10240 руб./га. Снижение затрат при мелких обработках почвы за счет экономии на ГСМ позволило повысить рентабельность производства (до 42 %).

При совокупности положительных воздействий на агрофизические свойства почвы, влагообеспеченность, агроэкологическую и фитосанитарную напряженность в севооборотных звеньях, энергосбережение и урожайность, оптимальной признать мелкую мульчирующую обработку почвы на 12-14 см под яровой ячмень.