CC BY
8
DOI: 10.25930/0372-3054/002.5.12.2019 УДК: 631.512:631.58.03
МИНИМИЗАЦИЯ ПОЧВООБРАБОТКИ В АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ ЮЖНОГО ЗАУРАЛЬЯ
А.А. Агеев, Ю.Б. Анисимов, А.В. Вражнов, Е.Л. Калюжина
В настоящей работе приводится сравнительный анализ показателей плодородия чернозема выщелоченного, урожайности зерновых культур и продуктивности полевых севооборотов при отвальной, комбинированной, минимальной и нулевой системах обработки почвы в условиях Южного Зауралья. Максимальный показатель доступной влаги в почве соответствует нулевой системе обработки почвы с сохранением стерни и мульчирующего слоя из соломенной резки. Плотность сложения почвы в 0-30-см слое находилась в оптимальном диапазоне для роста и развития зерновых культур. Нулевая система обработки почвы уступает действию отвальной и комбинированной систем по условиям азотного режима питания растений в полевом севообороте, обусловленном снижением темпов минерализации органического вещества почвы. Сдерживающим и регулирующим фактором управления засоренностью посевов при минимизации обработки почвы является применение баковой смеси гербицидов различного спектра действия, включая уничтожение сорняков глифосатами до посева культур. Выявлено, что наиболее продуктивным является четырехпольный зернопаровой севооборот. По уровню рентабельности наиболее эффективной оказалась минимальная система обработки почвы, что взаимосвязано с более низкими производственными затратами на 1 га посева. Системы минимизации обработки почвы в различных полевых севооборотах обеспечивают производство качественного зерна пшеницы, соответствующего 3 классу ГОСТа и выше, при обеспечении сбалансированного питания за счет азотно-фосфорных удобрений.
Ключевые слова: зерновые культуры, система обработки почвы, минимизация, полевой севооборот, влажность почвы, плотность почвы, засоренность посевов, урожайность, продуктивность севооборота, эффективность, рентабельность
TILLAGE MINIMIZATION IN ADAPTIVE LANDSCAPE AGRICULTURE OF THE
SOUTHERN TRANS-URALS
A.A. Ageev, Yu.B. Anisimov, A.V. Vrazhnov, E.L. Kalyuzhina
A comparative indices analysis of leached chernozem fertility, grain cropping capacity and productivity of field crop rotations at the moldboard, combined, minimum and zero tillage systems in the Southern Trans-Urals is considered in this article. The maximum available soil moisture indicator corresponds to zero tillage system with preservation of the stubble and the mulching layer from straw cutting. The density of soil composition in the 0-30 cm layer was in the optimal range for the growth and development of grain crops. The zero tillage system is inferior to the action of the moldboard and combined systems under the conditions of the nitrogen regime of plants nutrition in the field crop rotation, due to a decrease in the rate of mineralization of the soil organic matter. The limiting and regulating factor in controlling weed infestation while minimizing tillage is the use of a multipurpose mixture of herbicides, including the destruction of weeds with glyphosates before sowing crops. It has been revealed that the most productive is a four-course grain-fallow crop rotation. In terms of profit-
ability, the most effective turned out to be the minimum tillage system, which is interconnected with lower production costs per 1 hectare of sowing. Systems to minimize tillage in various field crop rotations, ensure the production of high-quality wheat grains corresponding to the 3rd class of State All-Union Standard and higher, while ensuring balanced nutrition due to nitrogen-phosphorus fertilizers.
Key words: cereal crops, tillage system, minimizing, field crop rotation, soil moisture, density of soil, weed infestation of crops, crop capacity, efficiency of crop rotation, effectiveness, profitability
Опыт мирового и отечественного земледелия свидетельствует о разнообразных аспектах и возможностях применения ресурсосберегающих технологий обработки почвы. К наиболее перспективным приемам относятся минимальная и нулевая обработки почвы. Научной основой для перехода к ресурсосберегающим технологиям служит установленная многими исследователями закономерность, что минимизация почвооб-работки в севообороте не ухудшает, по сравнению со вспашкой, большинство параметров почвенного плодородия [1].
Ресурсосберегающие технологии имеют сложность переходного периода, так как необходима их адаптация к различным почвенно-климатическим условиям. Академик В.И. Кирюшин указывает, что в числе узловых проблем экологизации земледелия России значительный приоритет имеет развитие минимизации обработки почвы и прямого посева [2].
Длительными исследованиями Челябинского НИИСХ установлено, что на системы обработки почвы большое влияние оказывают зональные особенности природных условий. В северном лесостепном агроландшафте Челябинской области с годовым количеством осадков 400-450 мм лучшие результаты показывают отвальная и комбинированная системы обработки почвы, которые позволяют более эффективно бороться с сорной растительностью. В южном лесостепном агроландшафте (350-380 мм осадков) системы обработки почвы равнозначны. В степной засушливой зоне с выпадением 300330 мм осадков в год преимущество имеют минимальные обработки почвы [3].
О высокой эффективности рекомендованных учёными института минимальных систем обработки почвы в степном агроландшафте свидетельствуют результаты сельскохозяйственных организаций области. «Совхоз Брединский», расположенный в этой зоне, в 2016-2018 гг. достиг урожайности зерна 1,66-2,04 т/га. Ещё более высокий результат получен в сельхозпредприятии «Подовинное» с уровнем урожайности зерновых культур 2,73-2,85 т/га при среднем показателе по Октябрьскому району 1,54-1,95 т/га. Освоение рекомендованных институтом ресурсосберегающих систем обработки почвы и технологий производства зерна позволило ФГУП «Троицкое» Челябинского НИИСХ и ООО «СиЛаЧ» Троицкого района в течение 2012-2018 гг. получать на 4570% больше зерна с 1 га пашни, чем другие хозяйства района.
Однако, по данным Министерства сельского хозяйства Челябинской области, из имеющихся 2222 тыс. га пахотных земель по ресурсосберегающим системам почву обрабатывают на 658 тыс. га, или 29,6%, в том числе минимальную обработку применяют на 558 тыс. га (18,8%), нулевую - на 119 тыс. га (5,4%).
Поэтому для более эффективного использования систем обработки почвы необходимо научное обоснование дальнейшей минимизации обработки почвы и применения прямого посева в севооборотах с различным чередованием культур. В связи с этим целью наших исследований было изучить и выявить наиболее эффективные системы обработки почвы в различных полевых севооборотах с соблюдением почвозащитных
требований и рационального использования биоклиматических ресурсов Южного Зауралья.
Объекты и методика исследований. Исследования проводили в 2013-2018 гг. в стационарном полевом опыте, заложенном в 1976 году на опытном поле ФГБНУ «Челябинский НИИСХ». В опыте, согласно классификации В.И. Кирюшина и А.Л. Иванова [4], изучаются четыре системы обработки почвы:
1. Отвальная обработка (вспашка) - контроль.
2. Комбинированная обработка - сочетание безотвальной обработки и
вспашки один раз за ротацию севооборота.
3. Минимальная (плоскорезная) обработка.
4. Нулевая - без обработки почвы.
Все системы обработки почвы изучаются в четырёх полевых севооборотах со следующим чередованием культур:
1. Зернопаровой - чистый пар-яровая пшеница-горох-яровой ячмень (чистый пар - 25 %, зерновые культуры - 75%).
2. Плодосменный - яровой рапс-яровая пшеница-горох-яровая пшеница (масличные - 25 %, зерновые культуры - 75%).
3. Зернопаротравяной - чистый пар-озимая рожь-горох-яровая пшеница-однолетние травы-яровой ячмень (чистый пар - 16%, кормовые культуры - 17%, зерновые - 67 %).
Во всех изучаемых севооборотах вносится ^0-30Р20-35 кг/га пашни, которые дифференцируются под отдельные культуры в зависимости от технологии их возделывания и размещения в севообороте. При нулевой системе обработки почвы дополнительно на 1 га севооборотной площади вносится 15 кг д.в. азота.
Климат зоны проведения исследований континентальный. Сумма активных температур составляет 22050С, за вегетационный период (май-сентябрь) выпадает 271 мм осадков, ГТК = 1,3. Погодные условия в годы проведения исследований были различными. ГТК составил в 2013, 2014, 2015, 2016, 2017 и 2018 гг. соответственно 1,5; 1,4, 1,7; 1,3; 1,1 и 1,3.
Почва опытного участка чернозем выщелоченный маломощный среднесуглини-
стый с содержанием гумуса 6,9-7,3%. Общая площадь делянок первого порядка 2800 2 2 2 м , второго порядка - 700 м , учётная - 124 м , повторность четырёхкратная, размещение вариантов рендомизированное.
В исследованиях использовались общепринятые методики по определению агрофизических свойств и агрохимических показателей почвы, засоренности посевов и учета урожайности культур [5, 6].
Результаты исследований. На выщелоченных малогумусных чернозёмах лесостепных агроландшафтов Южного Зауралья при ограниченном количестве осадков лучшие условия для получения высоких урожаев складываются при более интенсивных обработках почвы, а её расход происходит более рационально на мелких плоскорезных и нулевых вариантах. За шестилетний период наблюдений в опыте весенние запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы под культурами полевого севооборота характеризуются как удовлетворительные при максимальном показателе при нулевой системе обработки с оставлением на поверхности почвы растительных остатков возделываемых культур (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние систем обработки почвы на свойства чернозема выщелоченного (среднее за 2013-2018 гг.)
Система обработки почвы Показатель
содержание продуктивной влаги в слое 0-100 см, мм плотность почвы в слое о 0-30 см, г/см содержание нитратного азота в слое 0-40 см, мг/кг биологическая активность почвы, %
Отвальная 125 1,14 13,0 42,9
Комбинированная 128 1,13 11,5 42,5
Минимальная 122 1,14 11,2 37,9
Нулевая 130 1,15 10,2 36,7
Плотность почвы в 4-польном зернопаровом севообороте во время приобретения ею равновесного состояния находилась в оптимальном диапазоне (1,1-1,2 г/см ) для роста и развития зерновых культур по всем системам обработки почвы. Это свидетельствует о высокой устойчивости черноземных почв к уплотнению, что согласуется с данными ученых Западной Сибири [7].
При этом снижение интенсивности обработки от вспашки до нулевой уменьшало микробиологическую активность почвы с 42,9 до 36,7%, что снижало содержание нитратного азота в почве из-за меньшей минерализации органического вещества и приводило к ухудшению азотного питания возделываемых растений. Аналогичную ситуацию наблюдали в своих исследованиях С.Д. Гилев с коллегами [8]. Поэтому при минимальных и нулевых обработках почвы для улучшения азотного питания растений необходимо применять компенсирующие дозы азотных удобрений и возделывать полевые культуры в плодосменных севооборотах с включением бобовых культур.
В изучаемых севооборотах засорённость посевов всех возделываемых по различным способам обработки почвы культур по удельной массе сорняков в фитоценозе была ниже порога вредоносности (10%), что обеспечивалось применением баковых смесей высокоэффективных гербицидов во время вегетации растений и внесением гли-фосата в допосевной период.
Установлено, что наиболее высокая эффективность получена в полевых севооборотах с 75%-ным насыщением зерновыми культурами. Минимальная система обработки почвы в зернопаровом севообороте обеспечила получение 2,25 т зерновых единиц с 1 га пашни с рентабельностью 217% и коэффициентом энергетической эффективности 3,6 ед., что свидетельствует о её конкурентоспособности в земледелии Южного Зауралья (табл. 2).
Во все годы исследований при возделывании яровой пшеницы по чистому пару и по лучшим непаровым предшественникам и обеспечении сбалансированного питания за счет применения азотно-фосфорных удобрений зерно по хлебопекарным качествам соответствовало 3-му, а в отдельные годы 2-му классу с содержанием белка 13,1-18,8%, клейковины - 26,1-34,1%.
Таблица 2 - Эффективность систем обработки почвы в полевых севооборотах Южного Зауралья (среднее за 2013-2018 гг.)
Севооборот Система обработки почвы Урожайность, т/га Выход зерновых единиц, т/га пашни Рентабельность, % КЭЭ*
Зернопаровой отвальная комбинированная минимальная нулевая 3,32 3,25 3,02 2,98 2,48 2,43 2,25 2,23 182 205 217 146 3.7 3.8 3.6 3.7
Н [СР05 0,37
Плодосменный отвальная комбинированная минимальная нулевая 2,34 2,29 2,08 2,09 2,51 2,45 2.23 2.24 154 163 152 101 2,8 2,8 2.5 2.6
Н [СР05 0,4
Зернопаро-травяной отвальная комбинированная минимальная нулевая 3,36 3,28 3,06 3,06 2,54 2,47 2,30 2,33 175 181 179 118 3.4 3,3 3,3 3.5
Н [СР05 0,32
*Примечание: КЭЭ - коэффициент энергетической эффективности
Заключение. Совершенствование систем обработки почвы в полевых севооборотах Южного Зауралья связано с минимизацией и переходом к прямому посеву при благоприятных агроэкологических и хозяйственных условиях. Выявлено, что наиболее продуктивным является четырехпольный зернопаровой севооборот, где по уровню рентабельности лидирует минимальная система обработки почвы. Таким образом, минимальная обработка почвы, сокращая производственные затраты, позволяет получать устойчивые сборы зерна и повысить экономическую эффективность.
Литература
1. Орлова Л.В. Организационно-экономические основы и эффективность сберегающего земледелия. - Самара: ООО «Элайт», 2009. 204 с.
2. Кирюшин В.И. Задачи научно-инновационного обеспечения земледелия России //Земледелие. 2018. №3. С.3-8.
3. Вражнов А.В. Адаптивная интенсификация систем земледелия на Южном Урале: монография. - Челябинск: ЧГАУ, 2002. 272 с.
4. Кирюшин В.И., Иванов А.Л. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Методическое руководство. - М.: «Росин-формагротех», 2005. 784 с.
5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
6. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследований физических свойств почв и грунтов. -М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
7. Холмов В.Г., Юшкевич Л.В. Интенсификация и ресурсосбережение в земледелии лесостепи Западной Сибири: монография. - Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2006. 369 с.
8. Ресурсосберегающие способы обработки почвы в адаптивно-ландшафтном земледелии Зауралья /Под общей редакцией С.Д. Гилева. - Куртамыш: ГУП «Куртамышская типография», 2010. 194 с.
Агеев Анатолий Александрович, кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель директора по научной работе, ведущий научный сотрудник лаборатории агроландшафтного земледелия, ФГБНУ «Челябинский НИИСХ», 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, п. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14. Тел. 89049726881, E-mail: ageev.аа62@mail.ru
Анисимов Юрий Борисович, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией агроландшафтного земледелия, ФГБНУ «Челябинский НИИСХ», 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, п. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14. Тел. 89193122329, E-mail: anisimov.1964@bk.ru
Вражнов Александр Васильевич, доктор сельскохозяйственных наук, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник лаборатории агроландшафтного земледелия, ФГБНУ «Челябинский НИИСХ», 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, п. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14. Тел. 89823134064, E-mail: chniish2@mail.ru
Калюжина Елена Леонидовна, научный сотрудник лаборатории агроландшафтного земледелия, ФГБНУ «Челябинский НИИСХ», 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, п. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14. Тел. 83516871744, E-mail:chniish2@mail.ru
Ageev Anatoly Alexandrovich, Cand. Sci. (Agriculture), Deputy Director for Science, Leading Researcher of the Agrolandscape Agriculture Laboratory, Chelyabinsk Research Institute of Agriculture. 456404, 14 Chaikovskiy street, Timiryazevskiy village, Chebarkulskiy district, Chelyabinsk region, Tel. 89049726881, E-mail: ageev.аа62@mail.ru
Anisimov Yuri Borisovich. Cand. Sci. (Agriculture), Head of the Agrolandscape Agriculture Laboratory, Chelyabinsk Research Institute of Agriculture. 456404, 14 Chaikovskiy street, Timiryazevskiy village, Chebarkulskiy district, Chelyabinsk region, Tel. 89193122329, E-mail: anisi-mov.1964@bk.ru
Vrazhnov Alexander Vasilyevich. Doktor of Agriculture, Corresponding Member of RAS, Chelyabinsk Research Institute of Agriculture. 456404, 14 Chaikovskiy street, Timiryazevskiy village, Chebarkulskiy district, Chelyabinsk region, Tel. 89823134064, E-mail: chniish2@mail.ru
Kalyuzhina Elena Leonidovna, Researcher, Laboratory of Agrolandscape Agriculture, Chelyabinsk Research Institute of Agriculture. 456404, 14 Chaikovskiy street, Timiryazevskiy village, Chebarkulskiy district, Chelyabinsk region, 14. Tel. 89514736003, E-mail: chniish2@mail.ru
DOI: 10.25930/0372-3054/003.5.12.2019 УДК: 528.88:004.942
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ДЛЯ ЦИФРОВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФА АГРОЛАНДШАФТОВ
С.А. Антонов
Ставропольский край является одним из ведущих аграрных регионов России. Высокая интенсификация сельскохозяйственного производства на фоне изменения климата приводит к деградации земель сельскохозяйственного назначения. Используемая в Ставропольском крае система земледелия имеет объективные недостатки, которые необходимо корректировать в рамках перехода к адаптивно-ландшафтным системам земледелия, для разработки которых необходимо провести агроэкологическую типизацию земель агроландшафтов. В данной статье представлено научное обоснование выбора стереоскопической оптической и интерферометрической радиолокационной космической съемки, а также геоинформационных технологий для цифрового моделирования рельефа агроландшафтов. Современные цифровые модели рельефа (World DEM, NextMap World 10, ALOS AW3D, SRTM и ASTER) имеют различные характери-
