CC BY
11
DOI: 10.25930/0372-3054/005.3.12.2019 УДК 631.58:631.153.7
NO-TILL - НАЧАЛО ОСВОЕНИЯ В ОСТРОЗАСУШЛИВЫХ УСЛОВИЯХ
ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
А.В. Солонкин, Д.А. Болдырь, В.Ю. Селиванова
Первые опыты по прямому посеву (No-till) в НВ НИИСХ - филиале ФНЦ агроэкологии РАН проводились в 2014 году. Целенаправленное изучение этой системы было начато в 2018 году с перевода части сельскохозяйственной площади под опытный стационар для изучения технологии No-till в острозасушливых условиях светло-каштановых почв Волгоградской области. Первый год исследований показал противоречивые результаты. Запасы продуктивной влаги в паровом поле за весь период парования и период вегетации изучаемых культур оставались на уровне выше, чем в предыдущие годы с похожими условиями. Перед посевом запасы влаги составляли 90,2 мм, к концу вегетации яровых культур снизились до минимальных значений, в химическом пару, благодаря атмосферным осадкам второй половины июля, накопилось 85,7 мм продуктивной влаги в метровом слое. Микробиологическая активность почвы в паровых полях была на 60% выше, чем обычно на классических обработках. Однако урожайность по выращиваемым культурам показала незначительную разницу в сравнении с классическими обработками, что предполагает в первые годы освоения технологии прямого посева снижение урожайности или низкие ее показатели. Урожай подсолнечника и кукурузы составил 1,9 и 4,0 т/га, что для метеоусловий 2018 года с ГТК=0,5 достаточно высокий результат. Экономическая эффективность яровых культур, выращенных по технологии прямого посева, показала высокий КЭЭ (коэффициент экономической эффективности) по сравнению с классическими обработками, который составил 3,36 по яровой пшенице и 4,65 по ячменю. Полученные положительные результаты за 2018-2019 годы при применении технологии прямого посева позволяют говорить о необходимости дальнейших исследований в этом направлении.
Ключевые слова: технология, No-till, запасы почвенной влаги, пищевой режим почвы, урожайность
NO-TILL IS THE BEGINNING OF DEVELOPMENT IN THE EXTREMELY ARID CONDITIONS OF THE VOLGOGRAD REGION
A.V. Solonkin, D.A. Boldyr, V.Yu. Selivanova
The first experiments on direct seeding (No-till) at the Lower Volga Research Institute of Agriculture, the branch of Federal Scientific Center for Agroecology of RAS were carried out in 2014. The purposeful study of this system was started in 2018 with the transfer of the agricultural area part to an experimental stationary to study the No-till technology in the extremely arid conditions of light chestnut soils in the Volgograd Region. The first year of research showed conflicting results. The reserves of productive moisture in the fallow for the entire period of fallowing and vegetation period of the studied crops remained at a higher level than in previous years with similar conditions. Before sowing, the moisture reserves were 90,2 mm, by the end of the growing season of spring crops, they had decreased to minimum values; in the chemical fallow, due to precipitation in the second half of July, 85,7 mm of productive moisture had accumulated in the meter layer. The microbiological activity of the soil in the fallows was 60% higher than usual in the classical treatments. However, the yield of cultivated crops showed a slight difference in comparison with the classical
treatments, which implies in the first years of development of direct sowing technology, a decrease in yield or its low rates. The harvest of sunflower and corn amounted to 1,9 tons/hectare and 4,0 tons/hectare, which for the weather conditions of 2018 with HTC=0,5 is quite a high result. The economic efficiency of spring crops grown using direct seeding technology showed a high CEE (coefficient of economic efficiency) compared with classical treatments, and it was 3,36 for spring wheat and 4,65 for barley. The obtained positive results for 2018-2019 with the use of direct seeding technology suggest the need for further research in this direction.
Key words: technology, No-till, soil moisture reserves, soil nutrional regime, yield
Введение. В засушливых условиях Нижнего Поволжья, где недостаток почвенной влаги и зачастую неправильно подобранная обработка почвы приводят к снижению урожайности сельскохозяйственных культур и деградации почвы, уже давно назрел вопрос о применении почвозащитных систем земледелия [5].
Одной из таких систем по праву можно назвать технологию прямого посева или No-till. Прямой посев является довольно новой системой земледелия, которая представляет высокий научно-практический интерес. При этом, в связи с недостаточным объемом необходимых знаний, наличием огромного количества порой противоречивой информации, очень часто переход на прямой посев приводит к отрицательному результату [2, 3 ,4].
В Волгоградской области на протяжении последних лет отдельные сельхозтоваропроизводители начали переход на новую технологию. В настоящее время в регионе площади, обрабатываемые по этой технологии, составляют порядка 250-300 тыс. га, и при этом получаемые результаты не всегда оправдывают ожидание. В НВНИИСХ - филиале ФНЦ Агроэкологии РАН первый опыт прямого посева был начат в 2014 году с отказа от основной обработки почвы под яровые культуры в четырехпольном севообороте. Весенний посев по срокам начинался вместе с классическим вариантом, но только без предпосевных обработок и сеялкой с анкерными сошниками. Несмотря на различную влагообеспеченность по годам, проведенные учеты по влажности почвы, агрегатному составу, пищевому режиму и урожайности за три года исследований (2014-2017 гг.) по варианту с прямым посевом показали лучшие результаты, чем по классическому фону [1, 6].
Однако стерневая сеялка «Омичка» с рабочими органами - анкерными сошниками с узким долотом - не подошла, так как производила сильное рыхление почвы, которое приводило к иссушению верхнего слоя, что для прямого посева нежелательно. Помимо этого, возник ряд проблем: по срокам сева, засоренности посевов, уплотнению почвы, пищевому режиму и т. д.
Полученные первые результаты о запасах влаги в почве и урожайности, а также интерес сельхозпроизводителей региона к этой технологии, создали предпосылку к серьезному изучению системы прямого посева.
Материалы и методы исследований. В 2018 году на опытном поле НижнеВолжского НИИ сельского хозяйства - филиала ФНЦ агроэкологии РАН, расположенного в Городищенском районе Волгоградской области, 30 км северо-западнее города Волгограда, в зоне светло-каштановых почв был заложен опыт по системе прямого посева. В данный опыт включался подбор адаптированных культур с различной корневой системой, которые могут служить предшественниками для озимой пшеницы. Почва опытного участка содержит гумуса в пахотном слое 1,74%, общего азота и фосфора 0,12 и 0,11% соответственно. Сумма поглощенных оснований составляет 25,7 мг/экв на 100 г почвы, т.е. обменная особенность невысокая. В составе обменных катионов 95,9% от суммы поглощения приходится на кальций и магний и 0,9% - на натрий, то есть почва участка несолонцеватая, общее содержание солей по
кислотному остатку в пределах 0,062-0,072%, то есть почва по степени засоления -незасоленная. По классификации Качинского почва по механическому составу иловато-крупнопылеватый тяжелый суглинок: физического песка содержит 49,3%, физической глины - 50,7%. Реакция почвенного раствора в пахотном слое - рН-8,1. Почвы щелочные по своему составу.
Помимо набора культур в исследования был включен химический пар (табл. 1).
Таблица 1 - Схема опыта по прямому посеву, 2018 года.
а
. я а
г и а я а а ь и н а ь з у
Ж х а н и т л о л X и % н е г е Э и н т н е г о с о о и & а у а с и
а у о а е ы т Б е гт а о у в
и н и с л а К а в о а н л о с д о к а с а о
« а
во во во во во во во во во во во во
108 м 10 8 м 108 м
Закладка опытов осуществлялась по предшественнику озимая пшеница, после которой на поле сохранилось достаточное количество пожнивных остатков. Сев осуществлялся сеялкой прямого сева Дон-114, прямым аналогом аргентинской сеялки G 262.
Результаты исследований и их обсуждение. Метеоусловия 2018 года отличались небольшим количеством осадков за вегетационный период, и лишь 44,7 мм, выпавшие за период с посева до 1 декады июля, смогли положительно повлиять на будущий урожай яровых культур. Высокая температура и низкая относительная влажность воздуха в период вегетации привели к наличию частых и долговременных воздушных и почвенных засух (рис. 1).
На момент посева яровых культур количество влаги в метровом слое составляло 90,2 мм. Однако, при отсутствии значительных осадков за период активной вегетации яровых зерновых культур, к моменту уборки наблюдалось отсутствие продуктивной влаги по всему метровому слою. Ранние яровые культуры (ячмень, яровая пшеница) израсходовали осенне-зимние запасы влаги еще в первые фазы роста и развития, и к моменту формирования зерна они были крайне низкие, что в сочетании с испарением и
воздушной засухой привело к слабой урожайности. Причиной низкой урожайности могли стать и первые ошибки, допущенные при посеве яровых культур в 2018 году, который проводился в ранние сроки, в недостаточно зрелую почву, что привело к механическому нарушению верхнего слоя и последующему его иссушению.
Осадки, выпавшие во второй половине июля, на урожайность ранних яровых культур положительного влияния не оказали, а вот на формирование будущего урожая поздних культур (кукурузы, сорго и подсолнечника) дополнительная влага в период формирования зерна повлияла положительно. Также июльские осадки позволили накопить продуктивную влагу в почве в химическом пару (рис. 2).
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
яровые культуры
в 0-30 0-100
пар химическии
Рисунок 2. Динамика запасов продуктивной влаги в посевах яровых культур и химическом пару в слое 0-100 см, мм
При этом на поле без обработки почвы, за счет накопленной растительной массы предшествующей культуры, испарение протекало менее активно, и на начало периода парования содержание продуктивной влаги в метровом слое составило 90,2 мм, а к концу - 85,7 мм.
Полученные результаты показывают, что в условия 2018 года технология прямого посева оказалась способной продуктивно расходовать большое количество влаги из почвы на формирование урожая, при этом среднесуточное водопотребление составляло 1,6 мм, что является хорошим показателем. Это свидетельствует о том, что в засушливых условиях года в нашем регионе прямой посев на предварительном этапе изучения, при соблюдении всех необходимых требований, способен накапливать и усваивать атмосферные осадки для использования их впоследствии сельскохозяйственными культурами.
Изучение микробиологической активности в почве на химическом пару в системе прямого посева проводилось методом разложения льняных полотен. На участках химического пара, равномерно прикрытого соломой и имевшего большие запасы влаги в слое 0-30 см, происходило более активное разрушение клетчатки -36,8%, в то время как на участках с неравномерным содержанием растительных остатков, и соответственно меньшим запасом влаги в верхнем слое почвы, разрушение клетчатки происходило не так активно - 19,1% (табл. 2).
Таблица 2 - Микробиологическая активность почвы _при прямом посеве в 2018 г., %_
Влажность % % разлож ения (116 дней) Сумма осадко в за период , мм
Степень покрытия поверхности пара гориз онт На дату заклад ки (29.06) На дату выкопк и (23.10) разложе ния (74 дня) % разлож ения за сутки
Пар химический 0-30 12,0 19,1 20,2 36,8 0,32
No-till (солома) 30-50 15,0 20,6
Пар химический 0-30 8,6 10,05 86,5
No-till (без соломы) 30-50 12,0 12,0 12,8 19,1 0,16
То есть микробиологическая активность на 60% была выше на участках со сплошным и равномерным распределением растительных остатков (солома) за счет более увлажненной почвы, чем на вариантах с открытой поверхностью, что лишний раз доказывает необходимость равномерного покрытия поверхности поля растительными остатками в системе прямого посева.
Изучение продуктивности яровых зерновых культур не показало преимущества перед другими способами обработки. На таких культурах, как овес и нут, при прямом посеве также урожайность была невысокой - 1,0 и 0,5 т/га соответственно.
Хорошие результаты по продуктивности показали посевы масличных и
пропашных культур, таких как горчица - 1,4 т/га, рыжик яровой - 0,6 т/га, сафлор - 0,8 т/га, кукуруза на зерно - 4,0 т/га и подсолнечник - 1,9 т/га. Урожайность яровых культур оставалась на уровне 1,2-1,6 т/га (табл. 3).
Таблица 3 - Структурный анализ и урожайность культур _при прямом посеве, 2018 г._
Культура Количес Кол-во Масса Количес Масса Биологи
тво стеблей, шт/м2 зерна со тво 1000 ческая
растени й шт/м2 всего продук снопа, г зерен в 1 зерен, урожайн
тивных плоде, шт. грамм ость, т/га
Яр. пшеница 224 430 379 123,5 26,9 25,64 1,2
Ячмень 194 476 424 151,1 15,9 34,36 1,6
Овес 144 204 188 101,6 36,8 16,64 1,0
Горчица 52 52 52 139,6 30 2,4 1,4
Рыжик 76 76 76 64,0 12 1,16 0,6
Сафлор 59 59 59 77,14 73,6 31,68 0,8
Нут 88 88 88 48,96 5,2 230,2 0,5
Кукуруза 5 5 5 398,8 402,0 273,2 4,0
Подсолнечник 4 4 4 192,3 920,0 48,7 1,9
НСР05 0,07
Расчеты биоэнергетической эффективности показали, что яровая пшеница и ячмень, выращенные по прямому посеву с учетом неблагоприятных метеоусловий 2018 года, при низких затратах на обработку, имели коэффициент энергетической эффективности (далее КЭЭ) 3,36 и 4,65 соответственно. Учитывая низкий результат по
урожайности в 2018 году, данные результаты можно считать хорошими. По прямому посеву КЭЭ вырос в два раза по отношению к основным обработкам, и это связано с меньшими затратами на обработку почвы и более высоким урожаем.
Несмотря на то что у ячменя наблюдалась схожая урожайность по прямому посеву и отвальной обработке (1,6 т/га), затраты совокупной энергии составили 6576
МДЖ/га и 10814 МДЖ/га соответственно, что объясняет высокий коэффициент - 4,6 (табл. 4).
Таблица 4 - Биоэнергетическая оценка выращивания культур при основной обработке и прямом посеве, 2018 г.
Культуры Обработки Средняя урожайно сть, т/га Валовой выход энергии 1 га, МДж Затраты совокупной энергии на 1 га, МДж КЭЭ
Яровая пшеница Отвальная 0,7 13643 10435 1,31
Безотвальная 0,9 17541 9706 1,81
Поверхностная 0,5 9745 8585 1,14
Прямой посев 1,2 23388 6958 3,36
Яровой ячмень Отвальная 1,6 30608 10814 2,83
Безотвальная 1,8 34434 10088 3,41
Поверхностная 1,4 36782 8967 2,98
Прямой посев 1,6 30608 6576 4,65
НСР05 0,05 0,13
Заключение. Таким образом, по первому году изучения системы прямого посева получены как положительные результаты, так и выявлены отдельные недостатки, которые необходимо изучать и устранять. Технология прямого посева показала потенциал для накопления осенне-зимних осадков, усвоения продуктивной влаги и предотвратила промерзание почвы. Микробиологическая активность почвы наблюдалась высокая, особенно в местах с равномерным покрытием растительными остатками, несмотря на неблагоприятные условия весенне-летнего периода исследования. Коэффициент экономической эффективности на всех культурах опыта имел высокие показатели, что свидетельствует о хорошей продуктивности и рентабельности технологии прямого посева в 2018 году.
Литература
1. Болдырь Д.А., Протопопов В.М., Селиванова В.Ю. Эффективность энергосберегающих обработок почвы в парозерновом севообороте в условиях Нижнего Поволжья //Научно-агрономический журнал. 2017. № 2 (101). С. 4-6.
2. Дридигер В.К. Технология No-till и допускаемые при её освоении ошибки //Сельскохозяйственный журнал. 2018. №1(11). С. 11-22
3. Дридигер В.К. Методические подходы к изучению систем земледелия без обработки почвы // Земледелие. 2014. № 7. С. 24-26
4. Дридигер В.К. Ошибки при освоении технологии No-till //Земледелие. 2016. № 3. С. 5-9.
5. Региональная адаптивно-ландшафтная система земледелия Нижнего Поволжья / Беляков А.М. [и др.] Волгоград. 2012. 202 с.
6. Селиванова В.Ю. Влагообеспеченность яровых культур в севообороте с различными обработками почвы в сухостепной зоне Нижнего Поволжья //Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2018. № 1 (49). С. 154-161.
Солонкин А.В., доктор сельскохозяйственных наук, директор Нижне-Волжского НИИ сельского хозяйства - филиала ФНЦ агроэкологии РАН, Российская Федерация, 403013, Волгоградская область, Городищенский район, пос. Областной сельскохозяйственной опытной станции, ул. Центральная 12. E-mail: niiskh@mail.ru
Болдырь Д.А., кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории земледелия и защиты растений Нижне-Волжского НИИ сельского хозяйства -филиала ФНЦ агроэкологии РАН, Российская Федерация, 403013, Волгоградская область, Городищенский район, пос. Областной сельскохозяйственной опытной станции, ул. Центральная 12. E-mail: niiskh@mail.ru
Селиванова В.Ю., соискатель, научный сотрудник лаборатории земледелия и защиты растений Нижне-Волжского НИИ сельского хозяйства - филиала ФНЦ агроэкологии РАН, Российская Федерация, 403013, Волгоградская область, Городищенский район, пос. Областной сельскохозяйственной опытной станции, ул. Центральная 12. E-mail: niiskh@mail.ru
Solonkin A.V., Doctor of Agricultural Sciences, Director of the Lower Volga Research Institute of Agriculture - branch of the Federal Scientifical Center for Agroecology of RAN, Russian Federation, 403013, Volgograd Region, Gorodishchensky District, settlement of the Regional agricultural experimental station, Central street 12. E-mail: niiskh@mail.ru
Boldyr' D. A., Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher of the laboratory of plants cultivation and protection of the Lower Volga Agricultural Research Institute - branch of the Federal Scientific Center for Agroecology of RAN (Russian Academy of Sciences), Russian Federation, 403013, Volgograd Region, Gorodishchenskiy District, village of Regional agricultural experimental station, Central street 12. E-mail: niiskh@mail.ru
Selivanova V. Yu., Applicant, Researcher of the laboratory of agriculture and plant protection of the Lower Volga Research Institute of Agriculture - branch of the Federal Scientifical Center for Agroecology of RAN, Russian Federation, 403013, Volgograd Region, Gorodishchensky District, settlement of the Regional agricultural experimental station, Central street 12. E-mail: niiskh@mail.ru
