Ареал применения нулевых и поверхностных обработок при возделывании колосовых культур на территории Европейской части Российской Федерации Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

в/

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ

УДК 631.17:631.51:633.1

Ареал применения нулевых и поверхностных обработок при возделывании колосовых культур на территории Европейской части Российской Федерации

о

СМ

см

о

S ^

ш

4

ф

^

5

ш со

Г.Н. ЧЕРКАСОВ, доктор сельскохозяйственных наук, член-корреспондент РАН, директор

И.Г. ПыХТИН, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник А.В. ГОСТЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией (e-mail: gav33@list.ru)

Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии, ул. Карла Маркса, 70б, Курск, 305021, Российская Федерация

Исследования выполнены на базе лаборатории систем земледелия Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии с использованием системного подхода, логического и математического анализа накопленных и обобщенных экспериментальных данных и разработок ведущих научно-исследовательских учреждений Российской Федерации. Выявлены положительные и отрицательные аспекты использования рассматриваемых способов основной обработки почвы, условия их эффективного применения. Это позволило разработать концепцию построения систем основной обработки почвы и на её базе дать рекомендации по использованию нулевых и поверхностных способов основной обработки почвы под зерновые культуры на территории Европейской части Российской Федерации. Сформулированы критерии применения таких обработок почвы для земледелия России (возделываемая культура, периодичность применения на различных типах почв, метеоусловия, качество проведения уборки предшественника и др.). На основе созданной концепции и сформулированных критериев сделан вывод о том, что возделывание озимой пшеницы и ржи, а также яровых пшеницы и ячменя целесообразно в большинстве исследуемых регионов по поверхностным обработкам.Нулевые обработки под эти культуры целесообразны на территории Поволжского и СевероКавказского регионов, а также в южной

части Центрально-Черноземного региона и в Европейской части Уральского при научно обоснованном подходе к их использованию. Анализ материалов исследований позволил сформировать картосхемы возможного использования нулевых и поверхностных обра -боток при возделывании колосовых культур на территории регионов Европейской части Российской Федерации, которые позволяют выделить ареалы их применения.

Ключевые слова: земледелие, обработка почвы, ресурсосбережение, минимальная обработка, нулевая обработка, поверхностная обработка, колосовые культуры.

Для цитирования: Черкасов Г.Н., Пых-тин И.Г., Гостев А.В. Ареал применения нуле -вых и поверхностных обработок при возделывании колосовых культур на территории Европейской части Российской Федерации //Земледелие. 2017. № 2. С. 10-14.

В последние годы в отечественном земледелии используют как архаичные, так и высокотехнологичные агро-приемы. Подобная ситуация связана с различным материально-техническим обеспечением сельхозтоваропроизводителей, а также с почвенно-климатическими условиями нашей страны. Вызывает опасение увлечение отечественных аграриев иностранными технологиями и селекционными достижениями, которые внедряют шаблонно без учета соответствующей специфики, что влечетза собой снижение потенциальной прибыли. Учитывая изложенное, особую актуальность приобретает проблема научно-обоснованной адаптации передового мирового опыта в области сельского хозяйства, в частности, техни -ческих средств для обработки почвы.

Цель исследований - разработка теоретических основ формирования агро-технологической политики применения нулевых и поверхностных обработок почвы под зерновые культуры для увеличения урожайности рассматриваемых культур, позволяющих избежать их неэффективное применение в различных регионах Российской Федерации.

Работа выполнена на базе лаборатории систем земледелия Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв от эрозии с использованием системного подхода, логического и математического анализа накопленных и обобщенных экспериментальных данных и разработок ведущих научно-исследовательских учреждений нашей страны. Тщательный анализ этой информации позволил выявить положительные и отрицательные аспекты использованиярассматриваемых способов основной обработки почвы, условия их эффективного применения. Это позволило разработать концепцию построения систем основной обработки почвы [1] и на её основе дать рекомендации по использованию нулевых и поверхностных способов основной обработки почвы под зерновые культуры в различных регионах Европейской части Российской Федерации.

Исследования целесообразности применения способов основной обработки почвы под культуры зернопро-пашного севооборота (сидеральный пар (горчица) - озимая пшеница - кукуруза на зерно - ячмень)проведены на черноземе типичном тяжелосуглинистом в Центрально-Черноземном регионе.

Изучали следующие способы обработки:

отвальная на глубину 20-22 см плугом ПЛН-5-35 (контроль).

поверхностная на 10-12 см дисковой бороной БДМ;

нулевая - прямой посев зерновых сеялкой «Джон Дир», кукурузы - сеялкой «Гаспардо».

Минеральные удобрения использовали в следующих вариантах: без удобрений (контроль); внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу - ^0Р52К52 д.в.; под кукурузу - ^43Р104К104 д.в.; под ячмень - ^0Р1бК1в д.в.

Для большинства товаропроизводителей при возделывании сельскохозяйственных культур основной тенденцией служит ресурсосбережение, базирующееся на использовании минимальной обработки почвы, современных энергонасыщенных тракторов и широкозахватных агрегатов, высокоурожайных сортов и гибридов культур, а также средств защиты растений. Наиболее спорный из всех перечисленных факторов - применение минимальной обработки. Под минимальной понимают обработку почвы, обеспечивающую уменьшение энергетических, трудовых и иных за-

1. Средняя урожайность зерна в зависимости от способа обработки I

удобрений

Обработка почвы Удобрение Урожайность, ц/га

озимая пшеница кукуруза ячмень среднее

Вспашка без удобрений 51,5 41,6 41,4 44,8

NPK 56,9 61,1 53,2 57,1

Поверхностная без удобрений 47,4 32,7 37,3 39,1

NPK 50,2 49,9 46,0 48,7

Нулевая без удобрений 27,6 18,2 30,2 25,3

NPK 34,9 29,4 38,7 34,3

НСР05 обработка 3,8 9,0 5,5 4,1

удобрения 3,3 10,6 4,5 5,8

трат путём уменьшения числа и глубины обработок, совмещения операций [2]. Основоположником этого направления был Иван Евгеньевич Овсинский(1856-1909 гг), труды которого не были должным образом восприняты его современниками и подвергались жесткой критике.Спустя 150 лет минимализацию обработки почвы успешно и эффективно применяют, обеспечивая экономию времени, повышение производительности труда и сокращение сроков выполнения полевых работ

Тем не менее, минимальная обработка почвы - не панацея и её использование должно быть обосновано не только экономическими, но и экологическими причинами. Проведенный сотрудниками Всероссийского научно-исследовательского института земледелия и защиты почв от эрозии анализ научных публ и каци й и обобщение результатов собственных исследований позволяют выделить следующие положительные стороны нулевой и поверхностной обработок почвы:

энергосбережение благодаря менее энергоемкому воздействию на почву;

строгого выполнения всех технологических операций;

ухудшение фитосанитарной обстановки (увеличение засоренности, распространение вредителей и болезней) в посевах, особенно при длительном использовании;

уплотнение почвы при систематическом применении;

необходимость использования при нулевой обработке дорогостоящих посевных агрегатов, востребованных только на больших массивах;

повышение вносимых доз удобрений и пестицидов.

Также следует отметить, что некоторые вопросы остаются недостаточно исследованными и, соответственно, дискуссионными:

степень варьирования урожайности по годам;

динамика подвижных форм макроэлементов в верхнем (0-10 см) слое почвы;

экономическая эффективность. В наших исследованиях самая низкая засоренность посевов озимой пшеницы отмечена по вспашке (28 шт./м2). В вариантах с поверхностной обработкой она

пшеницы на 1,9-2,5 % и 0,9-1,6 % соответственно (по отношению к контролю). При отказе от обработки почвы пораженность озимой пшеницы бурой ржавчиной увеличивалась в 2,1 раза (по сравнению со вспашкой), корневыми гнилями - в 1,9 раза; степень поражения кукурузы корневыми гнилями в этом варианте была выше, чем в контроле, в 2,5 раза, по сравнению с поверхностной обработкой, в 2,2 раза. Степень пора-женности ячменя линейной ржавчиной на фоне нулевой обработки увеличилась, по сравнению со вспашкой, в 2,1 раза, корневыми гнилями - в 3 раза.

Численность наблюдаемых вредителей также варьировала в зависимости от способа основной обработки почвы. Наибольшей она была на фоне нулевой обработки почвы, а наименьшей - после вспашки.

В результате исследований было установлено, что самая высокая урожайность изучаемых культур формируется при использовании отвальной обработки (табл. 1). Так, сбор зерна озимой пшеницы в этом варианте был выше, чем по поверхностной обработке, на 4,1 ц/га, а по сравнению с нулевой, на 23,9 ц/га; кукурузы - на 8,9 и 23,4 ц/га; ячменя - на 4,1 и 11,2 ц/га соответственно. Минеральные удобрения повышали урожайность всех изучаемых культур севооборота вне зависимости от используемых способов основной обработки почвы.

Во всех случаях использование нулевой обработки вело к снижению массы 1000 зерен, в сравнении со вспашкой, а также содержания клейковины в зерне пшеницы, крахмала - в зерне кукурузы, белка - в зерне ячменя (табл. 2).

2. Качество зерна сельскохозяйственных культур в зависимости от способа обработки почвы и удобрений

Обработка почвы Удобрение Озимая пшеница Кукуруза Ячмень

1* 2 3 1 2 3 1 2 3

Вспашка без удобрений 28,4 12,0 46,1 70,2 10,6 158,9 78 11,7 43,8

NPK 29,6 12,2 47,0 73,1 10,8 181,6 82 12,6 44,3

Поверхностная без удобрений 27,3 11,3 45,4 69,4 10,0 157,3 76 11,5 43,5

NPK 28,0 11,5 45,7 72,4 10,8 184,3 81 12,2 44,7

Нулевая без удобрений 25,4 10,8 41,1 68,3 9,6 150,4 72 11,0 39,2

NPK 26,4 11,0 43,4 70,7 9,8 167,5 74 11,7 40,8

НСР05 обработка 0,7 0,04 3,1 0,9 1,0 15,1 4,6 0,35 1,68

удобрение 0,6 0,03 2,5 0,8 0,8 12,3 3,8 0,28 1,37

1 - озимая пшеница - клейковина, %, кукуруза - крахмал, %; ячмень - крупность, %; 2 - белок, %; 3 - масса 1000 зерен, г

сокращение времени на проведение основной обработки почвы под озимые культуры;

уменьшение расхода влаги в верхнем слое почвы, особенно в засушливые годы;

усиление противоэрозионных свойств почвы благодаря смешиванию растительных остатков с верхним слоем почвы;

сокращение производственных затрат.

К отрицательным сторонам указанных обработок почвы можно отнести:

возможность применения под небольшой спектр культур при условии

возрастала на 21 шт./м2. При использовании прямого посева количество сорняков, по сравнению с контролем, увеличилось в 4,3-4,9 раза, а с поверхностной обработкой - в 2,6-2,8 раза, причем существенно возрастало количество многолетних видов. Внесение минеральных удобрений способствовало повышению засоренности посевов вне зависимости от используемого способа основной обработки.

Наименьшее развитие бурой ржавчины (7,2-7,5 %) и корневых гнилей (6,87,2 %) отмечали так же на фоне вспашки. Поверхностная обработка почвы вела к увеличению пораженности озимой

При анализе экономической эффективности возделывания культур установлено, что стоимость выращенной продукции была наибольшей вварианте со вспашкой и применением минеральных удобрений, а наименьшей - при нулевой обработке без удобрений (в 2,5 раза ниже). Наибольший чистый доход отмечен при использовании вспашки в качестве способа основной обработки почвы. Несмотря на наименьшие затраты, в варианте с прямым посевом был получен самый низкий доход, а при внесении минеральных удобрений под кукурузу даже убыток. Сокращать пахоту, как отмечал Т.С. Мальцев, вероятно,

и

ф

з

ь

ф

д

ф

ь

ф

м 2 О

нужно везде, но на сколько сокращать, через сколько лет пахать - это нужно выяснить у себя на месте. В умении оперативно применяться к конкретно сложившимся обстоятельствам и заключается искусство брать у природы урожай, невзирая на всю сложность этой задачи [3]. Это подтверждает необходимость комплексного и научного подхода к выбору агротехнологий и составляющих их приемов.

Всестороннее изучение нулевых и поверхностных обработок почвы [4] позволило специалистам Всероссийского научно-исследовательского института земледелия и защиты почв от эрозии выделить следующие критерии их применения для земледелия России:

возделываемая культура. Нулевая обработка почвы наиболее оправдана при выращивании озимой пшеницы и ржи, менее - под яровые зерновые, однолетние травы; поверхностная -дополнительно и под гречиху [5, 6, 7,8, 9,10,11,12]. Непригодны рассматриваемые обработки под пропашные, хотя имеются отдельные случаи их эффективного применения, правда, приводящие к увеличению засоренности посевов и снижению урожайности в пределах ошибки измерения [12,13,14], сведения о возможности использования таких способов под просо и зернобобовые весьма противоречивы [15,16];

периодичность применения на различных типах почв. На дерново-подзолистых и серых лесных почвах нулевые обработки почвы не рекомендуется применять 2 года подряд, а на различных типах черноземов - не более 2 лет (с тем, чтобы избежать усиления засоренности полей, прогрессирующего распространения вредителей и болезней) [4];

метеоусловия. Известно, что нулевые и поверхностные обработки почвы обеспечивают наилучшие результаты в сухие засушливые годы, особенно при выращивании озимых, когда позднее проведение вспашки ведет к иссушению пахотного слоя почвы, а исключение обработок или ограничение их только 0-10 см слоем позволяет сохранить влагу и, главным образом, избежать образования излишней глы-бистости почвы [17];

качественная уборка предшественника. Необходимое условие эффективного применения нулевой обработки почвы - отсутствие большого коли-N чества растительных остатков после о предшественников. Объясняется это ^ трудностью заделки семян в почву при ^ использовании сеялок прямого посева о» и пониженной их всхожестью. В каче-| стве норматива приводятся данные, что оставляемая стерня на поле не ® должна превышать 15-20 см, а сами 5 растительные остатки (солома) должны $ измельчаться до 5-10 см и равномерно

разбрасываться по полю [16,18]. Такое качество измельчения растительных остатков обеспечивает как работу сеялок прямого посева, так и орудий поверхностной обработки.

В целом нулевые и поверхностные способы основной обработки почвы эффективны при соблюдении большего ряда условий, чем традиционная вспашка (табл. 3). Естественно, значение представленных критериев неоднозначно, непостоянно и зависит от ряда дополнительных взаимодействий разной направленности.

Следует всегда помнить, что использование нулевых обработок почвы предусматривает более высокие затраты на пестициды, удобрения и мелиоранты, а также дополнительные расходы на узкоспециализированную технику, поскольку, как правило, не все поля в хозяйствах пригодны для такого способа.

Отдельная проблема - экологическая составляющая использования минимальных обработок почвы, которая заключается в ее негативном воздействии, как на свойства почвы, так и на качество выращиваемой продукции.

* «+» - высокая степень пригодности, «0» низкая степень пригодности.

По нашему мнению, совершенствование нулевых обработок необходимо вести в направлении детальной регламентации (описания) условий их эффективного использования и дальнейшей адаптации создаваемой техники для каждого региона России, в котором этот способ может найти реальное применение. На фоне нулевых обработок, поверхностная обработка выглядит более перспективно и дальнейшим направлением совершенствования этого способа, должно быть усиление фитосанитарных функций с использованием сопутствующих механических приемов обработки почвы, способных конкурировать по эффективности с химическими средствами защиты растений, реализующихся скорее за счет разработки новых конструктивных рабочих органов и комбинирования их с существующими.

Анализ материалов исследований по вопросу целесообразности применения нулевых и поверхностных обработок почвы под колосовые культуры позволил сформировать картосхемы их возможного использования на территории регионов Европейской части Российской Федерации (см. рисунок).

- способ нейтрален к данному условию;«-» -

3. Степень пригодности нулевых и поверхностных способов основной обработки почвы в зависимости от сложившихся условий

Степень пригодности способов

Условия основной обработки почвы*

нулевая поверхностная отвальная

Возделываемые культуры:

озимые зерновые + + +

яровые зерновые + + +

крупяные - + +

зернобобовые - 0 +

пропашные - - +

Уровень плодородия почвы:

низкий - - 0

высокий + + 0

Подверженность почвы эрозии + + -

Степень засоренности:

низкая + + 0

высокая - - 0

Применение удобрений + 0 0

Применение пестицидов + + 0

Наличие узкоспециализированной техники и

сельхомашин + 0 0

Периодичность применения:

на серых лесных и дерново-подзолистых по-

чвах не более одного года подряд; + + 0

на различных типах черноземов не более двух

лет подряд + + 0

Способ основной обработки под предше-

ственник:

отвальная обработка + + 0

безотвальная обработка + + 0

поверхностная обработка - + 0

нулевая обработка - - +

Наличие растительных остатков на поверх-

ности почвы:

> 0,5 кг/м2 - - 0

< 0,5 кг/м2 + + 0

Метеоусловия во время проведения:

засушливые + + -

нормальные - 0 +

Срок проведения обработки:

в день посева + + -

за две недели до посева + 0 -

за месяц до посева - - +

Рисунок. Картосхема территорий регионов Европейской части Российской Федерации, на которых возможно применение различных способов основной обработки почвы под колосовые культуры: а — поверхностная (1 — озимая пшеница, 2 — озимая рожь, 3 — яровой ячмень, 4 — яровая пшеница); б — нулевая (1 — озимая пшеница, 2 — яровой ячмень, 3 — яровая пшеница). С-З — Северо-Западный регион; Ц — Центральный регион; В-В — Волго-Вятский; Ц-Ч — Центрально-Черноземный регион; С-К — Северо-Кавказский регион; СВ — Средневолжский регион; НВ — Нижневолжский регион; У — Уральский регион.

Обобщая изложенное, можно сделать вывод, что поверхностную обработку можно успешно применять в качестве способа основной обработки почвы под озимые зерновые культуры в большинстве регионов нашей страны вследствие высокой производительности почвообрабатывающих агрегатов и меньшей энергозатратности, целесообразно её использование и под яровые зерновые.

Сложные природно-климатические условия Российской Федерации не позволяют эффективно использовать нулевую обработку на большинстве сельскохозяйственных площадей. Наиболее целесообразно использование такого способа на территории Поволжья, Северо-Кавказского и Уральского регионов, а также в южной части Центрально-Черноземного региона при научно обоснованном подходе агрономов к его применению. Также необходимо провести научно-исследовательскую работу над определением ареала применения нулевых и поверхностных обработок почвы при возделывании колосовых культур для Сибири, Дальнего Востока и Республики Крым.

Литература.

1. Теоретические основы систематизации обработок почвы в агротехнологиях нового поколения / Г.Н. Черкасов, И.Г. Пыхтин,

А.В. Гостев и др. Курск: ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ, 2015. С.43- 46.

2. Государственные стандарты СССР «Земледелие. Термины и определения. ГОСТ 16265-89». М.: Издательство стандартов, 1990. 23 с.

3. Мальцев Т.С. Система безотвального земледелия. М.: Агропромиздат, 1988. 126 с.

4. Теоретические основы формирования агротехнологической политики применения нулевых и поверхностных обработок почвы под зерновые культуры для модернизации земледелия / Г.Н. Черкасов, И.Г Пыхтин,

A.В. Гостев и др. Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН. 2012. 81 с.

5. Пыхтин И.Г, Гостев А.В. Современные проблемы применения различных систем и способов основной обработки почвы // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 1. С. 3-6.

6. Основная обработка почвы и продуктивность озимой пшеницы / А.В. Ала-бушев, Н.Г. Янковский, Г.В. Овсянникова, М.Е. Кравченко, А.Я. Логвинов, А.А. Сухарев // Земледелие. 2009. № 4. С. 23-24.

7. Кильдюшкин В.М., Сидоркин А.Ф. Способы обработки, удобрения и агрофизические свойства почвы // Земледелие. 2010. № 1. С. 23-24.

8. Кириллов Н.А., Волков А.И. Минимальная обработка почвы при возделывании зерновых культур в Чувашской Республике // Земледелие. 2008. № 4. С. 30-31.

9. Корчагин В.А., Горянин О.И., Новиков

B.Г Прямой посев яровой мягкой пшеницы в степных районах Среднего Поволжья // Достижения науки и техники АПК. 2007. № 8. С. 17-19.

10. Горох в севообороте с озимой пшеницей / И.Б. Молчанов, И.В. Григоренко, М.Ю. Стукалов, А.П. Авдеенко, И.Н. Ти-торенко, Н.А. Зеленский // Земледелие. 2009. № 3. С. 38-39.

11. Шевченко С.Н., Корчагин В.А. Ресурсосберегающие технологии обработки почвы на черноземах Среднего Поволжья // Земледелие. 2008. № 3. С.26-27.

12. Шурупов В.Г., Полоус В.С. Влияние способов основной обработки почвы и других факторов на засоренность в звене севооборота // Земледелие. 2011. № 1. С. 28-30.

13. Самыкин В.Н., Соловиченко В.Д., Потрясаев А.А. Экономическая эффективность возделывания кукурузы на зерно в Белгородской области // Земледелие. 2009. № 3. С. 34-35.

14. Тугуз Р.К., Мамсиров Н.И., Саниев Ю.А. Влияние способов обработки почвы на агрофизические свойства смытых черноземов // Земледелие. 2010. № 8. С. 23-25.

15. Казаков Г.И., Марковский А.А. Обработка почвы в Лесостепи Заволжья // Земледелие. 2011. № 8. С. 28-29. W

16. Новиков В.М., Исаев А.П. Исследо- 2 вания систем основной обработки темно- J серой лесной почвы в зернопаропропашном Ja севообороте // Аграрная наука. 1998. № 4. л С.33-34. a

17. Шептунов В.Н., Галкина М.М., Не- z стерова А.В. Особенности возделывания 2 культур при минимализации обработки 2 суглинистой почвы // Земледелие. 1995. 1 № 5. 18-20. 7