CC BY
8
адаптивно-ландшафтного ведения сельскохозяйственного производства» (посвященной 100-летию создания Академии биоресурсов и природопользования), г. Симферополь, 12-16 октября 2018 г. - Симферополь: АБиП ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», 2018. С. 46-48.
5. Dridiger V.K., Godunova E.I., Eroshenko E.V. Effect of no-till technology on erosion resistance, the population of earthworms and humus content in soil and other //Research journal of pharmaceutical, biological and chemical sciences, 2018. No.(9). P. 766-780.
6. Мазиров М.А. и др. Полевые исследования свойств почв: учеб. пособие к полевой практике для студентов, обучающихся по направлению подготовки 021900 - почвоведение. - Владимир: Изд-во ВлГУ, 2012. 72 с.
7. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: 2011. 315 с.
8. Петербургский А.В. Практикум по агрономической химии - М.: Изд-во с.-х. литературы, 1963. 591 с.
9. Kharchenko A.G. Main stages for no-till implementation (extended review), 2017. P. 58.
Женченко Клара Готлибовна, научный сотрудник лаборатории земледелия ФГБНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма», 295034, г. Симферополь, ул. Киевская, 150. Тел.: +79781211280, E-mail: klara.zhenchenko@mail.ru
Турин Евгений Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории земледелия ФГБНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма», 295034, г. Симферополь, ул. Киевская, 150. Тел.: +79781381455, E-mail: turin_e@niishk.ru
Гонгало Анна Андреевна, научный сотрудник лаборатории земледелия ФГБНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма», 295034, г. Симферополь, ул. Киевская, 150. Тел.: +79787281790, E-mail: gongalo.nyura@yandex.ru
Зубоченко Алла Анатольевна, заведующая агрохимлабораторией ФГБНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма», 295034, г. Симферополь, ул. Киевская, 150. Тел.: +79787459836, E-mail: zubochenko_a@niishk.ru
Zhenchenko Klara Gotlibovna, Researcher of the Laboratory of agriculture, FSBSI "Research Institute of Agriculture of Crimea"; 150, Kievskaya str., Simferopol, Republic of Crimea 295034, Russian Federation. Tel.: +79781211280; e-mail: klara.zhenchenko@mail.ru
Turin Evgeniy Nikolaevich, Cand. Sc. (Agr.), Senior Researcher of the Laboratory of agriculture, FSBSI "Research Institute of Agriculture of Crimea"; 150, Kievskaya str., Simferopol, Republic of Crimea 295034, Russian Federation. Tel.: +79781381455; e-mail: turin_e@niishk.ru
Anna Andreevna Gongalo, Researcher of the Laboratory of agriculture, FSBSI "Research Institute of Agriculture of Crimea"; 150, Kievskaya str., Simferopol, Republic of Crimea 295034, Russian Federation. Tel.: +79787281790; e-mail: gongalo.nyura@yandex.ru
Zubochenko Alla Anatolievna, Head of the Agrochemical Laboratory, FSBSI "Research Institute of Agriculture of Crimea"; 150, Kievskaya str., Simferopol, Republic of Crimea 295034, Russian Federation. Tel.: +79787459836; e-mail: zubochenko_a@niishk.ru
DOI: 10.25930/0372-3054/010.5.12.2019 УДК: 631.51
ИТОГИ ИЗУЧЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ЗЕРНОПАРОВОМ СЕВООБОРОТЕ НА ЧЕРНОЗЕМАХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
ЕВ. Кузина, С.Н. Немцев
Исследования проводились в ФГБНУ Ульяновского НИИСХ в 2011-2017 годы, расположенном в лесостепной зоне с годовым количеством осадков 360-500 мм. Почва
опытного участка была представлена слабовыщелоченным тяжелосуглинистым черноземом с содержанием гумуса 5,8%. Культуры размещали в зернопаровом севообороте: чистый пар - озимая пшеница - яровая пшеница - горох - озимая пшеница - ячмень. Изучали 4 системы обработки почвы. Отвальная система включала вспашку под все культуры севооборота на глубину 20-22 см; комбинированная система обработки почвы на переменную глубину - безотвальные мелкие обработки под озимые, глубокую вспашку под горох и безотвальное рыхление на глубину 20-22 см под остальные культуры севооборота; мелкая - на 10-12 см и нулевая - под все культуры севооборота. Пахотный слой почвы характеризовался благоприятными агрофизическими свойствами, которые практически не зависели от систем обработки почвы; так, комковато-зернистая макроструктура с размером агрегатов от 0,25 до 10 мм составила по вспашке 75,2%, по беспахотным вариантам - 75,6-76,5%. На всех системах обработки плотность почвы соответствовала оптимальному значению для роста и развития возделываемых растений (1,22-1,25 г/см3). Количество водопрочных агрегатов диаметром больше 0,25 мм было высоким и не опускалось ниже 76%. На нулевой, мелкой и комбинированной обработках в среднем по севообороту содержание продуктивной влаги составило 115,3; 119,1 и 121,5 мм, что было на уровне контроля - 115,4 мм. Больший сбор зерна с 1 га севооборотной площади обеспечила комбинированная система обработки почвы - 2,71 т. При отвальной, минимальной и нулевой обработках получено соответственно 2,65; 2,62 и 2,56 т/га.
Ключевые слова: обработка почвы, плотность сложения, агрофизические показатели, влага, биологическая активность, урожайность
RESULTS OF THE STUDY OF DIFFERENT TILLAGE SYSTEMS IN GRAIN-FALLOW CROP ROTATION ON CHERNOZEMS OF THE MIDDLE VOLGA REGION
E.V. Kuzina, S.N. Nemtsev
The studies were conducted at the Federal State Budgetary Scientific Institution of the Ulyanovsk Research Institute of Agriculture in 2011-2017, located in the forest-steppe zone with an annual rainfall of 360-500 mm. The soil of the experimental plot was represented by weakly leached heavy loamy chernozem with a humus content of 5,8%. The crops were placed in a grain-fallow rotation: bare fallow - winter wheat - spring wheat - peas - winter wheat - barley. We studied 4 tillage systems. The moldboard system included plowing for all crop rotation crops to a depth of 20-22 cm; the combined system of tillage at a variable depth covered subsurface surface tillage for winter crops, deep plowing under peas and subsurface tillage to a depth of 20-22 cm for other crops; surface tillage by 10-12 cm and zero tillage for all crop rotation crops. The arable soil layer was characterized by favorable agrophysical properties, which were practically independent on the tillage systems: so, the lumpy-granular macrostructure with aggregate size from 0,25 to 10 mm was 75,2% for plowing, 75,6-76,5% for non-cultivating variants. On all tillage systems, the soil density corresponded to the opti-
о
mal value for the growth and development of cultivated plants (1,22-1,25 g/cm ). The number of water-resistant units with a diameter greater than 0,25 mm was high and did not fall below 76%. On the zero, surface and combined cultivations, the average crop rotation content of the productive moisture was 115,3; 119,1 and 121,5 mm, which was at the control level of 115,4 mm. A larger grain harvest from 1 hectare of crop rotation area was provided by the combined tillage system (2,71 tons). When moldboard, minimal and zero tillage, we yielded, respectively, 2,65; 2,62 and 2,56 tons/hectare.
Key words: tillage, density of soil, agrophysical indices, moisture, biological activity,
yield
Введение. В современной отечественной и мировой практике к наиболее перспективным почвозащитным, ресурсосберегающим приемам относятся минимальная и нулевая обработки почвы [1, 2, 3]. Минимальная обработка позволяет обеспечить уменьшение механических воздействий почвообрабатывающих машин на почву и уплотняющего действия их ходовых систем на нее, сокращение проходов агрегатов по полю. После мелкой обработки, а также после обработки прорастающих сорняков и падалицы зерновых культур гербицидами сплошного действия, при благоприятных условиях, можно применять нулевую обработку. Цель исследований провести сравнительную агротехнологическую и экономическую оценку систем обработки почвы в равнинных условиях Среднего Поволжья.
Объекты и методы исследований. Опыты закладывались на полях ФГБНУ Ульяновского НИИСХ в 2011 -2017 гг. Почва опытного участка представлена слабовы-щелоченным тяжелосуглинистым черноземом на желто-бурой карбонатной глине. Пахотный слой характеризуется следующими показателями: механический состав почв тяжелосуглинистый (частиц 0,01мм - 45%). Мощность гумусового горизонта 79 см, содержание гумуса 5,8%, реакция pH водной вытяжки верхнего горизонта 7,0 вниз по профилю увеличивается до 8,1. Почвы не засолены легкорастворимыми солями, сухой остаток не превышает 0,98%. Питательными веществами почва высокообеспечена.
Исследования проводили в зернопаровом севообороте со следующим чередованием культур: 1-чистый пар, 2-озимая пшеница, 3-яровая пшеница, 4-горох, 5-озимая пшеница, 6-ячмень. Изучали эффективность отвальной, комбинированной, минимальной и нулевой систем обработки почвы. Отвальная система включала вспашку на 20-22 см в чистом пару, под яровую пшеницу и ячмень, под горох - вспашку на 25 см. Комбинированная разноглубинная обработка - безотвальное рыхление на 20-22 см в чистом пару, под яровую пшеницу и ячмень; под горох - вспашка на 25 см и поверхностная обработка в занятом пару. Минимальная - мелкая обработка на глубину 10-12 см под все культуры. Нулевая - без обработки почвы, прямой посев. За контроль в опытах была принята отвальная система основной обработки почвы.
Опыты закладывались в лесостепной зоне Среднего Поволжья с умеренно континентальным климатом. По условиям увлажнения зона характеризуется неравномерным распределением осадков как по периодам года, так и во время вегетационного периода. В среднем за год выпадает от 380 до 520 мм, в том числе за апрель-октябрь 260-310 мм. Среднегодовая температура воздуха варьирует в пределах +2,7...3,8°С, гидротермический коэффициент 0,8-1,0.
Метеорологические условия в годы проведения исследований были контрастными. Вегетационные периоды во все годы исследований характеризовались повышенным температурным режимом. Во все годы исследований наблюдалось превышение среднегодовых температур воздуха над климатической нормой (13,5 0С) - на 0,8-3,10С. При этом 2015 и 2016 гг. были умеренно-засушливыми (осадков выпало на 4-16% ниже многолетней нормы), 2014 г. был засушливым (на 28% ниже многолетней нормы). Повышенным увлажнением отличались 2012, 2013 и 2017 года (на 37, 6 и 22% выше многолетней нормы), в 2011 году увлажнение было на уровне многолетних значений - 263 мм.
В полевых опытах методом высушивания определяли влажность и содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы на всех культурах севооборота перед
устойчивым замерзанием почвы осенью, весной и после уборки урожая. Плотность почвы определяли методом режущих колец в середине вегетации культур в слоях почвы 0-10, 10-20 и 20-30 см. Структурно-агрегатный состав почвы и коэффициент структурности - по методу Н.И. Савинова.
Биологическую активность почвы определяли методом льняных полотен - «аппликаций» по Вострову и Петровой за период инкубации посев - уборка по слоям 0-10, 10-20, 20-30 см (размер аппликаций 8х8 см). Учет урожайности проводили путем сплошного обмолота учетной площади делянки комбайном СК-5 с последующим пересчетом на стандартную влажность и чистоту.
Результаты исследований подвергали математической обработке методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов на персональном компьютере с использованием программы AGROS версия 2.06. Экономическую эффективность изученных агроприёмов определяли расчетно-нормативным методом по Методическим рекомендациям МСХ РСФСР. Энергетическую оценку возделывания выполняли в соответствии с методикой по энергетической оценке севооборотов и технологий выращивания сельскохозяйственных культур.
Результаты исследований и их обсуждение. Научной основой для перехода к ресурсосберегающим технологиям служит установленная закономерность - минимальная обработка почвы, применяемая в севообороте даже длительные сроки, не ухудшает по сравнению со вспашкой большинство параметров почвенного плодородия. Такие показатели, как водные свойства, пищевой режим и урожайность, оказываются близкими как по минимальной обработке, так и вспашке. Что касается водопрочных агрегатов, а этот показатель характеризует эрозионную устойчивость почвы, здесь в конце ротации возрастает роль мелкой и нулевой обработок [4].
Наши опыты подтвердили данное утверждение. Черноземы лесостепи Поволжья по генетическим особенностям обладают хорошей структурностью, поэтому интенсивность структурообразования почвы не имела существенных различий по содержанию структурных комочков в пахотном слое как на ежегодной вспашке, минимальной обработке, так и на варианте, где обработка почвы отсутствовала.
Комковато-зернистая макроструктура с размером агрегатов от 0,25 до 10 мм мало зависела от систем обработки почвы и составила по вспашке 75,2%, по беспахотным вариантам - 75,6-76,5%. Количество водопрочных агрегатов было высоким и не опускалось ниже 76%, поэтому на всех изучаемых системах обработки почвы их величины были в оптимальных пределах (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние способа обработки почвы на агрофизические свойства слоя
почвы 0-30 см (среднее за 2011-2017 гг.)
Обработка почвы Содержание Плотность, г/см3 Биологическая активность, %
агрономически ценных фракций 0,25-10 мм, % водопрочных агрегатов больше 0,25 мм, % продуктивной влаги, мм
Отвальная 75,2 76,9 115,4 1,23 20,2
Комбинированная 75,5 76,9 121,5 1,22 20,3
Мелкая 75,6 76,7 119,1 1,25 21,2
Нулевая 76,5 77,9 115,3 1,25 20,2
В результате повышенных температур и низкой влажности почвы в период вегетации, в большинстве из исследуемых лет, биологическая активность почвы в целом была слабой. Деструкция льняной ткани при непрерывной трехмесячной экспозиции в среднем за 2011-2017 гг. была незначительно связана с системой обработки почвы: на вспашке она составила 20,2%, на нулевой, комбинированной и минимальной обработке - 20,2-20,3-21,2%.
Различия в показаниях плотности сложения почвы по вариантам опыта были небольшими. При проведении минимальной и нулевой обработок, плотность почвы со-
3 «-» «-» 3
ставила 1,25 г/см , на отвальной и комбинированной системах - 1,23-1,22 г/см .
Системы обработки почвы не оказывали существенного влияния на изменение водного режима метрового слоя почвы. На нулевой, мелкой и комбинированной обработках в среднем по севообороту содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы составило соответственно 115,3; 119,1 и 121,5 мм, что было на уровне вспашки -115,4 мм. Установлено, что за анализируемые годы в подавляющем большинстве лет стерневые фоны были лучше обеспечены продуктивной влагой по сравнению со вспашкой и способствовали сокращению ее непроизводительных потерь, созданию условий для более продуктивного использования влаги возделываемыми растениями. Мульча из растительных остатков сберегала почвенную влагу от интенсивного испарения и сохраняла ее на весь вегетационный период яровых зерновых и ко времени посева озимых культур. Острота обеспечения растений влагой уменьшалась. Кроме того, постоянные мелкие обработки, образуя мульчирующий слой из растительных остатков и почвы, создавали благоприятные условия для гумусообразования.
За ротацию севооборота значительных закономерных изменений в накоплении биогенных элементов по вариантам опыта не установлено. В период вегетации изучаемых культур их содержание в большей степени зависело от погодных условий, культур севооборота, сроков определения и в меньшей степени от способа обработки почвы. В связи с применением гербицидов по обработкам не наблюдалось существенных различий в засоренности посевов как однолетними, так и многолетними сорняками.
Больший сбор зерна с 1 га севооборотной площади обеспечила комбинированная система обработки почвы на переменную глубину (2,71 т), где сочетались мелкие безотвальные обработки под озимые, глубокая вспашка под горох и безотвальное рыхление на глубину 20-22 см под остальные культуры (табл. 2).
Таблица 2 - Влияние способа обработки почвы на урожайность сельскохозяйственных культур в зернопаровом севообороте, т/га
Обработка почвы Озимая пшеница по пару (20112013 гг.) Яровая пшеница (20122014 гг.) Горох (20132015 гг.) Озимая пшеница (20142016 гг.) Ячмень (20152017 гг.) Среднее
Отвальная 3,45 2,67 2,35 2,86 1,94 2,65
Комбинированная 3,55 2,65 2,43 2,83 2,11 2,71
Минимальная 3,49 2,82 2,34 2,61 1,86 2,62
Нулевая 3,51 2,79 2,26 2,60 1,63 2,56
НСР0,05 0,051 0,073 0,056 0,152 0,107 0,091
Близко к ней подходили отвальная и минимальная обработки, где за ротацию с 1 га севооборотной площади было получено одинаковое количество зерна - 2,65 и 2,62 т. Нулевая обработка снизила производство зерна всего на 0,09 т/га по сравнению с контролем, что было в пределах ошибки опыта.
Как было показано выше, изучаемые в опыте факторы плодородия почвы не имели существенных отличий, поэтому и различия по действию систем обработки почвы на урожайность были несущественными. Однако проведение вспашки на глубину 22 см, не приводящей к повышению урожайности культур, требовало дополнительных затрат, что увеличивало себестоимость и снижение рентабельности производства продукции. Замена вспашки ресурсосберегающими обработками при возделывании зерновых культур позволила сократить в 3-4 раза количество технологических операций при основной обработке почвы и посеве, снизить расход топлива в 1,9-3,6 раза (с 21,4 до 11,2 и 6,0 кг/га), обеспечить большую экономию прямых производственных затрат.
Заключение. Применение минимальной и нулевой систем обработки почвы с использованием комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов не ухудшает агрофизические свойства почвы, но снижает расход топлива - в 1,9-3,6 раза, затраты труда и энергии соответственно на 28-40 и 39-48% по сравнению с отвальной системой обработки почвы. Всё это обеспечивает экономические преимущества минимальной и нулевой систем обработки почвы, что определяет высокую перспективу их освоения на черноземных почвах плакорно-равнинного агроландшафта Среднего Поволжья.
Литература
1. Карпович К.И., Немцев С.Н. Ресурсосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в черноземной лесостепи Ульяновской области //Доклады РАСХН. 2004. № 6. С. 3033.
2. Кузина Е. В. Изменение урожайности озимой пшеницы и качества зерна в зависимости от способов основной обработки почвы и уровня удобренности //Аграрный научный журнал Саратовского Госагроуниверситета. 2016. №11. С. 24-29.
3. Земледелие в Среднем Поволжье /Г.И. Казаков, Р.В. Авраменко, А.А. Марковский [и др.]; под ред. Г.И. Казакова. - М.: Колос, 2008. 308 с.
4. Куликова А.Х., Ерофееев С.Е. Обработка почвы в технологии возделывания яровой пшеницы //Вестник УГСХА. 2002. № 9. С. 62-71.
Немцев Сергей Николаевич, директор Ульяновского научно-исследовательского института сельского хозяйства - филиала Самарского федерального исследовательского центра РАН, 433315, п. Тимирязевский, ул. Институтская, 19. Тел. 89272708104, Е-mail: nem-cev.1963@mail.ru.
Кузина Елена Викторовна, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующая лабораторией обработки почвы, старший научный сотрудник отдела земледелия и технологий Ульяновского научно-исследовательского института сельского хозяйства - филиала Самарского федерального исследовательского центра РАН, 433315, п. Тимирязевский, ул. Институтская, 19. Тел: 89084754010, E-mail: elena.kuzina@autorambler.ru
Nemtsev Sergey Nikolaevich, Director of the Ulyanovsk Research Institute of Agriculture -branch of the Samara Federal Research Center of RAS. 433315, 19, Institutskaya str., Timiryazev-skyy v. Tel. 89272708104, E-mail: nemcev.1963@mail.ru.
Kuzina Elena Viktorovna, Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Laboratory of soil tillage, Senior Researcher of the Department of agriculture and technology, Ulyanovsk Research Institute of Agriculture - branch of the Samara Federal Research Center of RAS, 433315, 19, Institutskaya str., Timiryazevsky v. Tel: 89084754010, E-mail: elena.kuzina@autorambler.ru
