CC BY
32
УДК 633:631.17:631.452 (470.630) DOI 10.24411/0235-2516-2018-10030
ДИНАМИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПО ТЕХНОЛОГИИ NO-TILL В УСЛОВИЯХ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
А.Н. Есаулко, д.с.-х.н., С.А. Коростылев, к.с.-х.н. М.С. Сигида, к.с.-х.н., Е.В. Голосной, к.с.-х.н.
Ставропольский государственный аграрный университет, e-mail: aesaulko@yandex.ru
Представлены результаты по влиянию технологии no-till на динамику показателей почвенного плодородия в различных почвенно-климатических зонах Ставропольского края. Независимо от срока наблюдения и зоны исследований обеспечивали большую разность между слоями почвы 010 и 10-20 см по реакции почвенного раствора на 0,13-0,20 ед., по содержанию гумуса на 0,180,45%, подвижного фосфора на 4,1-11,2 мг/кг и обменного калия на 26-124 мг/кг почвы, тогда как на вариантах с традиционной технологией данная разница нивелируется в пределах 0,01-0,07 ед., 0,02-0,12%, 0,2-2,4 мг/кг и 1-23 мг/кг почвы соответственно. Технология no-till способствовала увеличению продуктивности севооборота в засушливой зоне и зоне неустойчивого увлажнения относительно традиционной технологии на 0,63 и 0,49 т/га зерновых единиц соответственно, тогда как в условиях зоны умеренного увлажнения технология no-till снижала продуктивность на 0,73 т/га зерновых единиц.
Ключевые слова: технология no-till, обработка почвы, плодородие почвы, севооборот, Ставропольский край.
DYNAMICS OF AGROCHEMICAL INDICATORS OF SOIL FERTILITY AT CULTIVATION OF AGRICULTURAL CROPS FOR THE NO-TILL TECHNOLOGY IN CONDITIONS OF THE STAVROPOL REGION
Dr.Sci. АЖ Esaulko, Ph.D. S.A. Korostylev, Ph.D. M.S. Sigida, Ph.D. E.V. Golosnoi
Stavropol State Agrarian University, e-mail: aesaulko@yandex.ru
The article presents the results on the impact of no-till technology on the dynamics of soil fertility in different soil and climatic zones of the Stavropol territory. Regardless of the observation period and the study zone, a large difference between soil layers 0-10 and 10-20 cm was provided by the reaction of the soil solution by 0.13-0.20 units, humus content by 0.18-0.45%, mobile phosphorus by 4.1-11.2 mg/kg and exchangeable potassium by 26124 mg/kg soil, whereas in versions with traditional technology this difference is leveled within 0,01-0,07 units, 0,02-0.12%, 0.2-2.4 mg/kg and 1-23 mg/kg soil, respectively. It was found that the no-till technology has increased crop rotation productivity in the dry zone and the zone of unstable moisture relative to the traditional technology by 0,63 and 0,49 t/ha of grain units, respectively, whereas in the zone of moderate moistening the no-till technology has reduced the productivity of 0.73 t/ha of grain units.
Keywords: the no-till technology, soil treatment, soil fertility, crop rotation, Stavropol territory.
Важным звеном в системе мероприятий по обеспечению высокой культуры земледелия, повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур служит рациональная обработка почвы, благодаря которой улучшается ее воздушный, водный, тепловой и питательный режимы, регулируются в желательном направлении биологические процессы и темпы минерализации органических веществ, уничтожаются сорняки, болезни и вредители сельскохозяйственных растений, создаются условия для защиты почвы от эрозии и проведения высококачественного сева [1-3]. Однако все адаптированные системы обработки почвы
имеют один общий недостаток, они очень энергоемки. Поэтому широко начала внедряться эколого-и энергосберегающая технология no-till, которая получила широкое применение на 100 млн. га. в Бразилии, Аргентине, США, Канаде, Австралии, Франции и других странах. Сейчас эта технология проходит активную проверку в Украине, России и Казахстане [4-6].
Прямой посев полевых культур находит все большее распространение на полях Ставрополья. Первые шаги в этом направлении показали, что при прямом посеве урожайность культуры не снижается, а в ряде случаев повышается по сравнению с техно-
логией интенсивной механической обработки почвы. При этом необходимо иметь в виду, что прямой посев полевых культур предотвращает эрозионные процессы, увеличивает стабильность производства сельскохозяйственной продукции. Некоторые предприятия уже полностью перешли на прямой посев и не снизили, а наоборот, повысили как урожайность, так и валовые сборы продукции [7, 8].
Цель исследования - изучение влияния технологии no-till на агрохимические показатели плодородия почв в различных почвенно-климатических зонах Ставропольского края.
Объекты и методы исследования. Ставропольский край расположен в Центральном Предкавказье, что существенно отражается на его природных условиях и почвенном покрове. В соответствие с типами почв, территория Ставропольского края в почвенном отношении делится на три зоны: зону черноземов, зону каштановых почв и зону горных почв. Зона черноземов занимает около 40% территории края. Черноземная зона края неоднородна и подразделяется на две ландшафтно-обособленные подзоны: лугово-степных и степных почв. В пределах первой распространены выщелоченные и типичные черноземы, в пределах второй -обыкновенные и южные черноземы. К востоку от черноземов вплоть до административных границ края расположены почвы каштанового типа. Они занимают 48% территории края. На западе этой подзоны расположены темно-каштановые почвы, особенно по вершинам увалов и водораздельных плато, на склонах преобладают каштановые почвы [9, 10]. На территории края отчетливо выражено снижение влажности и повышение температуры с запада и юго-запада на восток и северо-восток, что условно позволило выделить четыре агроклиматических зоны: крайне-засушливая, засушливая, неустойчивого увлажнения и умеренного увлажнения с различными микрозонами. Это дает возможность в определенной степени экстраполировать полученные данные наших исследований на сходные поч-венно-климатические зоны регионов Юга России.
Исследования проводили с 2012 по 2017 г. в условиях трех зон Ставропольского края - засушливой, неустойчивого и умеренного увлажнения.
Засушливая зона. Почвенный покров территории ООО «Добровольное» Ипатовского района -представлен черноземами южными, характеризующимися низкой (3,5%) обеспеченностью гумусом, средней (30 мг/кг) - подвижным фосфором, повышенной (389 мг/кг) - обменным калием. Реакция почвенного раствора слабощелочная (pH 7,8). По климатическим условиям территория расположена во второй почвенно-климатической зоне Ставропольского края, характеризующейся засушливым континентальным климатом (ГТК 0,7-0,9), со средней годовой суммой осадков 428 мм, из них за теп-
лый период 70%.
Зона неустойчивого увлажнения. Почва землепользования ООО «Красносельское» Грачевского района представлена черноземом обыкновенным, который типичен для зоны неустойчивого увлажнения. Имеет довольно плотное сложение 1,15-1,31 г/см3. Содержание гумуса в слое 0-20 см составляет 3,3%, подвижного фосфора - 22 мг/кг почвы, калия - 255 мг/кг почвы. Реакция почвенного раствора в верхнем горизонте щелочная (рН 8,0). Климат характеризуется как континентальный с умеренным увлажнением (ГТК 0,9-1,1). Средняя многолетняя сумма осадков 449 мм. Сумма активных температур составляет 2800-3100°С. Среднегодовая температура воздуха +10°С.
Зона умеренного увлажнения. Исследования проведены на опытном поле учебно-опытного хозяйства Ставропольского ГАУ. Средняя многолетняя сумма осадков составляет 551 мм. Среднегодовая температура 9,2°С, сумма температур за период со среднесуточными температурами воздуха более +10°С - 3000-3200°С. Гидротермический коэффициент 1,1-1,3. Почвенный покров опытной станции представлен черноземом выщелоченным мощным малогумусным тяжелосуглинистым. Содержание гумуса в пахотном горизонте 5,2-5,5%, подвижного фосфора - 22-26 мг/кг, обменного калия - 220-280 мг/кг. Реакция почвенного раствора - от слабокислой до нейтральной (рН 5,9-7,1). Почвы включают комплексы засоленных почв, представленные обыкновенными остаточно солонцеватыми черноземами, подверженными слеживаемости пахотного горизонта и уплотнению почвенного профиля, отличающиеся вязкостью и липкостью [10].
В хозяйствах заложены полевые опыты по изучению влияния технологии no-till и традиционной технологии на показатели почвенного плодородия. Кроме того в севооборотах под все изучаемые культуры проведена оптимизация систем удобрения согласно почвенно-климатических условиям и особенностям питания растений [11-13].
При возделывании озимых культур по технологии no-till после уборки предшественников проводили 1 обработку глифосатсодержащими гербицидами сплошного действия, а для зернобобовых и пропашных культур - 2 обработки этими же гербицидами с помощью самоходного опрыскивателя Pantera-Amazonе, John Deer 4630, Kuhn Atlantique 3200 (норма расхода препарата 2,0 л/га). Сроки обработки - через месяц после уборки предшественника и за месяц до сева. Сев пропашных культур c одновременным внесением комплексных удобрений осуществляли сеялкой марки Gherardi G 208, Kinze 3000, культур сплошного сева - VHB-RB 5300, Super WalterW630, Добрыня. Уборку проводили комбайнами New Holland.
По традиционной технологии применяли рекомендованные для зон Ставропольского края технологии и технологические приемы возделывания сельскохозяйственных культур. Во время вегетации растений, вне зависимости от технологии, применяли рекомендованную схему защиты растений согласно ЭПВ вредных объектов.
В засушливой агроклиматической зоне исследования проводили в севообороте (горох - озимая пшеница - кукуруза на зерно - озимая пшеница) с насыщенностью NPK - 140 кг/га, в том числе N -80, P - 60, K - 0.
В зоне неустойчивого увлажнения исследования проводили в шестипольном севообороте (кукуруза на зерно - озимая пшеница - озимый рапс - озимая пшеница - подсолнечник - озимый ячмень) с насыщенностью NPK - 160 кг/га, в том числе N -80, P - 70, K - 10.
В зоне умеренного увлажнения исследования проводили в восьмипольном севообороте (горох -озимая пшеница - рапс - озимая пшеница - кукуруза на зерно - озимая пшеница - подсолнечник -озимая пшеница) с насыщенностью NPK - 180 кг/га, в том числе N - 90, P - 70, K - 20.
В ходе научно-исследовательских работ, приуроченных к основным фазам развития возделываемых культур, по общепринятым методикам определяли реакцию почвенного раствора (ГОСТ 26423-85); содержание органического вещества по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91); содержание подвижных соединений фосфора и калия по методу Мачигина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26205-91). Урожай возделываемых культур учитывали методом механизированной уборки с последующим пересчетом на стандартную влажность и чистоту по методике Госсортоиспытания (1983). Экономическую эффективность производства сельскохозяйственной продук-
ции рассчитывали по традиционной методике с использованием технологических карт и действующих нормативных затрат и цен.
Результаты. Агрохимический анализ почвенных образцов позволил установить ряд особенностей, на которые оказали влияние изучаемые факторы. Данные реакции почвенного раствора в течение всего исследуемого периода в зависимости от зоны соответствовали нейтральной и слабощелочной реакции рН (табл. 1).
С 2015 по 2017 г. независимо от агроклиматической зоны на вариантах с применением технологии no-till наблюдалось неуклонное увеличение показателей реакции почвенного раствора вниз по профилю почвы на 0,29-0,40 ед. На вариантах с технологией no-till прослеживалась более сильная дифференциация между исследуемыми слоями почвы по реакции рН, составившая в засушливой зоне 0,11-0,20 ед., в зоне неустойчивого увлажнения - 0,12-0,19 ед. и в зоне умеренного увлажнения - 0,13-0,24 ед., тогда как на аналогичных вариантах традиционной технологии данная разница в зависимости от зоны исследований находилась в пределах 0,01-0,08 ед.
В формировании почвенного плодородия важная роль принадлежит органическому веществу, запасы и состав которого практически определяют все агрохимические свойства и продуктивность почв (табл. 2).
За период исследований отмечается неуклонное увеличение содержания гумуса в слое почвы 0-10 см на вариантах с технологией no-till, которое составило в зависимости от зоны 0,14-0,30%. Варианты с технологией no-till способствовали большему содержанию гумуса в слое почвы 0-10 см по сравнению с аналогичными показателями традиционной технологии и разница в среднем по опыту в зависимости от зоны составила 0,08-0,65%. За анализируемый период времени по обеим технологиям
1. Влияние технологий возделывания на динамику реакции почвенного раствора, ед.
Технология Слой почвы, см Засушливая зона Зона неустойчивого увлажнения Зона умеренного увлажнения
2012 г. 2015 г. 2017 г. 2012 г. 2015 г. 2017 г. 2012 г. 2015 г. 2017 г.
Традиционная 0-10 7,50 7,51 7,54 7,26 7,11 7,23 6,75 6,66 6,57
10-20 7,51 7,49 7,51 7,33 7,07 7,20 6,80 6,69 6,63
20-30 7,55 7,56 7,57 7,38 7,15 7,25 6,83 6,77 6,69
no-till 0-10 7,40 7,53 7,46 7,04 6,78 6,53 6,83 6,74 6,66
10-20 7,60 7,72 7,63 7,21 6,97 6,68 6,99 6,87 6,82
20-30 7,77 7,83 7,75 7,33 7,12 6,82 7,17 7,04 7,06
2. Влияние технологий возделывания на динамику содержания гумуса в почве, %
Технология Слой почвы, см Засушливая зона Зона неустойчивого увлажнения Зона умеренного увлажнения
2012 г. 2015 г. 2017 г. 2012 г. 2015 г. 2017 г. 2012 г. 2015 г. 2017 г.
Традиционная 0-10 3,31 3,22 3,25 3,37 3,35 3,40 4,85 4,92 4,78
10-20 3,28 3,17 3,27 3,31 3,31 3,33 4,79 4,86 4,66
20-30 3,26 3,13 3,22 3,28 3,25 3,30 4,77 4,79 4,62
no-till 0-10 3,60 3,83 3,90 3,46 3,52 3,60 4,93 5,11 5,22
10-20 3,42 3,51 3,50 3,24 3,33 3,37 4,71 4,66 4,79
20-30 3,25 3,35 3,29 3,07 3,15 3,22 4,59 4,48 4,60
3. Влияние технологий возделывания на динамику содержания подвижного фосфора в почве, мг/кг
Технология Слой почвы, см Засушливая зона Зона неустойчивого увлажнения Зона умеренного увлажнения
2012 г. 2015 г. 2017 г. 2012 г. 2015 г. 2017 г. 2012 г. 2015 г. 2017 г.
Традиционная 0-10 32,3 28,6 27,7 27,8 28,8 28,5 24,7 23,1 24,7
10-20 33,1 26,9 25,5 26,4 29,0 26,1 23,5 25,0 25,0
20-30 24,4 21,1 21,9 20,1 21,4 20,0 16,5 17,0 16,0
no-till 0-10 37,2 34,5 34,0 30,6 32,4 33,9 26,1 25,0 26,1
10-20 26,0 24,3 25,1 24,2 24,9 25,7 22,0 20,3 20,1
20-30 22,2 21,0 22,3 19,1 18,2 19,7 18,0 16,1 17,5
во всех зонах наблюдалась тенденция уменьшения содержания гумуса вниз по слоям почвы. Варианты с технологией no-till обеспечивали большую разницу в содержании гумуса между всеми исследуемыми слоями почвы в среднем по опыту на 0,12-0,45% в зависимости от зоны и срока наблюдения, тогда как на вариантах с традиционной технологией данная разница нивелируется в пределах 0,02-0,12%. Наибольшее содержание гумуса в почве независимо от слоя почвы и технологии фиксировалось на черноземе выщелоченном в зоне умеренного увлажнения.
Анализируя данные, представленные в таблице 3 , необходимо отметить, что по содержанию подвижного фосфора в почве максимальные показатели независимо от зоны и срока исследований фиксировалась в слое почвы 0-10 см на вариантах с применением технологии no-till. Тогда, как на вариантах с традиционной технологией наибольшие показатели подвижного фосфора в исследуемом профиле почвы наблюдались в зависимости от зоны слоях почвы 0-10 и 10-20 см соответственно. Также следует отметить, что на вариантах с no-till в слое почвы 0-10 см в течение анализируемого периода фиксировалось более высокое содержание подвижного фосфора по сравнению с традиционной обработкой почвы и разница в зависимости от зоны находилась в пределах 4,9-6,3; 2,8-5,4 и 1,4-1,9 мг/кг почвы соответственно. Необходимо также сказать, что за анализируемый период по технологии no-till во всех зонах наблюдалась тенденция снижения содержания подвижного фосфора вниз по профилю почвы. На вариантах с традиционной технологией отмечается более равномерное содержание элемента между слоями почвы 0-10 и 10-20 см. Так, разница в
засушливой зоне фиксировалась в пределах 0,8-2,2 мг/кг, в зоне неустойчивого увлажнения - 0,2-2,4 мг/кг, в зоне умеренного увлажнения - 0,3-1,9 мг/кг почвы. В свою очередь на вариантах с технологией no-till прослеживалась более сильная разница между аналогичными слоями почвы по содержанию подвижного фосфора, которая в среднем по опыту составила 4,1-11,2 мг/кг почвы.
Исследование почвенных образцов позволило установить особенности динамики накопления обменного калия в зависимости от изучаемых технологий, зон и слоев почвы (табл. 4).
Динамика содержания обменного калия в почве только на вариантах с no-till имела тенденцию снижения к нижнему слою и в зависимости от зоны данное снижение находилось в пределах 63-159 мг/кг почвы. На вариантах с no-till в слое почвы 010 см отмечалось более высокое содержание калия по сравнению с традиционной обработкой почвы и ризница в зависимости от зоны составила - 8-104 мг/кг почвы. Нами отмечена более сильная дифференциация между слоями почвы 0-10 и 10-20 см по содержанию обменного калия на вариантах с no-till в течение всего периода исследований по сравнению с традиционной обработкой и в среднем по опыту разница между слоями составляла 26-124 мг/кг почвы, в то время как на соответствующих вариантах традиционной технологии данная разница была в пределах 1 -23 мг/кг почвы.
Погодные условия в период вегетации сельскохозяйственных культур оказывают значительное влияние на урожайность растений, в свою очередь технологии возделывания также оказали влияние на формировании продуктивности севооборота (табл. 5).
4. Влияние технологий возделывания на динамику
содержания обменного калия в почве, мг/кг
Технология Слой почвы, см Засушливая зона Зона неустойчивого увлажнения Зона умеренного увлажнения
2012 г. 2015 г. 2017 г. 2012 г. 2015 г. 2017 г. 2012 г. 2015 г. 2017 г.
Традиционная 0-10 314 355 303 366 344 384 260 251 272
10-20 320 354 326 362 346 372 251 267 259
20-30 281 249 276 301 284 293 210 212 207
no-till 0-10 365 355 343 449 448 355 268 272 281
10-20 331 306 286 375 324 300 242 231 215
20-30 249 231 249 315 289 271 205 200 194
5. Продуктивность севооборота в зависимости от технологии возделывания, т/га зерн.ед.
Технология Засушливая зона Зона неустойчивого увлажнения Зона умеренного увлажнения
Традиционная 4,58 4,96 4,95
no-till 5,21 5,45 4,22
Анализируя данные продуктивности севооборота (табл. 5) в зависимости от технологии возделывания, необходимо отметить, что технология no-till способствовала увеличению продуктивности севооборота в засушливой зоне и зоне неустойчивого увлажнения относительно традиционной технологии на 0,63 и 0,49 т/га зерн.ед. соответственно, тогда как в условиях зоны умеренного увлажнения технология no-till снижала продуктивность на 0,73 т/га зерн.ед.
Таким образом, технология no-till независимо от срока наблюдения и зоны исследований обеспечивала большую разность между слоями почвы 0-10 и 10-20 см по реакции почвенного раство-
ра на 0,13-0,20 ед., по содержанию гумуса на 0,180,45%, подвижного фосфора на 4,1-11,2 мг/кг и обменного калия на 26-124 мг/кг почвы, тогда как на вариантах с традиционной технологией данная разница была в пределах 0,01-0,07 ед., 0,020,12%, 0,2-2,4 мг/кг и 1-23 мг/кг почвы соответственно. Технология no-till способствовала увеличению продуктивности севооборота в засушливой зоне и зоне неустойчивого увлажнения относительно традиционной технологии на 0,63 и 0,49 т/га зерн.ед. соответственно, тогда как в условиях зоны умеренного увлажнения технология no-till снижала продуктивность на 0,73 т/га зерн.ед.
Литература
1. Трухачев В.И., Пенчуков В.М. Системы земледелия Ставрополья и их совершенствование // Вестник АПК Ставрополья, 2015, № S2. - С. 4-8.
2. Дорожко Г.Р., Власова О.И., Сентябрев А.А. О рациональном использовании пашни на Ставрополье // Вестник АПК Ставрополья, 2016, № 3 (23). - С. 160-162.
3. Беловолова А.А., Громова Н.В., Устименко Е.А Экологические условия произрастания сельскохозяйственных культур на солонцевато-слитых черноземах // Применение современных ресурсосберегающих инновационных технологий в АПК: сб. науч. тр. по материалам III Международной науч.-практ. конф., 2013. - С. 24-27.
4. Дорожко Г.Р., Пенчуков В.М., Передериева В.М., Власова О.И., Вольтерс И.А., Тивиков А.И. Ресурсосберегающее земледелие Ставрополья: монография. - Ставрополь: Агрус, 2012. - 292 с.
5. Подколзин А.И., Шкабарда С.Н Состояние и динамика изменения поглощающего комплекса почв центрального Предкавказья // Агрохимия, 2008, № 1. - С. 16-25.
6. Дридигер В.К., Дрепа Е.Б., Матвеев А.Г. Влияние технологии No-Till на содержание продуктивной влаги и плотность чернозема выщелоченного Центрального Предкавказья // Современные проблемы науки и образования, 2015, № 1-2. - С. 283.
7. Трухачев В.И., Есаулко А.Н., Сигида М.С., Дорожко Г.Р., Цховребов В.С., Дридигер В.К., Власова О.И., Шутко А.П., Романенко Е.С., Коростылев С.А., Передериева В.М., Фаизова В.И., Дрепа Е.Б., Голосной Е.В., Вольтерс И.А., Тутуржанс Л.В., Саленко Е.А., Воскобойников А.В., Матвеев А.Г., Голосная Е.Л., Ожередова А.Ю. Внедрение технологии No-till с целью сохранения плодородия почвы и повышения эффективности сельскохозяйственного производства в различных почвенно-климатических зонах Юга России: методические рекомендации. - Ставрополь: Ставропольский ГАУ, 2017. - 48 с.
8. Есаулко А.Н., Сычев В.Г., Сигида М.С., Голосной Е.В., Коростылев С.А., Ожередова А.Ю. Внедрение технологии no-till в Ставропольском крае: проблемы и перспективы / Эволюция и деградация почвенного покрова: сборник научных статей по материалам V Международной научной конференции (Ставрополь, 19-22 сентября 2017). - Ставрополь: ООО «СЕКВОЙЯ», 2017. - С. 98-100.
9. Устименко Е.А., Минина Е.П., Гуруева А.Ю. Влияние погодных условий на эффективность программирования продуктивности озимой пшеницы в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края / Современные ресурсосберегающие инновационные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Северо-Кавказском федеральном округе: сб. науч. тр. - Ставрополь: СтГАУ, 2012. - С. 85-88.
10. Цховребов В.С. Фаизова В.И. Почвы и климат Ставрополья // Вестник АПК Ставрополья, 2015, № S2. - С. 21-34.
11. Подколзин А.И., Подколзин О.А., Шкабарда С.Н. Реакция среды почвенного раствора земель агроландшафтов Ставропольского края // Агрохимический вестник, 2007, № 4. - С. 24-27.
12. Устименко Е.А. Оптимизация применения доз и способов внесения азотных удобрений под озимые культуры в Ставропольском крае // Молодые ученые СКФО для АПК региона и России: сб. науч. тр. по материалам II межрегиональной науч.-практ. конф., 2013. - С. 41-43.
13. Гуруева А.Ю. Влияние агрохимических принципов программирования на динамику азота, фосфора и калия в растениях озимой пшеницы / Молодежь, Наука, Творчество: сб. науч. тр. - Ставрополь: СтГАУ, 2015. - С. 100-104.
