CC BY
70
УДК 631.51
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА С СИДЕРАЛЬНЫМ ПАРОМ
Куликова Алевтина Христофоровна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры «Почвоведение, агрохимия и агроэкология»
Дозоров Александр Владимирович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры «Растениеводство и селекция»
Захаров Николай Григорьевич, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры «Почвоведение, агрохимия и агроэкология»
Маркова Наталья Вячеславовна, кандидат сельскохозяйственных наук ФГУ САС «Ульяновская»
Полняков Михаил Александрович, аспирант кафедры «Почвоведение, агрохимия и агроэкология»
ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина»
432017, г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1. Тел. 8(8422) 55-95-68, e-maihaaroec@vandex.ru
Ключевые слова: севооборот, обработка почвы, сидеральный пар, урожайность культур
В современном сельскохозяйственном производстве остается актуальной проблема совершенствования приемов обработки почвы с целью обеспечения высокой урожайности культур при одновременном сохранении и повышении плодородия почвы.
Введение. В современном сельскохозяйственном производстве остается актуальной проблема совершенствования приемов обработки почвы с целью обеспечения высокой урожайности культур при одновременном воспроизводстве и сохранении плодородия почвы.
При переходе на новые экономически и экологически безопасные методы ведения земледелия изменяются требования к системам обработки почвы. На них возлагается, в первую очередь, задача борьбы с эрозией почвы, воспроизводства и сохранения ее плодородия. В решении ее важнейшим является восполнение в почве ресурсов органического вещества.
Органическое вещество почв - главный элемент плодородия, который в условиях агроэкосистем во многом определяется антропогенными факторами. Возрастающие нагрузки на почву в условиях интенсивного земледелия нередко связаны с ухудшением ее гумусного состояния. Последнее является негативным фактором как для почв, так и состояния всей агроэкосистемы. Вышеизложенное диктует необходимость поиска мер,
направленных на повышение содержания гумуса в почве и улучшение его качественного состава, что возможно только при знании закономерностей изменения органического вещества под воздействием разнообразных земледельческих приемов, в том числе и обработки почвы [1].
В связи с этим особенно актуальным становится использование в качестве ресурсов органического вещества не только навоза, но и сидератов, растительных остатков возделываемых культур.
Вышеизложенное послужило основанием выбора темы и направления исследований по изучению влияния систем основной обработки почвы и их воздействия на основные параметры плодородия чернозема выщелоченного, формирование урожайности культур и продуктивность звена севооборота с сидеральным паром.
Методика исследований. Изучение систем основной обработки почвы проводилось в 6-польном сидеральном зернотравяном севообороте: пар сидеральный
- озимая пшеница - многолетние травы (выводное поле) - яровая пшеница - горох
- овес. Схема опыта предусматривает четыре варианта систем основной обработки почвы, которые приведены в таблице.
Предпосевная и послепосевная обработки почвы по всем вариантам опыта состояли из ранневесеннего боронования тяжелыми зубовыми боронами, предпосевной культивации на глубину заделки семян и послепосевного прикатывания.
Сидеральный пар введен вместо чистого в 1996 году. В сидеральном пару возделывается смесь вики и овса, используемая в качестве зеленого удобрения. Кроме того, заделывается солома всех зерновых культур. Технология возделывания культур предусматривает внесение минимального количества минеральных удобрений (30-40 кг д.в./га).
Полевой опыт заложен в трехкратной повторности, севооборот освоен в 1988 году. Посевная площадь делянки 350 м2, учетная 280 м2, расположение делянок систематическое. Опыт внесен в реестр Географической сети опытов Российской Федерации (№ аттестата 121). Все учеты, наблюдения и анализы проведены в соответствии с методическими требованиями и ГОСТами. Анализы почвенных и растительных образцов проведены в аккредитованной испытательной лаборатории «Ульяновская ГСХА» (№ РОСС. RU. 0001.515.748).
Результаты и их обсуждение
Оценка почвенных условий, создаваемых системами обработки в звене севооборота с сидеральным паром.
Агрофизические показатели. Главная цель основной обработки почвы - создание благоприятного для растений строения пахотного слоя. Интенсивность рыхления оказывает влияние на изменение физических свойств почвы, поступление и распределение свежей биомассы и кислорода в обрабатываемом слое, благодаря чему происходит активизация микробиологических процессов и высвобождение элементов питания в доступной форме.
Оптимальное сложение пахотного слоя при возделывании озимой пшеницы обеспечивали отвальная и комбинированная в севообороте системы обработки почвы. При этом плотность почвы соответственно
составила 1,19 и 1,18 г/см3. Более плотное сложение почвы по вариантам обработки БДМ-3х4 и КПШ-5+БИГ-3А (1,20 и 1,24 г/см3) сохранялось до конца вегетации культуры.
В период посева яровой пшеницы плотность почвы в слое 0-30 см изменялась от 1,14 г/см3 по отвальной и комбинированной обработкам до 1,22 г/см3 при рыхлении плоскорежущим орудием КПШ-5. При этом по последнему варианту более сильно уплотнялись нижние слои пахотного горизонта (1020 и 20-30 см). На варианте с комбинированной обработкой плотность верхнего слоя почвы была наименьшая и составляла 1,00 г/см3, тогда как на контроле и по варианту обработки БДМ 3x4 практически была одинаковой и находилась на уровне 1,08-1,09 г/см3, что является оптимальной для яровой пшеницы.
В результате исследований установлено, что в содержании агрономически ценных агрегатов разницы между вариантами обработки практически нет и оно находится на уровне 72-74 %. Следует отметить, что по вспашке наблюдалось более равномерное распределение агрономически ценных агрегатов по пахотному горизонту (в слое 0-10 см - 73 %, 10-20 см - 74 %, 20-30 см -74 %).
Лучшие условия структурообразова-ния в период посева викоовсяной смеси обеспечивали отвальная и комбинированная в севообороте системы обработки почвы: коэффициент структурности составил соответственно 2,8 и 2,9.
Однако более значимым показателем агрегатного состояния почвы является водо-прочность ее структуры (рис.1).
Содержание водопрочных агрегатов резко изменялось в зависимости от применяемой основной обработки: от 55 % по обработке КПШ-5+БИГ -3А до 73 % - по комбинированной в севообороте. Таким образом, сочетание в севообороте разных систем обработки почвы способствует высокоустойчивому сложению пахотного слоя чернозема выщелоченного по структуре.
Накопление ресурсов влаги в почве. Учитывая сложные экологические условия лесостепи Поволжья, отличающиеся не-
Рис. 1 - Содержание водопрочных агрегатов в черноземе выщелоченном в посевах викоовса в зависимости от обработки почвы (0-30 см)
5Г
Ч
О
и
(0-
Спстема основной обработки ----- - отвальная ПЛН-4-3 5;
5.4
5.2
5.0 4.8 4.6
4.4
4.2
4.0
1999 г. 2004 г. 2008 г.
Рис. 2 - Изменение содержания гумуса в пахотном слое чернозема выщелоченного 30 см) в зависимости от систем основной обработки почвы
------- поверхностная БДМ-Зх4
------- комбинированная в севообороте
..... - поверхностная КПШ-5+Б11Г-3А
ботки почвы перед посевом культур не наблюдалось и находилось в пределах 3-5 мм в метровом слое. К моменту возобновления вегетации озимой пшеницы в метровом слое почвы накапливалось от 173 мм по обработке под сидерат агрегатом КПШ-5+БИГ-3А до 187 мм по вспашке.
До уборки культур в среднем по звену севооборота отвальная и комбинированной в севообороте обработки почвы способствовали большему сохранению запасов влаги на уровне 70 мм.
Гумусное состояние. Определение содержания гумуса в 2008 г. показало (рис. 2), что в зависимости от основной обработки произошли заметные изменения в гумус-ном состоянии почвы. Так, если содержание гумуса в слое почвы 0-30 см в 1999 г. в варианте с отвальной обработкой в среднем составляло 4,67 %, то в 2008 г. - 4,5 %. За этот период применения вспашки под культуры севооборота почва потеряла 0,17 % гумуса.
По другим вариантам снижение содержания гумуса в почве происходило с меньшей скоростью, а в варианте с комби-
см составил соответственно 29,5 и 27,5 %.
По другим обработкам отмечалось уменьшение целлюлозоразлагающей активности почвы. Убыль полотна в среднем по пахотному слою в вариантах с обработкой БДМ-3х4 и агрегатом КПШ-5+ БИГ-3А составила соответственно 23,4 и 21,1 %, что может быть объяснено увеличением плотности, соответственно, снижением аэрации почвы по данным вариантам опыта.
В посевах озимой пшеницы более активная деятельность целлюлозоразлагающих микроорганизмов отмечалась на вариантах с отвальной и комбинированной в севообороте системами основной обработки почвы под викоовсяную смесь (31,3 и 29,4 %), не намного ниже - по обработке дисковым орудием БДМ-3х4 (28,7 %). Обработка агрегатом КПШ-5 +БИГ-3А оказывала негативное воздействие на микробиологическую активность почвы. Разложение льняного полотна под посевами яровой пшеницы изменялось от 36,9 по вспашке до 29,1 % по обработке КПШ-5+БИГ-3А.
Количество выделившегося из почвы СО2 варьировало от 2,87 по обработке КПШ-
н
а
т
О
\£
Варианты обработки почвы
12 3 4
Варианты обработки почвы
I—I - Сидерат, шш-Озимая пшеница, Яровая пшеница
Рис. 3 - Количество и масса сорных растений в посевах культур звена севооборота в зависимости от систем обработки почвы
увеличением глубины повышалось.
Более высокое содержание доступного фосфора перед посевом викоовса наблюдалось по комбинированной в севообороте основной обработке (на 4-9 мг/кг) По обработке КПШ-5+БИГ-3А происходила дифференциация подвижного фосфора по пахотному горизонту с большим его содержанием в слое 0-10 см.
Содержание подвижного калия более стабильно как по вариантам опыта, так и по слоям пахотного горизонта. Тем не менее, выявлена тенденция увеличения его по комбинированной в севообороте системе основной обработки почвы, который перед посевом викоовсяной смеси составил 123 мг/кг, озимой пшеницы - 114 мг/кг почвы. Таким образом, более оптимальный режим питания растений обеспечивает комбинированная в севообороте обработка почвы.
Видовой состав и структура сорного компонента агрофитоценозов. Анализ учета видового состава сорняков показал, что в посевах культур преобладает малолет-не-корнеотпрысковый тип засоренности. В посевах викоовсяной смеси по численному составу преобладали корнеотпрысковые сорняки, особенно по мелким и поверхностным обработкам. Так, если по отвальной обработке из многолетников присутствовали только 0,33 шт/м2 бодяка полевого и ни одного осота, то по 4-му варианту их количество составило 2,33 и 3 шт/м2 (рис. 3).
Аналогичная закономерность усиления засоренности многолетними сорняка-
антам обработки почвы БДМ-3х4 и КПШ-5+БИГ-3А, которая отличается наименьшей конкурентоспособностью по отношению к сорнякам. Наиболее сороочищающей способностью, как и следовало ожидать, обладает отвальная система обработки: при этом численность сорняков в посевах яровой пшеницы снижалась по отношению к варианту с обработкой БДМ-3х4 в 3,6 раз, а агрегатом КПШ-5 + БИГ-3А - в 3,5 раз.
Урожайность культур и качество продукции
Урожайность культур. Урожайность
—ч V
сидерата в среднем за 3 года исследовании по отвальной обработке составила 23,3 т/ га (табл.). Ненамного ей уступала комбинированная в севообороте обработка (21,4 т/ га). Последняя в отдельные годы, благоприятные по условиям увлажнения, не уступала отвальной в формировании зеленой массы сидерата. Применение мелких и поверхностных обработок почвы приводило к достоверному снижению урожайности вико-овса практически во все годы исследований, которое в среднем по данным вариантам в сравнении с контролем составило 3,2 и 4,3 т/га.
Зерновая продуктивность озимой культуры в зависимости от систем основной обработки почвы в севообороте изменялась незначительно: в отдельные годы урожайность ее по обработке дисковым орудием БДМ-3х4 под сидеральный пар была выше контроля (2007 г.), а в 2008 г. разница между вариантами не превышала НСР05. Тем не
Таблица 1
Урожайность культур звена севооборота, т/га
Основная обработка почвы 2007 г. 2008 г. 2009 г. Средняя за три года
Викоовсяная смесь
1. Отвальная (ПЛН-4-35) 26,7 26,4 16,7 23,3
2. Мелкая (БДМ 3x4) 22,4 19,6 14,9 19,0
3. Комбинированная в севообороте (плуг со стойкой СибИМЭ) 24,1 23,7 16,3 21,4
4. Поверхностная (КПШ-5+БИГ-3А) 20,7 23,8 15,8 20,1
НСР05 4,49 2,56 1,08
Озимая пшеница
1. БДM 3x4 3,29 3,05 3,26 3,20
2. Заделка БДM 3x4 3,62 3,10 2,53 3,08
3. сидерата БДM 3x4 3,60 3,02 2,43 3,01
4. БДM 3x4 3,56 2,80 2,11 2,82
НСР05 0,28 0,44 0,36
Яровая пшеница
1. Отвальная (ПЛН-4-35) 1,43 2,52 1,66 1,87
2. Мелкая (БДМ 3x4) 1,34 1,75 2,05 1,71
3. Комбинированная в севообороте (БДМ 3x4) 1,45 2,01 2,07 1,84
4. Поверхностная (КПШ-5+БИГ-3А) 1,40 1,75 1,77 1,64
НСР05 0,15 0,18 0,06
—* ч/
менее, в среднем за 3 года урожайность озимой пшеницы по отвальной системе основной обработки почвы под сидерат была выше, чем по БДМ-3х4 на 0,10 т/га, комбинированной в севообороте - 0,19 т/га, КПШ-5+БИГ-3А - на 0,38 т/га.
Более высокая урожайность яровой пшеницы за годы исследований отмечалась по вариантам с отвальной и комбинированной в севообороте системам основной обработки почвы и составила в среднем 1,87 и 1,84 т/га зерна соответственно. В свою очередь, варианты при обработке дискатором и агрегатом КПШ-5+БИГ-3А значительно уступали по урожайности другим вариантам опыта.
Качество зерна озимой и яровой пшеницы. Исследования показали достоверно более высокое содержание белка и клейковины в зерне озимой пшеницы с применением комбинированной в севообороте системы обработки почвы под сидерат. Качество клейковины зерна также было лучше при сочетании в севообороте отвальных и безотвальных обработок. Различий в содер-
жании в зерне клейковины при обработке как дисковыми, так и плоскорежущими орудиями, не наблюдалось (22,8 и 22,6 % соответственно). Однако качество ее по последним вариантам хуже: ИДК составляло 99,3 и 99,5 единиц, что относится к 3-му классу качества.
В среднем за два года содержание фосфора в зерне было на уровне 1,01-1,06 %, калия 0,52-0,54 %. Различия между вариантами в содержании их в продукции несущественны.
Содержание клейковины в зерне яровой пшеницы изменялось от 20 % по обработке КПШ-5+БИГ-3А до 21 % по вспашке. Как и в зерне озимой пшеницы, больше азота накапливалось при сочетании в севообороте отвальных и безотвальных обработок. По содержанию фосфора появлялась тенденция его увеличения по обработке плоскорежущим орудием КПШ-5. Содержание калия в зерне практически не зависело от систем обработки почвы. Оценка содержания тяжелых металлов ^п, Си, РЬ, Cd, №, Сг) в продукции показала, что они ни по одному
Рис. 4 - Уровень рентабельности возделывания яровой пшеницы в звене севооборота с сидеральным паром в зависимости от основной обработки почвы (в среднем за 2007-2009 гг.)
элементу не превышают ПДК в зерне.
Экономическая эффективность звена севооборота с сидеральным паром в зависимости от основной обработки почвы
Эффективность аграрного производства, в том числе зернового хозяйства, во многом зависит от совершенства обработки почвы, так как данная производственная операция остается одной из наиболее затратных и энергоемких [3].
Экономическая оценка эффективности возделывания культур звена севооборота с сидеральным паром представлена на примере яровой пшеницы (рис. 4).
По стоимости произведенной продукции отвальная система обработки превышает остальные варианты на 135-1035 руб./ га. Материально-денежные затраты также были более высокими по отвальной обработке почвы, на 5,0 % ниже по комбинированной в севообороте, на 5,2 % - БДМ-3х4 и на 8,8 % - КПШ-5+БИГ-3А. Тем не менее, наиболее экономически эффективной при возделывании яровой пшеницы в звене севооборота с сидеральным паром являлась комбинированная в севообороте система обработки почвы, где рентабельность производства в среднем за 3 года составила 40,7 %. Возделывание озимой пшеницы более рентабельно при применении под сиде-ральный пар отвальной системы обработки почвы.
Выводы:
1. Агрофизические параметры плодородия чернозема выщелоченного в значительной степени определяются системами основной обработки почвы. Оптимальное строение пахотного слоя в звене севооборота с сидеральным паром обеспечивали отвальная и комбинированная в севообороте системы обработки. При этом плотность почвы в период посева озимой пшеницы составляла соответственно 1,19 и 1,18 г/см3, яровой пшеницы - 1,14 г/см3. Данные варианты обеспечили более высокие запасы продуктивной влаги перед посевом: яровых культур на уровне 171-173 мм, озимой пшеницы - 50-57 мм;
2. При сочетании в севообороте систем основной обработки в соответствии с требованиями культур в пахотном слое создаются более благоприятные условия для гумификации поступающего в почву органического вещества, в результате чего обеспечивается бездефицитный баланс гумуса. Наименьшее содержание гумуса в пахотном слое почвы (0-30 см) отмечалось по вспашке, на фоне которой оно составило 4,5 %. По комбинированной в севообороте обработке почвы содержание гумуса было выше контрольного варианта на 0,43 %.
3. Влияние систем основной обработки на биологическую активность определялось изменением соответствующих режимов и
показателей почвы. В условиях недостатка влаги наблюдалась слабая активность микроорганизмов и она мало зависела от систем обработки. В благоприятные по условиям увлажнения годы более высокая био-генность почвы отмечалась по вспашке и комбинированной в севообороте обработке. Последняя обеспечивала большее накопление элементов питания в пахотном слое по сравнению с другими вариантами: нитратов на 6-21 мг/кг, подвижных соединений фосфора и калия на 4-9 и 2-7 мг/кг;
4. Задачам борьбы с сорными растениями в посевах культур звена севооборота с сидеральным паром в большей степени отвечают отвальная и комбинированная в севообороте системы обработки почвы. Ежегодное применение мелких и поверхностных обработок почвы приводило к нарастанию засоренности посевов. Кроме того, происходила перестройка сорного ценоза в сторону увеличения наиболее злостных и трудноискоренимых сорняков: осотов, про-совидных, щирицы запрокинутой и др.
5. Условия лесостепи Поволжья позволяют формировать урожайность озимой пшеницы по сидеральному пару до 3 и более тонн на одном гектаре. За 2007-2009 гг. по отвальной системе обработки она состави-
ла 3,20 т/га. Более высокая продуктивность яровой пшеницы отмечалась по отвальной и комбинированной в севообороте системам обработки почвы: 1,87 т/га и 1,84 т/га зерна соответственно. Урожайность культур в значительной степени определялась засоренностью посевов и запасами продуктивной влаги в метровом слое перед посевом.
6. При возделывании яровой пшеницы в звене севооборота с сидеральным паром экономически более эффективной является комбинированная в севообороте система основной обработки почвы, озимой пшеницы - отвальная под сидеральный пар.
Библиографический список
1. Хабиров И.К., Сергеев В.С. Содержание гумуса в черноземе в зависимости от системы земледелия // Плодородие. 2007. № 1. С. 16-17.
2. Каргин, В.И. Научные аспекты регулирования влагообеспеченности в высокопродуктивных агроценозах лесостепи Среднего Поволжья. Автореф. ... д-ра с.-х. наук. Йошкар-Ола, 2009. 39 с.
3. Немцев, С.Н. Экономическая эффективность обработки почвы в севообороте // Земледелие. 2004. № 6. С.14-15.
УДК631.547.2: 631.547.3: 633.62
ОСОБЕННОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ СОРТОВ И ГИБРИДОВ САХАРНОГО СОРГО
Петров Николай Юрьевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология хранения и переработки сельскохозяйственной продукции»
Ефремова Елена Николаевна, кандидат сельскохозяйственных наук, докторант кафедры «Технология хранения и переработки сельскохозяйственной продукции»
ФГБОУ ВПО «Волгоградская государственный аграрный университет»,
400002, г. Волгоград, пр. Университетский, д.26 e-mail: Elenalob@rambler.ru, телефон: 8(8442) 41-10-79
Федорова Валентина Александровна, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией обработки почв и севооборотов,
ГНУ Прикаспийский НИИ аридного земледелия
Астраханская область, Черноярский район, с. Соленое Займище, ул. квартал Северный, 8.
e-mail: pniiaz@mail.ru Тел./факс: (85149) 75-7-20
