CC BY
16
ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
УДК 631.58:631.421.1
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ НА ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ В ПОЛЕВОМ ОПЫТЕ ЦЕНТРА ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
А.И. Беленков, д.с.-х.н., Сабо Умар, аспирант, Н.В. Малахов, аспирант РГА У-МСХА имени К.А. Тимирязева, e-mail belenokaleksis@mail. ru
Приведены результаты агрохимического обследования дерново-подзолистой почвы на опытном поле центра точного земледелия, на которой возделывали озимую пшеницу по точной и традиционной технологии. Каждая технология включала два приема основной обработки почвы - отвальную и нулевую (прямой посев). Установлено, что различия между технологиями менее заметны, чем между обработками. При практически одинаковом содержании азота отмечается тенденция к превышению содержания фосфора и калия по точной технологии в сравнении с традиционной. В слое 0-10 см отмечается более высокое накопление питательных веществ на прямом посеве. В слое 10-20 см несколько больше элементов питания накапливалось по вспашке. Отмечено превышение биологической активности почвы и уменьшение ее биологической токсичности на отвальной обработке. Технологии возделывания на биологические показатели плодородия существенного влияния не оказали. Максимальная урожайность озимой пшеницы в 2013 и 2015 гг. зафиксирована по отвальному фону при выполнении технологии точного земледелия. В 2014 г. произошло существенное (в 1,7раза) снижение урожайности по отвальной обработке в сравнении с нулевой. Это связано с неблагоприятными условиями осени предыдущего года и повлияло также на величину средней урожайности.
Ключевые слова: точное земледелие, технологии возделывания, элементы питания, приемы обработки, биологическая активность и токсичность почвы, озимая пшеница, урожайность.
STUDY OF TREATMENT TECHNOLOGY INFLUENCE ON FERTILITY OF SODDY-PODZOLIC SOIL AT FIELD EXPERIMENT OF CENTER FOR PRECISION AGRICULTURE
Dr. Sci. A.I. Belenkov, PhD. student Sabo Umar, PhD. student N.V. Malakhov
Russian Timiryazev State Agrarian University, e-mail belenokaleksis@mail. ru
The study analyses the agrochemical of soddy-podzolic soil in the experimental field of Center for precision agriculture at Russian Timiryazev State Agrarian University which compares the traditional and precision technology of winter wheat cultivation. As the main plot, while two stages of the basic soil treatment - tillage (mold-board) and zero tillage (direct seeding) as sub-plot. The mean differences between the technologies are less visible, than between tillage treatments, which almost show the same content of nitrogen .The result of the experiment shows excess phosphorus and potassium content in the precise technology in comparison with traditional. In the 0-10 cm layer have a higher accumulation of nutrients in the direct seeding. The underlying layer of soil 10-20 cm slightly shows more nutrients accumulated by plowing. It noted the excess of the biological activity of the soil and decreases its biological toxicity by moldboard treatment. Technology of cultivation of biological indicators offertility did not have a significant different. The maximum yield of winter wheat in 2013 and 2015 was obtained by moldboard tillage under the precision farming technology. In 2014, there was a significant decrease in the yield on the moldboard treatment compared to zero (1.7 times), due to the unfavorable conditions of the fall to the previous year, which affected the value of the average yield.
Keywords: precision agriculture, cultivation techniques, fertilizer, nutrients, processing techniques, biological activity and toxicity of the soil, the yield of winter wheat.
Процесс внедрения и освоения новых агротех-нологий предполагает поиск нестандартного решения отдельных вопросов экологического монито-
ринга и модернизации определения и улучшения отдельных агрофизических свойств и режимов почвы [1]. К числу агроэкологических проблем,
решаемых в точном земледелии, относятся регламентация и минимизация применения минеральных удобрений и средств защиты растений, биологиза-ция путей регулирования содержания органического вещества за счет использования зеленых удобрений вместо традиционного навоза. Сокращение числа междурядных обработок также налагает отпечаток на снижение убыли гумуса и его консервацию при минимизации обработки почвы [2-4].
Цель и задачи работы - адаптация технологии точного земледелия к местным условиям, реализация агроэкологических аспектов, оптимизация агрохимических и биологических свойств дерново-подзолистых почвы опытного поля центра точного земледелия (ЦТЗ).
Объекты и методы. Исследования проводили на опытном поле ЦТЗ, образованного в 2007 г. в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева в составе Полевой опытной станции. Исследования проводили в рамках четырехпольного зернопропашного севооборота; викоовсяная смесь на корм - озимая пшеница с пожнивным выращиванием горчицы на сидерат -картофель - ячмень. В опыте изучали традиционную и точную технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Традиционная технология основана на использовании современной техники с соблюдением рекомендуемых параметров, сроков и нормативных показателей их выполнения. Технология точного земледелия основана на принципах использования спутниковой системы глобального позиционирования GPS, с помощью которой корректируется выполнение агроприемов. В дополнение к этому каждая технология включает две обработки почвы - отвальную на глубину 20-22 см, проводимую оборотным плугом Eur Opal, и прямой посев сеялкой DMC в необработанную почву [5].
В качестве объекта исследований была озимая пшеница линии Л-1, выведенная в нашем университете и предлагаемая для передачи в массовое сортоиспытание с последующим районированием в регионе. Под эту культуру перед посевом вносили азофоску в дозе 200 кг/га сплошным способом. В период вегетации озимой пшеницы в фазе весеннего кущения и колошения делали две подкормки аммиачной селитрой в дозе 70 кг д.в/га на делянках традиционной технологии сплошным методом, точной - дифференцированно [6, 7].
Почвы полевой опытной станции по гранулометрическому составу легкосуглинистые и супесчаные, по цвету чаще красно-бурые карбонатные, слои от 3 до 5 см выщелоченные. Верхние горизонты мощностью в 40-50 см представлены песчано-крупнопылеватым суглинком, по всей толще встречаются валуны. Содержание перегноя в пахотном слое от 2,1 до 2,5%, обеспеченность общим азотом 35,5 мг/кг, содержание Р2О5 200-250 мг/кг, степень обеспеченности высокая, содержание калия 150-200
мг/кг почвы, степень обеспеченности повышенная. Потребность почв в известковании слабая, т.к. рН водной вытяжки колеблется в пределах от 5,8 до 6,2. Почва опытного участка хорошо окультурена и отвечает требованиям озимой пшеницы [8].
Результаты. Сроки и дозы удобрений, внесенных под озимую пшеницу, обусловливали неодинаковое накопление и содержание питательных веществ в пахотном слое почвы. Это зависело как от технологии внесения минеральных удобрений (точное или традиционное), так и от приемов основной обработки почвы (отвальная или нулевая). В 0-10 см слое почвы наибольшим накоплением и содержанием общего азота, подвижного фосфора и обменного калия характеризовался вариант прямого посева озимой пшеницы в необработанную почву. Причем превышение по этому варианту в сравнении со вспашкой отмечалось как по технологии точного земледелия, так и по традиционной. Следует добавить, что различия между технологиями возделывания менее значимы, чем между обработками. Так, по азоту за 3 года средняя разница между технологиями была на уровне 1 -2 мг/кг почвы, между обработками - 3-4 мг/кг, по фосфору соответственно 10-15 и 1520 мг/кг, по калию 5-10 и 10-15 мг/кг почвы.
В слое 10-20 см отмечалось незначительное превышение содержания общего N и снижение подвижного Р2О5 и обменного К2О в сравнении со слоем 0-10 см. Существенных различий по накоплению питательных веществ по двум технологиям не установлено, однако фосфора и калия в слое 1020 см содержалось больше при выполнении технологии точного земледелия. По азоту на нулевой обработке наблюдается превышение содержания на 0,5-1,8 мг/кг почвы относительно вспашки только в 2013 г., в 2014 и 2015 гг. разница нивелируется с тенденцией превышения на отвальном фоне. Фосфора и калия по вспашке накапливалось не намного больше, чем на прямом посеве, что связано с повышенной минерализацией органического вещества и несколько большим накоплением элементов питания в слое 10-20 см при оборачивании пласта.
Обобщая информацию по накоплению и содержанию питательных элементов в пахотном слое дерново-подзолистой почвы, следует подчеркнуть, что различия между технологиями были менее заметны, чем между обработками. Тем ни менее, при практически одинаковом содержании азота отмечается тенденция к превышению содержания фосфора и калия по точной технологии, что может быть связано с наибольшим накоплением достаточно хорошо минерализующихся растительных остатков предшествующих культур.
Азот по точной технологии использовался более интенсивно растениями, поскольку применяли две дифференцированные подкормки озимой пшеницы (с учетом характера стеблестоя и интенсивности
1. Содержание №РК в почве под озимой пшеницей (в среднем за вегетацию), мг/кг
Технология (фактор А) Обработка почвы (фактор В) N Р2О5 К2О
2013 г. 2014 г. 2015 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г.
Слой почвы 0-10 см
Точная Отвальная 82,9 86,0 94 234 256 236 215 158 197
Нулевая 84.2 89,3 99 242 294 246 250 178 202
Традиционная Отвальная 82,1 85,5 91 218 246 232 245 165 193
Нулевая 84,8 87,1 95 216 276 238 265 185 202
Слой почвы 10-20 см
Точная Отвальная 85,7 88,2 91 230 227 243 200 183 196
Нулевая 86,2 87,8 90 233 235 237 185 160 190
Традиционная Отвальная 88,9 90,9 97 214 221 229 200 188 189
Нулевая 87,1 90,0 95 205 215 220 200 170 183
зеленой окраски растений) в период вегетации, на делянках традиционной технологии подкормку вели сплошным способом независимо от состояния растений (табл. 1).
Отмеченные выше закономерности по накоплению и содержанию элементов питания растений зависели от многих сопутствующих показателей, в т.ч. и от биологической активности и токсичности почвы. В наших исследованиях проводилось определение биологической активности почвы методом распада льняного полотна и биологической токсичности почвы методом растительных тестов. В среднем за вегетацию озимой пшеницы по трем года установлено, что отвальная обработка в наибольшей степени влияла на биологическую активность почвы независимо от технологии (рис. 1).
точная технология | традиционная технология Рис. 1. Биологическая активность почвы под озимой пшеницей (в среднем за вегетацию), % распада полотна
Среднее за 3 года превышение биологической активности по отвальной обработке в сравнении с нулевой составило при точной технологии 3,4%, при традиционной - 2%. Разницы между технологиями по этому показателю практически не наблюдалось. Анализ влияния различных лет расположил варианты полевого опыта по величине биологической активности почвы в следующем убывающем порядке: точная отвальная - традиционная отвальная - традиционная нулевая - точная нулевая. Такое расположение вариантов связано с влиянием прежде всего обработок на водно-воздушный режим почвы, интенсивность микробиологической деятельности. Все сказанное повлекло за собой изменения в питательном режиме дерново-подзолистой почвы. Соответственно изменению активности почвы только в обратном соотношении изменялась биологическая токсичность (рис. 2).
Так, в среднем за 3 года наименее токсичной почва оказалась на вспашке при традиционном возделывании озимой пшеницы, на 1,5% превышала этот вариант отвальная обработка по точной технологии и далее с разницей 3,0-3,5% в сторону увеличения идет нулевая обработка почвы по обеим технологиям.
Урожайность озимой пшеницы по отдельным вариантам изменялась достаточно закономерно, имея преимущество по точной технологии со вспашкой в 2013 и 2015 гг. (табл. 2).
Исключение составляет 2014 г., в котором урожайность на отвальной снижалась против нулевой обработки в 1,7 раза, что связано со метеоусловиями осени 2013 г. Обильные осадки сентября привели к сильнейшему выпаду растений озимой пшеницы по отвальной обработке, вследствие чего, всходы на вспаханных делянках получились сильно изреженными и менее развитыми в сравнении с прямым посевом. Это также стало причиной получения меньшей величины урожайности озимой пшеницы по отвальной обработки в среднем за 3 года.
Если проследить величину урожайности по отдельным годам, то следует отметить, что в 2013 г. она оказалась более высокой по точной технологии с преимуществом отвальной обработки, что подтверждено статистически путем расчета НСР05.
точная технология | традиционная технология Рис. 2. Биологическая токсичность почвы под озимой пшеницей (в среднем за вегетацию), %
точная технология традиционная технология Рис. 3. Урожайность озимой пшеницы, т/га
2. Урожайность озимой пшеницы по вариантам полевого _опыта ЦТЗ, т/га_
Технология (фактор А) Обработка почвы (фактор В) 2013 г. 2014 г. 2015 г. Среднее
Точная Отвальная 6,12 2.75 7.05 5,31
Нулевая 5.87 4.59 6,86 5,77
Традиционная Отвальная 5,80 2.78 6,92 5,17
Нулевая 5.62 4,56 6,78 5,65
НСР, т/га по фактору А 0,23 0,08 0,14 -
по фактору В 0,13 1,42 0,11 -
В 2014 г. однозначно доказан приоритет нулевой обработки по указанной ранее причине. Технология возделывания существенного влияния на урожай не оказала.
В 2015 г. математически подтверждено только лишь преимущество вспашки в сравнении с прямым посевом. Влияние той или технологии не получило статистического подтверждения в пользу одной из них, что характерно для всего периода приводимых данных полевого опыта ЦТЗ.
Наглядным подтверждением сделанного анализа урожайности озимой пшеницы служит рисунок 3. Здесь четко просматриваются указанные закономерности влияния вариантов на урожайность озимой пшеницы.
Таким образом, необходимо продолжить подобные исследования для уточнения влияния на урожайность озимой пшеницы и плодо-
родие дерново-подзолистой почвы дифференцированных подкормок в период вегетации и такого же внесения в допо-севной период минеральных удобрений с учетом пестроты содержания элементов питания в пахотном слое.
Литература
1. Якушев В.П. На пути к точному земледелию. - СПб.: Изд-во ПИЯФ РАН, 2002. - 458 с.
2. Точное сельское хозяйство (precision agriculture) / Под ред. Д. Шпаара, А.В. Захаренко, В.П. Якушева. - СПб-Пушкин, 2009. - 400 с.
3. Беленков А.И., Железова С.В., Березовский Е.В., Мазиров М.А. Элементы технологии точного земледелия в полевом опыте РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева // Известия ТСХА, 2011, Вып. 6. - С. 90-100.
4. Овчинников А.С., Борисенко И.Б., Плескачев Ю.Н. Программирование урожайности сельскохозяйственных культур при возделывании их с применением инновационных технологий: монография. - Волгоград: Изд-во Волгоградская ГСХА, 2011. - 124 с.
5. Балабанов В.И., Железова С.В., Березовский Е.В., Беленков А.И., Егоров В.В. Навигационные технологии в сельском хозяйстве. Координатное земледелие: учебное пособие. - М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2013. - 148 с.
6. Железова С.В, Шамбинго И.Ф., Мельников А.В., Березовский Е.В. Урожайность и качество зерна озимой пшеницы в зависимости от технологии возделывания в полевом опыте Центра точного земледелия // Вестник Алтайского ГАУ, 2014, № 10. - С. 10-14.
7. Беленков А.И., Тюмаков А.Ю., Сабо Умар. Реализация элементов точного земледелия в полевом опыте // Земледелие, 2015, № 3. - С. 37-39.
8. Беленков А.И., Тюмаков А.Ю., Сабо Умар. Точное земледелие в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева: реальность и перспектива // Вестник Алтайского ГАУ, 2015, № 4 (126). - С. 5-10.
