CC BY
16
à
Lapenko Nina Grigoryevna, Candidate of Biological Sciences, Head of Forage Production Departament, tel. 8 906 413 72 38, E-mail: sniish_stepi@mail.ru
Oganyan Luci^ Robertovna, Researcher of Economics Laboratory of, tel. 8 906 498 83 88, E-mail: oganyan@inbox.ru
North Caucasus Federal Agricultural Research Center (North Caucasus FARC), Nikonova
St., 49, Mikhaylovsk, Stavropol Territory, Russian Federation, 356241
DOI: 10.25930/cyt0-xb60 УДК 633.11 «324»:631.43:631.58
АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ В ПОЧВЕ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПО ТРАДИЦИОННОЙ И NO-TILL ТЕХНОЛОГИЯМ В СЕВООБОРОТЕ
Представлены результаты исследований по содержанию продуктивной влаги в посевах озимой пшеницы при возделывании по технологии No-till в сравнении с ранее рекомендованной технологией для зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Установлено, что в среднем за шесть лет исследований наличие продуктивной влаги в метровом слое почвы достоверно больше при возделывании по технологии No-till как перед посевом озимой пшеницы, где разница достигала до 12,8%, так и в период активного водопотребления растениями (фаза колошения) - 14,4%. Большее содержание влаги в метровом слое почвы в пользу технологии No-till перед посевом обусловлено её большим содержанием в пахотном горизонте (0-20 см), где разница между технологиями достигала до 38,5%. Такая разница обусловлена проведением основной и предпосевной обработок почвы по традиционной технологии, в результате которых наблюдается интенсивное испарение продуктивной влаги в пахотном горизонте до 23,8%. По технологии No-till испарение влаги тоже есть, но оно значительно ниже (5,6%) благодаря растительным остаткам на поверхности поля, которые защищают почву от солнечных лучей и ветра. В фазе колошения в первые три года исследований разница по содержанию влаги достоверно больше по No-till технологии, однако последующие три года наблюдается выравнивание количества влаги в почве по обеим технологиям. Это обусловлено четырехпольным севооборотом, в котором проводятся исследования. Главной особенностью этого севооборота является чередование культур с мочковатой и стержневой корневыми системами. По окончании первой ротации севооборота корневые волоски пронзили весь почвенный профиль и после своего отмирания способствовали прониканию влаги в более глубокие слои почвы по обеим технологиям. К моменту полной спелости разница по содержанию влаги между технологиями несущественна.
Ключевые слова: технология No-till, традиционная технология, озимая пшеница, продуктивная влага, севооборот
Р.С. Стукалов
ANALYSIS OF THE PRODUCTIVE MOISTURE CONTENT IN THE
SOIL AT THE CULTIVATION OF WINTER WHEAT UNDER TRADITIONAL AND NO-TILL TECHNOLOGIES IN CROP ROTATION
R.S. Stukalov
The results of studies on the content of productive moisture in winter wheat sowings during the cultivation using the No-till technology in comparison with the previously recommended technology for the unstable humidification zone of the Stavropol Territory are presented. It has been established that, on average, for six years of research, the presence of productive moisture in a meter-sick layer of soil was significantly higher at cultivation by No-till technology, as before sowing of winter wheat, where the difference was up to 12,8% and in the period of active water consumption by plants (earing phase) to 14,4%. The higher moisture content in the meter layer of soil in favor of No-till technology before sowing is due to its high content in arable horizon (0-20 cm), where the difference between the technologies has reached to 38,5%. This difference is caused by conducting basic and presowing tillage according to the traditional technology, as a result of which аn intense evaporation of productive moisture in the arable horizon to 23,8% is observed. By No-till technology, evaporation of moisture is also there, but it is significantly lower (5,6%) due to plant residues on the field surface, which protect the soil from sun and wind. In the earing phase in the first three years of studies, the difference in moisture content is significantly greater by No-till technology, but over the next three years there is an equalization of the moisture amount in the soil by both technologies. This is due to the four-field crop rotation, in which the research is conducted. The main feature of this crop rotation is the alternation of crops with the fibrous and main root systems. At the end of the first rotation of the crop rotation, the root hairs pierced the entire soil profile and, after their withering away, promoted moisture penetration into the deeper layers of the soil using both technologies. By the time of full ripeness, the difference in moisture content between the technologies is insignificant.
Key words: No-till technology, traditional technology, winter wheat, productive moisture, crop rotation
Введение. Ставропольский край из-за своих почвенно-климатических условий относится к зоне рискованного земледелия [1]. Одним из лимитирующих факторов в получении урожая полевых культур, в частности озимой пшеницы, является наличие продуктивной влаги в почве, особенно в период критического водопотребления [2]. В связи с этим, исходя из мирового опыта [3], весьма актуально применение для возделывания полевых культур технологии No-till, которая способствует лучшему сохранению продуктивной влаги в почве благодаря наличию растительных остатков на поверхности поля, которые укрывают её, защищая от непроизводительных потерь влаги [4]. Однако однозначного научного обоснования данной технологии касательно её масштабного внедрения на территории края пока нет, поэтому цель наших исследований заключалась в установлении влияния на содержание продуктивной влаги в посевах озимой пшеницы при возделывании по технологии No-till в сравнении с традиционной технологией в севообороте в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края.
Объекты и методы исследований. Исследования проводили в стационарном опыте на поле Северо-Кавказского ФНАЦ, расположенного в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Максимальное количество эффективных температур в этой зоне составляет 3000-3200 0С, количество осадков за год выпадает
540-570 мм. Почва опытного участка - чернозем обыкновенный среднемощный слабогумусированный тяжелосуглинистый.
Метеорологические условия в годы исследований отличались, так, в 2013-2014 гг. сложились благоприятные условия по наличию осадков и температурному режиму, когда выпало 675 мм осадков. Самыми засушливыми были 2014-2015 годы (497 мм), но на момент посева сложились оптимальные условия по увлажнению почвы и температурному режиму, чем в 2012-2013, 2015-2016 и 2017-2018 гг., когда в период оптимальных сроков сева наблюдалась сильная засуха.
Озимая пшеница сорта Виктория одесская возделывается в севообороте: соя -озимая пшеница - подсолнечник - кукуруза. Все поля севооборота развёрнуты в пространстве. Опыт расположен в 2 яруса, в первом ярусе размещены делянки по традиционной технологии (включающая основную, промежуточную и предпосевную обработки почвы), во втором - по технологии No-till (без какой-либо обработки почвы, а посев производится специальной сеялкой для прямого сева «Gimetal»). Опыт размещен в 3-кратной повторности, площадь одной делянки 300 м2.
Полевые исследования и обобщение результатов полученных данных проведены общепринятыми методами согласно методическим указаниям Б.А. Доспехова [5]. Содержание продуктивной влаги в почве определено термостатно-весовым методом на глубину 100 см послойно через каждые 10 см [6].
Результаты исследований и их обсуждение. В наших опытах растительные остатки сои (предшественника озимой пшеницы) во время уборки были измельчены и равномерно распределены комбайном по поверхности поля. В среднем за годы исследований их количество по технологии No-till перед посевом озимой пшеницы составило 3,47 т/га, что в 6,3 раз больше, чем по традиционной технологии, где в результате после проведения двукратного лущения и культиваций оставалось всего 0,55 т/га.
Растительные остатки по технологии No-till способствовали лучшему сохранению почвенной влаги в посевах озимой пшеницы в метровом слое почвы. Так, в среднем за 6 лет исследований разница между технологиями по содержанию влаги на момент посева составила 10 мм, или 12,8% в пользу технологии No-till, где ее количество составило 84 мм, в то время как по традиционной технологии 74 мм (табл.1).
Таблица 1 - Влияние технологии возделывания на содержание продуктивной влаги перед посевом в метровом слое почвы, мм
Технология Год среднее
2012 2013 2014 2015 2016 2017
Традиционная 45 123 71 28 136 41 74
No-till 53 131 83 31 151 52 84
Увеличение: мм 8 8 12 3 15 11 10
% 17,8 6,5 16,9 10,7 11,0 26,8 12,8
НСР 05 3 7 4 2 8 3 5
Анализируя содержание продуктивной влаги по годам исследований, наблюдаем чёткую закономерность достоверно большего её содержания при посеве озимой пшеницы по технологии No-till, а разница по годам исследований варьирует от 6,5 до 26,8%.
На динамику содержания продуктивной влаги в метровом слое почвы
существенное влияние оказали выпадающие осадки. Стоит отметить, что самое низкое содержание продуктивной влаги наблюдалось осенью 2015 года, из-за сильной засухи, когда в августе и сентябре выпало осадков в 3 раза ниже климатической нормы. Осенью 2016 года наблюдалось самое большое количество продуктивной влаги в почве перед посевом, от 136 до 151 мм, чему способствовало обильное выпадение осадков в третьей декаде сентября, когда выпало 52 мм, что в 1,9 раза больше нормы.
Разница по содержанию влаги в метровом слое почвы в пользу технологии No-till в период посева в большей степени обусловлена её большим содержанием в пахотном горизонте (0-20 см), где оно достигало до 38,5%. В среднем за шесть лет исследований содержание почвенной влаги в слое почвы 0-20 см перед посевом по традиционной технологии составило 13 мм, что на 5 мм меньше, чем при севе озимой пшеницы по No-till технологии, где её количество составило 18 мм (табл. 2).
Таблица 2 - Влияние технологии возделывания на содержание продуктивной влаги в слое почвы 0-20 см перед посевом, мм
Технология Год среднее
2012 2013 2014 2015 2016 2017
Традиционная 10 15 18 4 27 6 13
No-till 14 18 24 7 31 11 18
Увеличение: мм 4 3 6 3 4 5 5
% 40,0 20,0 33,3 75,0 14,8 83,3 38,5
НСР 05 0,7 1,0 1,2 0,3 1,7 0,5 0,9
В данном случае растительные остатки по технологии No-till способствуют снижению непроизводительных потерь продуктивной влаги из-за физического испарения, но в большей степени разница по содержанию влаги обусловлена непроизводительными потерями влаги в процессе проведения обработок почвы по традиционной технологии в период (7-10 дней) от уборки сои (предшественника) и до посева озимой пшеницы.
После уборки сои в слое почвы 0-20 см содержание продуктивной влаги по технологии No-till составило 19,5 мм, а по традиционной технологии на 3,1 мм меньше - 16,4 мм. После проведения обработок почвы разница между технологиями увеличилась, и к моменту посева она составила 5,9 мм, то есть за этот период разница увеличилась на 2,8 мм, или на 90,3% (табл. 3).
Таблица 3 - Влияние обработок почвы на содержание продуктивной влаги (среднее за 2012-2017 гг.)
Слой Содержание влаги, мм Снижение
Технология почвы, посев продуктивной влаги
см уборка сои озимой
пшеницы мм %
0-10 7,4 4,8 2,6 35,1
Традиционная 10-20 9,0 7,7 1,3 14,4
0-20 16,4 12,5 3,9 23,8
0-10 8,7 7,9 0,8 9,2
No-till 10-20 10,8 10,5 0,3 2,8
0-20 19,5 18,4 1,1 5,6
Разница между 0-10 -1,3 -3,1 1,8 138,5
технологиями, 10-20 -1,8 -2,8 1,0 55,6
0-20
-3,1
-5,9
2,8
90,3
Снижение продуктивной влаги в этот период наблюдалось по обеим технологиям. По рекомендованной технологии интенсивное испарение связано с проведением основной и предпосевной обработок почвы, в результате которых снижение продуктивной влаги в пахотном горизонте (0-20 см) составило 3,9 мм, или 23,8%, и в большей степени снижение происходит в посевном слое почвы (0-10 см) -2,6 мм, или 35,1%.
По технологии No-till тоже наблюдается испарение, но оно существенно ниже, так как никаких обработок почвы не проводилось, а на поверхности поля находятся растительные остатки, которые защищают почву от солнечных лучей и ветра. Тем не менее на момент посева содержание влаги в слое почвы (0-10 см) снизилось на 0,8 мм, или 9,2%, а в слое почвы 10-20 см - на 0,3 мм, или 2,8%.
Таким образом, на момент сева озимой пшеницы в метровом слое почвы большее содержание продуктивной влаги наблюдалось по технологии No-till, и такая разница в первую очередь обусловлена проведением обработок почвы перед посевом по традиционной технологии, которые приводят к существенному снижению продуктивной влаги из-за физического испарения в пахотном горизонте и в конечном итоге в метровом слое почвы. По технологии No-till также наблюдается испарение, но оно несущественно благодаря растительным остаткам предшественника на поверхности поля, которые снижают непроизводительные потери влаги из почвы.
В фазе колошения озимой пшеницы содержание влаги также достоверно выше при возделывании по технологии No-till - на 12 мм, или 14,4%, а её содержание в среднем за годы исследований составило 98 мм, в то время как по традиционной технологии - 86 мм (табл. 4).
Таблица 4 - Влияние технологии возделывания на содержание
Технология Год среднее
2013 2014 2015 2016 2017 2018
Традиционная 45 95 70 121 126 57 86
No-till 63 116 97 125 126 61 98
Увеличение: мм 18 21 27 4 0 4 12
% 40,0 22,1 38,6 3,3 0,0 7,0 14,4
НСР 05 3 6 5 7 7 4 5
Анализируя содержание влаги по годам исследований, стоит отметить одну особенность, что в первые три года исследований (2013, 2014 и 2015 года) наблюдалось достоверное преимущество по количеству доступной влаги по технологии No-till, и разница достигала от 22,1 до 40,0%. Однако в последующие три года разница между технологиями несущественная. Возможно, это связано с особенностью построения севооборота (соя - озимая пшеница - подсолнечник - кукуруза). Этот севооборот распространён в Аргентине, где практически на всей площади пашни применяется технология No-till, при которой необходимо чередовать культуры с мочковатой и стержневой корневыми системами, широколистными и узколистными культурами [7]. Видимо, по окончании первой ротации севооборота корневые волоски пронзили весь почвенный профиль и после своего отмирания, образуя дренажи, способствовали прониканию влаги в более глубокие слои почвы и по традиционной технологии.
К моменту полного созревания озимой пшеницы наличие продуктивной влаги по обеим технологиям практически одинаково, а разница между ними не существенна -
69 мм по рекомендованной технологии против 74 мм по технологии No-till (табл. 5). Таким образом, накопленная влага по технологии No-till использовалась растениями для формирования большего урожая.
Таблица 5 - Влияние технологии возделывания на содержание
продуктивной влаги в фазе полной спелости в метровом слое почвы, мм
Технология Год среднее
2013 2014 2015 2016 2017 2018
Традиционная 91 74 74 98 58 21 69
No-till 101 77 71 101 70 27 74
Увеличение: мм 10 3 -3 3 12 6 5
% 11,0 4,1 -4,1 3,1 20,7 28,6 7,5
НСР 05 6 4 4 6 4 1 5
Разница между технологиями по содержанию продуктивной влаги на момент полной спелости по годам составляла от 3 до 12 мм, или от 3,1 до 28,6% в пользу технологии без обработки почвы. Такая закономерность наблюдалась во все года исследований, как в засушливые периоды 2014, 2015, и особенно в 2018 году, так и при оптимальном увлажнении в 2013 и 2016 годах.
Заключение. Таким образом, в среднем за шесть лет исследований содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы в течение всего периода вегетации достоверно больше при возделывании по необработанной почве (технологии No-till), а к моменту полной спелости разница по содержанию влаги между технологиями становится несущественной. На момент посева разница по содержанию влаги в первую очередь обусловлена проведением обработок почвы по традиционной технологии, а также наличием на поверхности почвы при No-till технологии растительных остатков, которые защищают почву от солнечных лучей и препятствуют испарению влаги. Однако в фазе колошения в динамике по годам исследований наблюдается тенденция выравнивания количества влаги, содержавшейся в почве, по обеим технологиям, и разница между ними становится несущественной. Видимо, это обусловлено особенностями построения четырехпольного севооборота, в котором проводятся исследования. Исходя из этого необходимо углубить исследования в данном направлении, и в первую очередь необходимо определить водопроницаемость почвы при разных технологиях возделывания полевых культур во второй ротации севооборота.
Литература
1. Кулинцев В.В., Годунова Е.И., Желнакова Л.И. и др. Система земледелия нового поколения Ставропольского края: монография. - Ставрополь: АГРУС Ставропольского гос. аграрного унта, 2013. 520 с.
2. Чернов А.Я., Квасов Н.А. Биология, технология, урожай озимой пшеницы в Ставропольском крае: монография. - Ставрополь, 2005. 128 с.
3. Кроветто К. Нулевая обработка почвы //Ресурсосберегающее земледелие. 2009. № 1 (2). С. 711.
4. Дридигер В.К., Жукова М.П., Стукалов Р.С., Гаджиумаров Р.Г. Влияние растительных остатков на накопление влаги и плотность почвы в первой ротации полевого севооборота на черноземе обыкновенном //Сб. науч. стат. по мат. V Межд. науч. конф. «Эволюция и деградация почвенного покрова». Ставрополь: СЕКВОЙЯ, 2017. С. 251-256.
5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 5-е доп. и перераб. - М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
à
6. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М. Практикум по земледелию. - М.: Агропромиздат, 1987. 383 с.
7. Дридигер В.К. Технология прямого посева в Аргентине //Земледелие. 2013. № 1. С. 21-25.
Стукалов Роман Сергеевич, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией обработки почв, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научный аграрный центр», Россия, 356241, Ставропольский край, г. Михайловск, ул. Никонова, д. 49 E-mail:; тел.: 8-909-752-88-46
Stukalov Roman Sergeevich, Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Laboratory of soils processing, Federal State Budgetary Scientific Institution «North Caucasus Federal Agricultural Research Centre», Nikonov St., 49, Mikhaylovsk, Stavropol Territory, 356241, Russia, E-mail:; ph.: 8-909-752-88-46
