CC BY
27
УДК 633.854.78:502:338.314(470.32)
DOI: 10.24411/2587-6740-2020-13060
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПОДСОЛНЕЧНИКА НА СЕВЕРНЫХ СКЛОНАХ 3-5° ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ
Е.Г. Котлярова, М.Н. Рязанов, С.Д. Лицуков, А.И. Титовская
ФГБОУ ВО «Белгородский государственный аграрный университет имени В.Я. Горина», г. Белгород, Россия
Исследования проводились в 2015-2018 гг. в ЗАО «Краснояружская зерновая компания» Белгородской области на территории с полностью освоенной адаптивно-ландшафтной системой земледелия. Цель заключалась в комплексной оценке влияния способов основной обработки почвы и органических удобрений при возделывании подсолнечника в рельефных условиях Среднерусской возвышенности Центрально-Черноземной зоны на агрофизические свойства чернозема типичного и его противоэрозионную устойчивость, урожайность и экономическую эффективность возделывания культуры. Установлено, что в ландшафтном земледелии различия между условиями равнинного рельефа (0-3°) и склона крутизной 3-5° северной экспозиции по большинству изучаемых показателей статистически незначимы. Влияние рельефных условий проявляется в зависимости от выбора способа основной обработки почвы и применения органических удобрений. Применение в равнинных условиях органических удобрений под основную обработку почвы способствует формированию оптимальной ее плотности, отличной структуры (62-66%%), хорошей водопрочности (54%%) и эффективному водопотреблению подсолнечника. Сочетание компост + вспашка обеспечило наибольшую урожайность в среднем за 3 года (3,2 т/га) и максимальную в 2018 г. (3,9 т/га). Нулевая технология (No-till) способствовала повышению противоэрозионной устойчивости почв склона 3-5° северной экспозиции, особенно в сочетании с органическими удобрениями. В результате формировалась отличная структура (62-65%%) и хорошая водопрочность (58%%) почвы. Органические удобрения также способствовали снижению потерь влаги по No-till на 19-26 мм; компост — уплотняющего действия No-till — до оптимальной величины 1,15 г/см3. Потенциал расширения посевов подсолнечника за счет северных склонов крутизной 3-5° в Белгородской области составляет порядка 20 тыс. га в год. Ключевые слова: чернозем типичный, подсолнечник, плотность, структура, водопрочность, урожайность, компост, сидерат, обработка, No-till.
Введение
Возделывание подсолнечника высоко значимо для сельскохозяйственного производства, спрос на эту культуру всегда был и остается стабильно высоким. Вследствие значительного коэффициента эрозионной опасности посевов подсолнечника и степени снижения его урожайности на смытых почвах общепринят отказ от его выращивания на склонах круче 3°. Кроме того, учитывая большой период возврата подсолнечника, возможности увеличения его посевных площадей весьма ограничены.
Основанием данного исследования явились, с одной стороны, достижения ландшафтного земледелия по предотвращению эрозионных процессов и сохранению почв в Центральном Черноземье [1, 2], высокая результативность освоения адаптивно-ландшафтных систем земледелия в Белгородской области [3, 4, 5] и, с другой стороны, особенности склонов северной экспозиции, обладающих плодородием почв, не уступающим качеству равнинных земель [6, 7]. Имеется ряд исследований по влиянию отдельных элементов технологии возделывания подсолнечника на показатели его продуктивности, но, в большинстве своем, они касаются вопросов выбора гибрида, сроков сева, систем обработки почвы, удобрения, защиты растений и др. [8, 9]. Сведений о комплексном влиянии способов основной обработки почвы и органических удобрений на противоэрозионную устойчивость почв и продуктивность подсолнечника в различных ландшафтных условиях не установлено.
Цель исследования
Цель исследования — повышение противоэ-розионной устойчивости чернозема типичного, продуктивности подсолнечника и экономической эффективности его возделывания на основе выявления оптимального сочетания почво-
защитных и средоулучшающих агроприемов в склоновом рельефе сформированных экологически стабильных агроландшафтов ЦентральноЧерноземной зоны (ЦЧЗ).
Условия, материалы и методы
Исследования проводились в ЗАО «Краснояружская зерновая компания» Белгородской области в 2015-2018 гг. на территории с полностью освоенной ландшафтной системой земледелия. Почва участков: 1) чернозем типичный несмы-тый (0-3°): содержание гумуса — 4,9% (среднее), рНсол. — 6,4, содержание подвижного фосфора и калия (по Чирикову) — соответственно 134 и 234 мг/кг почвы; 2) чернозем типичный слабо-смытый (3-5° северной экспозиции): содержание гумуса — 4,5% (среднее), рНсол. — 6,1, содержание подвижного фосфора и калия — соответственно 210 и 190 мг/кг почвы.
Опыт трехфакторный: 1) фактор А (рельефные условия): 1. склон 0-3° (контроль), 2. склон 3-5° северной экспозиции; 2) фактор В (основная обработка почвы): 1. вспашка — ПЛН-4-35 на глубину 25-27 см, 2. глубокая безотвальная обработка — SunFlower на глубину 25-27 см, 3. без обработки (No-till); 3) фактор С (органические удобрения): 1. без удобрений, 2. компост соло-мопометный (20 т/га), 3. сидерат (горчица белая).
Посевная площадь делянок — 100 м2, учетная площадь — 50 м2, повторность трехкратная. Перед посевом сидерата и внесением компоста проводилась послеуборочное лущение стерни Amazone Catros, исключая вариант с нулевой обработкой почвы. Сеяли подсолнечник сеялкой Massey Ferguson семенами гибрида НК Не-ома фирмы Syngenta. Достоверность различий оценивалась по результатам статистической обработки результатов исследований методами дисперсионного и корреляционного анализов с помощью пакета программ MS Excel и Statistica.
Морфометрический анализ рельефа Белгородской области выполнен на основе методов ГИС-моделирования: оцифровки топографической карты, обработки векторного $Ир-файла, построения цифровой модели рельефа (метод IDW) по крутизне и экспозиции склонов, анализа полученных растровых файлов (объединение и расчет).
Результаты и обсуждение
Тенденции производства подсолнечника в мире, стране, ЦЧЗ и Белгородской области. Растительное масло, получаемое из семян подсолнечника масличного, имеет важное хозяйственное значение: используется в пищевой, лакокрасочной промышленности и многих других производствах. Переработка семян подсолнечника, помимо растительного масла, дает другие виды продукции, которые хорошо применяются для корма животных, в том числе кормовые добавки шрот и жмых.
Производство подсолнечника в мире постоянно растет. В течение последних 30 лет мировое производство маслосемян культуры увеличилось в 2,4 раза. По результатам 2019 г. подсолнечник переместился с пятого места среди масличных культур на третье и уступает только сое и рапсу, а его доля достигла 9,4% [10] (рис. 1).
Россия является одним из основных производителей маслосемян в мире. Учитывая, что в 2019 г., по данным Росстата, валовой сбор семян подсолнечника в Российской Федерации составил 15,1 млн т (рис. 2), на ее долю в мировом производстве приходится 28%.
В отличие от мировых тенденций в России подсолнечник является основной масличной культурой, на долю производства его семян приходится 65%. Производство подсолнечника в стране демонстрирует неуклонный рост —
в 4,4 раза, начиная с 1990 г. По мнению экспертов, увеличение производства масличных будет продолжаться в будущем вследствие продолжающегося спроса на данное сырье в мире и недо-загруженности перерабатывающих мощностей (9,1 млн т) в России [11].
Центральное Черноземье является одним из ведущих производителей этой культуры в стране. По итогам 2019 г. на его долю приходится 23% валового сбора в хозяйствах всех категорий [12]. Воронежская и Тамбовская области, удель-
ный вес которых составляет 8,3 и 5,8% соответственно, входят в топ-10 регионов по валовому сбору, а в Белгородской области получена максимальная урожайность — 3,1 т/га (рис. 3), что в 1,7 раза больше, чем в среднем по стране.
Следует подчеркнуть, что динамика показателей производства семян подсолнечника в Белгородской области отличается от общероссийских тенденций. Отмечается аналогичный рост производства маслосемян вследствие увеличения посевной площади до 2010 г., в котором она
Рис. 1. Производство маслосемян в мире в 2019 г.: 1 - соя, 2 -рапс, 3 - подсолнечник, 4 - арахис, 5 - хлопок, 6 - другие культуры
Рис. 2. Динамика показателей производства подсолнечника в России (диаграмма восстановлена по данным Росстата)
Рис. 3. Динамика показателей производства подсолнечника в Белгородской области (диаграмма восстановлена по данным Белгородстата)
98-
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 3 (375) / 2020
достигла своего максимума — 190 тыс. га, что соответствовало 15,2% в структуре посевных площадей. Начиная с 2014 г., площадь посева подсолнечника снизилась и стабилизировалась на уровне 145 тыс. га, что не превышает 10%. Это не случайно. Такая величина ограничена Постановлением Губернатора Белгородской области от 4 февраля 2014 г. № 9. В последние годы валовые сборы растут исключительно благодаря повышению урожайности культуры. При доле 1,7% в общероссийских посевах подсолнечника его производство в Белгородской области составляет 3%.
Совершенствование технологии возделывания на основе подбора высокопродуктивных гибридов, оптимизации питательного и водного режимов за счет эффективных систем обработки почвы, удобрения, защиты и других элементов агротехники позволяет значительно повысить урожайность, о чем свидетельствует ее рост в целом по стране и особенно в Белгородской и других областях ЦФО (Брянская, Воронежская области и т.д.). В отдельных регионах Центрального Черноземья урожайность подсолнечника соответствует уровню развитых стран Европы, Азии и Америки — 2,5-3,5 т/га [13].
Поскольку подсолнечник — это культура, имеющая высокий экспортный потенциал и спрос на внутреннем рынке, необходимо предусмотреть возможности повышения эффективности экологически безопасного его возделывания в сложных ландшафтных условиях ЦЧЗ и, в частности, Белгородской области. Улучшение микроклиматических и почвенных условий, снижение эрозионных потерь почв при освоении адаптивно-ландшафтных систем земледелия позволит изыскать дополнительный источник повышения эффективности возделывания подсолнечника.
Дифференциация склонов крутизной 3-5° в соответствии с их экспозицией на основе мор-фометрического анализа рельефа пахотных земель Белгородской области позволит повысить потенциал склоновых земель и адаптивность агротехнологий, будет способствовать более рациональному использованию почвенного покрова и эффективности возделывания культур.
В результате комплексного анализа морфо-метрических данных по крутизне и экспозиции склонов было установлено, что площадь северных склонов и родственных с ними склонов северо-западной и северо-восточной экспозиций крутизной 3-5°составляет 119,2 тыс. га (табл. 1), или 7,3% пашни Белгородской области.
Агрофизические свойства чернозема типичного и показатели водного режима. Противо-эрозионная устойчивость почв во многом обусловлена такими показателями ее плодородия, как плотность, структура и водопрочность, вла-гоемкость и водоудерживающая способность. При анализе агрофизических свойств чернозема типичного прослеживается определенная закономерность: влияние изучаемых факторов в зависимости от периода отбора почвенных образцов (посев или уборка подсолнечника) проявляется в различных слоях почвы. Во время посева статистически значимые различия по плотности почвы, ее структуре и водопрочно-сти отмечались в верхнем слое 0-10 см, наиболее важном в эрозионном отношении, особенно в весенне-летний период — период стока талых вод, преобладающего (60-70%) в общегодовом его объеме в ЦЧЗ (табл. 2).
Таблица 1
Распределение площади пашни крутизной 3-5° по экспозиции склонов
Экспозиция СЗ С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З Всего
Площадь, тыс. га 40,1 53,9 25,2 40,8 37,1 45,3 25,7 38,3 306,4
Доля, % 13,1 17,6 8,2 13,3 12,1 14,8 8,4 12,5 100
Таблица 2
Агрофизические показатели плодородия чернозема типичного (2016-2018 гг.)
Плотность почвы, г/см3 Структура,% Водопрочность, %
Фактор А Фактор В Фактор С посев уборка посев уборка посев уборка
0-10 0-30 0-10 0-30 0-10 0-30 0-10 0-30 0-10 0-30 0-10 0-30
б/удобрений 1,15 1,15 1,10 1,13 56,0 58,3 49,6 50,3 50,6 50,3 57,2 54,7
вспашка компост 1,07 1,10 1,08 1,12 65,7 62,6 50,6 48,7 57,9 53,9 53,4 53,7
сидерат 1,05 1,10 1,06 1,14 63,3 61,2 49,4 48,1 52,5 49,1 55,3 54,4
Склон глубокое рыхление б/удобрений 0,99 1,08 1,08 1,11 59,0 59,2 48,3 50,0 56,4 52,7 59,1 56,9
0-3 ° компост 1,07 1,11 1,11 1,08 61,7 58,9 49,3 49,8 55,0 52,5 56,9 56,5
(контроль) сидерат 1,05 1,08 1,18 1,21 63,3 59,3 48,0 48,9 55,1 52,9 57,1 56,6
без обработки б/удобрений 1,13 1,22 1,11 1,16 62,0 58,0 47,0 47,6 59,4 51,1 59,2 58,2
компост 1,17 1,17 1,18 1,22 50,3 56,1 50,8 50,3 54,2 51,8 54,8 57,7
сидерат 1,18 1,17 1,20 1,27 59,0 59,0 48,0 48,2 46,4 50,0 55,5 57,6
б/удобрений 1,11 1,11 1,07 1,13 59,7 56,6 50,9 48,7 53,2 52,4 55,8 56,9
вспашка компост 1,10 1,13 1,14 1,15 56,3 60,3 48,0 47,7 46,8 50,8 55,9 55,7
сидерат 1,08 1,12 1,12 1,18 57,0 56,7 45,0 47,3 49,7 50,0 55,4 54,7
Склон 3-5 ° (северной экспозиции) глубокое рыхление б/удобрений 1,09 1,10 1,09 1,12 62,3 58,1 47,1 48,2 51,4 51,3 57,0 56,5
компост 1,12 1,12 1,09 1,08 52,7 58,3 45,1 46,6 52,1 49,8 54,6 56,6
сидерат 1,15 1,11 1,15 1,14 57,3 58,1 51,9 48,8 49,4 51,9 57,3 56,0
без обработки б/удобрений 1,18 1,22 1,13 1,22 53,0 55,0 46,9 47,5 50,2 53,4 55,7 57,1
компост 1,16 1,14 1,13 1,17 61,7 58,0 48,7 45,4 44,3 49,9 57,3 57,2
сидерат 1,22 1,22 1,14 1,20 64,7 59,3 45,7 46,6 41,9 46,2 55,8 56,9
НСР05 для факторов, оказавших значимое влияние В - 0,06; D - 0,05 В, D - 0,04 - В, С -0,05 АВС - 8,9 - - А - 1,4 А -3,7, D - 4,5 - - В - 1,7
Примечание: D — условия года.
В период уборки культуры, наоборот, существенные различия наблюдались во всем обрабатываемом 0-30 см слое.
При посеве только плотность почвы в слое 0-30 см была достоверно выше в среднем на 0,07-0,09 г/см3 при отказе от основной обработки почвы, что подтверждает кардинальное отличие способов основной обработки по их воздействию на почву. При проведении основной обработки почвы ее плотность выровнена по изучаемым слоям, тогда как при нулевой обработке величина показателя с глубиной возрастала.
Математическая обработка данных не установила значимого влияния на плотность почвы ни органических удобрений, ни различий в условиях рельефа. Как тенденцию можно отметить, что применение органических удобрений под вспашку привело к снижению плотности на 0,05-0,10 г/см3 на равнинном участке, под глубокое рыхление — к ее увеличению на 0,030,08 г/см3 в слое 0-10 см. При использовании No-till на равнине в слое 0-10 см происходило увеличение плотности, а в слое 0-30 см, наоборот, снижение на 0,05 г/см3. На склоне 3-5° действие органических удобрений неодинаковым: компост в отличие от сидерата способствовал снижению уплотняющего действия нулевой технологии до оптимальной величины показателя — 1,15 г/см3. Следует, однако, отметить, что только при применении No-till плотность почвы выходила за границы благоприятной для возделывания подсолнечника.
В период уборки, как уже отмечалось, влияние факторов на плотность 0-10 см слоя не выявлено. Это могло быть следствием двух междурядных обработок. В слое 0-30 см сохранялось установленное в период посева уплотнение почвы при отказе от проведения основной обработки. Кроме того, в этот срок статистически значимо влияние органических удобрений: применение сидерата привело к уплотнению почвы по ресурсосберегающим приемам на равнинном участке, а по вспашке — на склоновом. Это подчеркивает важность правильного сочетания почвозащитных и средовосстанав-ливающих приемов в конкретных ландшафтных условиях.
Особенно это показательно при анализе структуры почвы. В период посева в наиболее подверженном эрозии слое 0-10 см статистически значимое влияние на изучаемый параметр имело лишь взаимодействие факторов рельефа, обработки почвы и удобрения. На равнинном участке (0-3°) применение органических удобрений под основную обработку почвы, независимо от того, какой способ использовался — отвальный или безотвальный, способствовало улучшению структуры почвы. При внесении компоста под вспашку увеличение показателя на 9,7% было математически доказано. Наоборот, использование органических удобрений по No-till приводило к ухудшению структуры, при применении компоста статистически значимо — на 11,7%.
На склоне 3-5° северной экспозиции наблюдалась противоположная ситуация, при которой применение органических удобрений под основную обработку почвы приводило к снижению содержания агрономически ценных агрегатов: при применении компоста под глубокое рыхление достоверно — на 9,6%, тогда как по No-till органические удобрения увеличивали долю макроструктуры: в случае сидератов значимо — на 11,7%.
Поскольку структура почвы зависит от складывающихся в почвенном профиле условий, в том числе количества и степени трансформации органического вещества, водного, воздушного и теплового режимов, активности биоты, то используемые в опыте контрастные по этим параметрам факторы привели к ярко выраженным отличиям в результате их взаимодействия.
В период уборки подсолнечника содержание агрономически ценных агрегатов в слое 0-30 см на равнинном участке было на 1,7% больше, чем на склоновом. Различия незначительны, хотя и статистически значимы.
В отличие от плотности и структуры почвы изменчивость ее водопрочности значимо зависела только от условий рельефа: ее величина в слое 0-10 см на равнинном участке выше, чем на склоне 3-5° северной экспозиции на 5,4% в среднем. Тем не менее заметно, что если при применении глубокого рыхления вариабельность показателя была незначительной вне зависимости от применения органических удобрений, то при
использовании удобрений под вспашку или по No-till отмечалось снижение водопрочности. Только сочетание вспашка + компост на склоне 0-3° (57,9%) лишь немногим уступало лучшему в опыте варианту — нулевая обработка в тех же рельефных условиях (59,4%).
В слое 0-30 см различия в водопрочности агрегатов снижаются до недостоверного уровня, тем не менее на равнинном участке лучшей она была при внесении компоста под вспашку, на склоновом — при применении нулевой технологии (53-54%).
К концу вегетационного периода подсолнечника положительное влияние обработки почвы на ее водопрочность в слое 0-30 см возрастало в направлении повышения энергосбережения. По No-till показатель был наибольшим и в среднем составил 57,5%, что значимо выше на 2,5%, чем по вспашке.
Способность почвы накапливать влагу и удерживать ее продолжительное время также является фактором противоэрозионной устойчивости почв. Анализ статей водного баланса показал, что потери влаги на испарение, инфильтрацию в глубь почвы и сток за осенне-ве-сенний период наименьшими были при применении сидерата по глубокому рыхлению и No-till на равнинном участке (112-114 мм) (рис. 4).
Максимальные потери влаги были на склоновом участке в отсутствии обработки почвы — 147 мм, что обусловлено более уплотненной и выравненной поверхностью почвы по данно-
му агрофону. Применение органических удобрений способствовало снижению потерь на 19-26 мм.
Довольно значительными потери влаги были также при применении компоста на фоне глубокого рыхления независимо от условий рельефа и вспашки на склоне 3-5° — 133-137 мм.
Отдельно следует подчеркнуть, что за период исследований ни на одном изучаемом агро-фоне не удалось обнаружить эрозионные разрушения, что свидетельствует об отсутствии смыва почвы. Очевидно, что освоение адаптивно-ландшафтных систем земледелия — мощный фактор регулирования водного режима и равномерного распределения зимних запасов влаги, доля которых на склоне 3-5° северной экспозиции составляет 98% от равнинного участка [14].
В то же время эффективность водопотребле-ния зависела от изучаемых в опыте способов обработки почвы и удобрений. Более экономично — в среднем на 66 и 188 м3/т—подсолнечник расходовал влагу по вспашке, чем по безотвальной обработке и No-till соответственно, и при внесении компоста — на 50 м3/т, чем при применении сидерата.
Очевидно, что в зоне неустойчивого увлажнения, какой является ЦЧЗ, влагообеспечен-ность во многом определяет и уровень урожайности культуры.
В 2016 и 2018 гг. сложились наиболее благоприятные условия для формирования урожая подсолнечника — в среднем 3,3-3,6 т/га (рис. 5).
3,87
Рис. 4. Потери влаги на испарение, инфильтрацию в глубь почвы и сток за осенне-весенний период, мм (2016-2018 гг.)
3,73 3,75
Щ 2
о £
1
вспашка
глубокое рыхление
без обработки
Склон 0-3°
2016-2018
•2016
вспашка
2017
глубокое рыхление
Склон 3-5° с.э. 2018
без обработки
НСР05 для факторов, оказавших значимое влияние 2016 г. 2017 г. 2018 г. 2016-2018 гг.
В, С - 0,05; АС - 0,07; ВС - 0,09 В - 0,06; АС - 0,09; ВС - 0,10 В, С - 0,15; АС - 0,22; ВС - 0,26 В, С, D - 0,06; АС - 0,08; ВС - 0,10
Рис. 5. Урожайность подсолнечника, т/га: 1 - 2016 г., 2 - 2017 г., 3 - 2018 г., 4 - в среднем за 206-2018 гг.
Наибольшая урожайность получена в 2018 г. при внесении компоста под вспашку независимо от условий рельефа — 3,8-3,9 т/га.
Математическая обработка не выявила статистически значимых различий в уровне урожайности между условиями равнинного участка (0-3°) и склона 3-5° северной экспозиции в течение всего периода исследований.
Выбор способа основной обработки почвы имело определяющее для уровня урожайности значение, очевидно вследствие преобладающего влияния этого фактора практически на все изучаемые показатели. Отсутствие обработки почвы (No-till) привело к статистически значимому снижению урожайности: по сравнению со вспашкой — на 11%, глубоким рыхлением — на 7%. Зависимость урожайности подсолнечника от органических удобрений установлена в благоприятные по погодным условиям годы (2016 и 2018 гг.), когда она повышается при внесении компоста на 0,07-0,08 т/га.
Влияние рельефных условий на урожайность культуры выявляется только при оценке взаимодействия изучаемых факторов: прибавка урожая от компоста в среднем на 0,1 т/га достоверна только в равнинных условиях. Более того, компост эффективен только при проведении основной обработки почвы независимо от ее способа.
В настоящее время перед сельхозпроизводителями стоит непростая задача: с одной стороны, необходимость соответствия требованию рыночной экономики — это ведение высокоэффективного экономически прибыльного производства, с другой стороны — ненарушение экологического равновесия, прежде всего, сохранение агроландшафтов и почвы, как основного и незаменимого средства сельскохозяйственного производства. В настоящее время около 80% сельскохозяйственных земель подвержено эрозии в средней и сильной степени [15].
Сложный склоновый рельеф Среднерусской возвышенности предопределил высокую значимость данной проблемы для традиционно аграрных областей Центрально-Черноземной зоны, имеющих высокую степень распаханно-сти территорий. В связи с этим экономическая оценка почвозащитных, средоулучшающих мероприятий представляет значительный интерес особенно в отношении пропашных культур, имеющих низкую почвозащитную способность, но весьма конкурентоспособных. Это в полной мере справедливо и для подсолнечника.
Расчет показателей экономической эффективности возделывания подсолнечника в различных ландшафтных условиях в зависимости от выбора способа основной обработки почвы и применения органических удобрений установил, что их величина обусловлена влиянием изучаемых факторов как на уровень продуктивности подсолнечника, так и на уровень затрат по его производству. Различия в затратах связаны со стоимостью применения органических удобрений — компоста и сидерата, проведения основной обработки почвы — вспашки или глубокого рыхления и предпосевной культивации, а также экономией средств при применении нулевой обработки на послеуборочное лущение стерни. С учетом этого различия в затратах достигали 42% между вариантом применения No-till без органических удобрений и внесения компоста под вспашку (табл. 3).
4
3
Таблица 3
Экономическая эффективность возделывания подсолнечника в различных рельефных условиях в зависимости от способа основной обработки почвы и применения органических удобрений (2016-2018 гг.)
Фактор А (ландшафтные условия) Фактор В (основная обработка почвы) Фактор С (органические удобрения) Урожайность, т/га Стоимость продукции, тыс. руб./га Общие затраты, тыс. руб./га Себестоимость продукции, тыс. руб./т Условный чистый доход, тыс. руб./га Уровень рентабельности, %
без удобрений 3,12 62,4 37,5 12,0 24,9 66
вспашка компост 3,21 64,2 42,5 13,2 21,7 51
сидерат 3,10 62,0 40,5 13,1 21,5 53
Склон глубокое рыхление без удобрений 3,01 60,2 36,5 12,1 23,7 65
0-3° компост 3,14 62,8 41,5 13,2 21,3 51
(контроль) сидерат 3,02 60,4 39,5 13,1 20,9 53
без удобрений 2,82 56,4 30,0 10,6 26,4 88
без обработки компост 2,89 57,8 35,0 12,1 22,8 65
сидерат 2,82 56,4 33,0 11,7 23,4 71
без удобрений 3,15 63,0 37,5 11,9 25,5 68
вспашка компост 3,21 64,2 42,5 13,2 21,7 51
сидерат 3,11 62,2 40,5 13,0 21,7 54
Склон 3-5° глубокое рыхление без удобрений 2,99 59,8 36,5 12,2 23,3 64
компост 3,04 60,8 41,5 13,7 19,3 47
сидерат 2,99 59,8 39,5 13,2 20,3 51
без удобрений 2,80 56,0 30,0 10,7 26,0 87
без обработки компост 2,85 57,0 35,0 12,3 22,0 63
сидерат 2,90 58,0 33,0 11,4 25,0 76
Однако положительное влияние применения основной обработки почвы и органических удобрений, особенно компоста под вспашку, на урожайность маслосемян подсолнечника значительно сократило разницу в себестоимости между упомянутыми контрастными в отношении затрат вариантами — до 25%, а по аналогичным вариантам применения удобрений эта разница составила 7-9%.
Тем не менее уменьшение затрат при отказе и от основной обработки почвы, и от органических удобрений при не столь значительном снижении урожайности подсолнечника по этим вариантам, очевидно связанном с высокой экологической устойчивостью культуры, с одной стороны, и благоприятным влиянием ландшафтных систем земледелия на оптимизацию водного режима и сохранение плодородия чернозема типичного в результате предотвращения эрозионных процессов, с другой стороны, обусловило получение наибольшего условного чистого дохода — 26,0-26,4 тыс. руб./га при уровне рентабельности 87-88%.
Сравнимая прибыль 25 тыс. руб./га была получена при использовании вспашки без удобрений и сидерата по No-till, особенно на склоне 3-5°. Уровень рентабельности при этом составил от 66 до 76%. Применение компоста под глубокое рыхление на склоне обеспечило минимальные доход и рентабельность — 19 тыс. руб./га и 47%. Все остальные варианты, а это варианты применения основной обработки почвы независимо от способа, отвального или безотвального, и органических удобрений, компоста и сидерата, занимали промежуточное положение.
Учитывая установленную в результате мор-фометрического анализа площадь северных склонов крутизной 3-5°, потенциал расширения посевов подсолнечника порядка 20 тыс. га, и, значит, дополнительный ежегодный доход в ценах 2019 г. может составлять 500 млн руб.
Выводы
В результате комплексной оценки влияния способов основной обработки почвы и органических удобрений при возделывании подсолнечника в ландшафтных условиях Среднерусской возвышенности ЦЧЗ на агрофизические свойства чернозема типичного и его противо-эрозионную устойчивость, урожайность и экономическую эффективность возделывания культуры установлено, что в ландшафтных системах земледелия различия между условиями равнинного рельефа (0-3°) и склона крутизной 3-5° северной экспозиции по большинству изучаемых показателей статистически незначимы.
Влияние рельефных условий проявляется в зависимости от выбора способа основной обработки почвы и применения органических удобрений.
Применение в равнинных условиях органических удобрений под основную обработку почвы способствует формированию оптимальной ее плотности, отличной структуры (62-66%), хорошей водопрочности (54%) и эффективному водопотреблению подсолнечника. Сочетание компост + вспашка обеспечило наибольшую урожайность в среднем за 3 года (3,2 т/га) и максимальную в 2018 г. — 3,9 т/га.
Нулевая технология способствовала повышению противоэрозионной устойчивости почв склона 3-5° северной экспозиции, особенно в сочетании с органическими удобрениями. В результате формировалась отличная структура (62-65%) и хорошая водопрочность (58%) почвы. Органические удобрения также способствовали снижению потерь влаги по No-till на 19-26 мм, компост — уплотняющего действия No-till — до оптимальной величины 1,15 г/см3.
Литература
1. Турусов В.И., Лепехин А.А. Защитное лесоразведение в Каменной Степи // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 7. С. 56-58.
2. Turyansky A.V., Kotlyarova E.G., Litsukov S.D., Titovs-kaya A.I., Akinchin A.V. Research of development trends in the field of soil fertility restoration. Ecology, Environment and Conservation Paper. 2018. No. 24 (3). Pp. 1048-1052.
3. Котлярова Е.Г., Лицуков С.Д., Титовская А.И. и др. Мониторинг и прогнозирование научно-технологического развития АПК в сфере мелиорации и восстановления земельных ресурсов, эффективного и безопасного использования удобрений и агрохимикатов: монография. Белгород: Константа, 2017. 204 с.
4. Лукин С.В. О выполнении программы биологиза-ции земледелия в Белгородской области // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2018. № 4.C.41-43.
5. Савченко Е.С. Выступление губернатора Белгородской области члена-корреспондента РАН Е.С. Савченко // Вестник Российской академии наук. 2019. Т. 89. № 5. С. 525-526.
6. Соловиченко В.Д., Тютюнов С.И., Уваров Г.И. Воспроизводство плодородия почв и рост продуктивности сельскохозяйственных культур Центральночерноземного региона. Белгород: Отчий край, 2012. 256 с.
7. Котлярова Е.Г. Динамика органического вещества почвы в системе ландшафтного земледелия // Земледелие. 2015. № 3. С. 20-24.
8. Mohammadi K., Heidari G., Javaheri M. et al. Fertilization affects the agronomic traits of high oleic sunflower hybrid in different tillage systems. Industrial Crops and Products. 2013. Vol. 44. Рр. 446-451.
9. Котлярова Е.Г., Титовская А.И., Титовская Л.С., Гончарова Н.М., Лицуков С.Д. Интегральный показатель совокупной агроэкономической эффективности на примере исследований подсолнечника // Международный сельскохозяйственный журнал. 2019. № 6. С. 13-16. doi: 10.24411/2587-6740-2019-16095.
10. Worldwide oilseed production in 2019/2020. URL: https://www.statista.com/statistics/267271/worldwide-oilseed-production-since-2008 (дата обращения: 16.02.2020).
11. Федоренко В.Ф., Мишуров Н.П., Пыльнев В.В. и др. Анализ состояния и перспективы развития селекции и семеноводства масличных культур: научно-аналитический обзор. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. 96 с.
12. Ежемесячный обзор рынков АПК. Масличные. URL: http://specagro.ru/sites/default/files/2020-02/e923f e933dd54628a0d1172b8278813f.pdf (дата обращения: 17.02.2020).
13. Чекмарев П.А., Лукин С.В. Динамика плодородия пахотных почв, использования удобрений и урожайность основных сельскохозяйственных культур в Центрально-Черноземных областях России // Международный сельскохозяйственный журнал. 2017. № 4. С. 41-44.
Об авторах:
14. Котлярова Е.Г., Рязанов М.Н. Регулирование водного режима в посевах подсолнечника на северных склонах Среднерусской возвышенности // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2019. № 2. С. 31-37.
15. Pimentel D., Burgess M., Soil Erosion Threatens Food Production. Agriculture. 2013. № 3. Pp. 443-463. doi:10.3390/ agriculture3030443.
Котлярова Екатерина Геннадьевна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры земледелия, агрохимии и экологии,
ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-3979-988X, kotlyarovaeg@mail.ru
Рязанов Михаил Николаевич, аспирант кафедры земледелия, агрохимии и экологии,
ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-5195-3608, ryazanov1993@bk.ru
Лицуков Сергей Дмитриевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры земледелия, агрохимии и экологии, ОРСЮ http://orcid.org/0000-0003-0028-1482, s.litzuckov@mail.ru
Титовская Алла Ивановна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры земледелия, агрохимии и экологии, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-2280-1568, titovskaya.ai@yandex.ru
JUSTIFICATION OF SUNFLOWER CULTIVATION ON THE NORTHERN SLOPES 3-5° IN THE BLACK SOIL ZONE
E.G. Kotlyarova, M.N. Ryazanov, S.D. Litzuckov, A.I. Titovskaya
Belgorod state agricultural university named after V.Ya. Gorin, Belgorod, Russia
The research was carried out in 2015-2018 on the territory of JSC "Krasnoyaruzhskaya grain company" in the Belgorod region with a fully developed adaptive landscape agricultural systems. The aim was to comprehensively assess the impact of basic tillage methods and organic fertilizers when sunflower cultivating in the Central Russian Upland relief of the Chernozem Region on the agrophysical properties of typical chernozem and its anti-erosion stability, productivity and economic efficiency of crop cultivation. It was found that in landscape agriculture, the differences between the conditions of flatland (0-3°) and the slope of 3-5° of the Northern exposure are statistically insignificant for most of the studied indicators. The influence of relief conditions manifested depending on the choice of the method of basic tillage and using organic fertilizers. The use of organic fertilizers under basic tillage in flat conditions contributed to the formation of optimal soil density, excellent structure (62-66%), good its water resistance (54%) and effective water consumption by sunflower. The combination of compost + plowing provided the highest yield on average for three years (3.2 t/ha) and the maximum in 2018 — 3.9 t/ha. No-till contributed to improving the anti-erosion soil stability on the slope of 3-5° North exposure, especially in combination with organic fertilizers. As a result, an excellent structure (62-65%) and good water resistance (58%) of the soil were formed. Organic fertilizers also helped to reduce moisture loss under No-till by 1926 mm; compost — compacting action of No-till — to the optimal value of 1.15 g/cm3. The potential for expanding sunflower crops due to the Northern slopes of 3-5° in the Belgorod region is about 20 thousand hectares per year.
Keywords: typical chernozem, sunflower, density, structure, water resistance, yield, compost, green manure, tillage, No-till.
References
1. Turusov, V.I., Lepekhin, A.A. (2016). Zashchitnoe le-sorazvedenie v Kamennoi Stepi [Protective forest cultivation in Kamennaya Steppe]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of science and technology of the AIC], vol. 30, no. 7, pp. 56-58.
2. Turyansky, A.V., Kotlyarova, E.G., Litsukov, S.D., Titovskaya, A.I., Akinchin, A.V. (2018). Research of development trends in the field of soil fertility restoration. Ecology, Environment and Conservation Paper, no. 24 (3), pp. 1048-1052.
3. Kotlyarova, E.G., Litsukov, S.D., Titovskaya, A.I. i dr. (2017). Monitoring i prognozirovanie nauchno-tekhno-logicheskogo razvitiya APK v sfere melioratsii i vosstanov-leniya zemel'nykh resursov, ehffektivnogo i bezopasnogo ispol'zovaniya udobrenii i agrokhimikatov: monografiya [Monitoring and forecasting of scientific and technological development of agribusiness in the field of land reclamation and restoration of land resources, the efficient and safe use of fertilizers and agrochemicals: monograph]. Belgorod, Constanta Publ., 204 p.
4. Lukin, S.V. (2018). O vypolnenii programmy biologi-zatsii zemledeliya v Belgorodskoi oblasti [Adout realization of the agricultural biologization programme in Belgorod region]. Vestnik Rossiiskoi sel'skokhozyaistvennoi nauki [Vestnik of the Russian agricultural sciences], no. 4, pp. 41-43.
5. Savchenko, E.S. (2019). Vystuplenie gubernatora Belgorodskoi oblasti chlena-korrespondenta RAN E.S. Savchen-ko [Speech of the governor of the Belgorod Region, the corresponding member of the RAS E.S. Savchenko]. Vestnik
Rossiiskoi akademii nauk [Bulletin of the Russian academy of sciences], vol. 89, no. 5, pp. 525-526.
6. Solovichenko, V.D., Tyutyunov, S.I., Uvarov, G.I. (2012). Vosproizvodstvo plodorodiya pochv i rost produktivnosti sel'skokhozyaistvennykh kul'tur Tsentral'no-Chernozemnogo regiona [Reproduction of soil fertility and growth of agricultural crops productivity in the Central Black Eearth region]. Belgorod, Otchii krai Publ., 256 p.
7. Kotlyarova, E.G. (2015). Dinamika organicheskogo veshchestva pochvy v sisteme landshaftnogo zemledeliya [Dynamics of soil organic matter in the system of landscape agriculture]. Zemledelie, no. 3, pp. 20-24.
8. Mohammadi, K., Heidari, G., Javaheri, M. et al. (2013). Fertilization affects the agronomic traits of high oleic sunflower hybrid in different tillage systems. Industrial Crops and Products, vol. 44, pp. 446-451.
9. Kotlyarova, E.G., Titovskaya, A.I., Titovskaya, L.S., Goncharova, N.M., Litsukov, S.D. (2019). Integral'nyi poka-zatel' sovokupnoi agroehkonomicheskoi ehffektivnosti na primere issledovanii podsolnechnika [Integral indicator of the aggregate agro-economic efficiency on the example of sunflower study]. Mezhdunarodnyi sel'skokhozyaistvennyi zhurnal [International agricultural journal], no. 6, pp. 13-16. doi: 10.24411/2587-6740-2019-16095.
10. Worldwide oilseed production in 2019/2020. Available at: https://www.statista.com/statistics/267271/world-wide-oilseed-production-since-2008 (accessed: 16.02.2020).
11. Fedorenko, V.F., Mishurov, N.P., Pyl'nev, V.V. i dr. (2019). Analiz sostoyaniya i perspektivy razvitiya selektsii i
semenovodstva maslichnykh kul'tur: nauchno-analiticheskii obzor [Analysis of the state and prospects of development of selection and seed production of oilseeds: scientific and analytical review]. Moscow, FGBNU "Rosinformagrotekh", 96 p.
12. Ezhemesyachnyi obzor rynkov APK. Maslichnye [Monthly review of agribusiness markets AIC. Oilseed]. Available at: http://specagro.ru/sites/default/files/2020-02/ e923fe933dd54628a0d1172b8278813f.pdf (accessed: 17.02.2020).
13. Chekmarev, P.A., Lukin, S.V. (2017). Dinamika plodorodiya pakhotnykh pochv, ispol'zovaniya udobrenii i urozhainost' osnovnykh sel'skokhozyaistvennykh kul'tur v Tsentral'no-Chernozemnykh oblastyakh Rossii [Dynamics of soil fertility, the use of fertilizers and yields of major crops in the Central Black Earth regions of Russia]. Mezhdunarod-nyi sel'skokhozyaistvennyi zhurnal [International agricultural journal], no. 4, pp. 41-44.
14. Kotlyarova, E.G., Ryazanov, M.N. (2019). Regu-lirovanie vodnogo rezhima v posevakh podsolnechnika na severnykh sklonakh Srednerusskoi vozvyshennosti [Regulation of water regime in sunflower fields on the northern slopes of the central Russian upland]. Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of Michurinsk state agrarian university], no. 2, pp. 31-37.
15. Pimentel, D., Burgess, M., (2013). Soil Erosion Threatens Food Production. Agriculture, no. 3, pp. 443-463. doi:10.3390/agriculture3030443.
About the authors:
Ekaterina G. Kotlyarova, doctor of agricultural sciences, professor of the department of agriculture, agrochemistry and ecology, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3979-988X, kotlyarovaeg@mail.ru
Mikhail N. Ryazanov, postgraduate student of the department of agriculture, agrochemistry and ecology, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-5195-3608, ryazanov1993@bk.ru
Sergey D. Litzuckov, doctor of agricultural sciences, professor of the department of agriculture, agrochemistry and ecology, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-0028-1482, s.litzuckov@mail.ru
Alla I. Titovskaya, candidate of agricultural sciences, associate professor of the department of agriculture, agrochemistry and ecology, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2280-1568, titovskaya.ai@yandex.ru
kotlyarovaeg@mail.ru
