CC BY
11
DOI 10.25930/2687-1254/006.5.14.2021 УДК 631.531.041:631.582(571.1)
ПРИМЕНЕНИЕ МИНИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ПРЯМОГО ПОСЕВА В ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТАХ ЮЖНОГО ЗАУРАЛЬЯ
А.А. Агеев, Ю.Б. Анисимов, Е.Л. Калюжина
Представлены результаты многолетних исследований в полевых севооборотах (2013-2020 гг.) по изучению влияния минимальных технологий и прямого посева на агрофизические и агрохимические свойства почвы, поступление растительных остатков, продуктивность севооборотов и экономическую эффективность производства зерна на черноземе выщелоченном Южного Зауралья. Изучали три технологии возделывания в трех полевых севооборотах с уровнем насыщения зерновыми культурами 67100% в сравнении с традиционной технологией. Прямой посев в необработанную почву с оставлением мульчи растительных остатков способствовал лучшему сохранению влаги ко времени посева. Снижение интенсивности обработки почвы вплоть до ее исключения в севообороте характеризуется оптимальной плотностью сложения, стабильной микробиологической активностью почвы, компенсирующим эффектом минеральных удобрений в режиме азотного питании зерновых культур. Установлено, что культуры плодосменного севооборота накапливают растительной мульчи в среднем 3,8 т/га в год или на 28,9% больше, чем в зернопаровом севообороте. Засоренность посевов полевых культур по различным технологиям, включая минимальную и прямой посев, была ниже порога вредоносности по удельной массе сорняков в фитоценозе. Технология возделывания, основанная на мелкой плоскорезной обработке почвы (минимальная), оказалась равноценной по уровню рентабельности традиционной отвальной технологии. Технология без обработки почвы (прямой посев) в полевых севооборотах с различным насыщением зерновыми культурами обеспечивала сбор зерновых единиц 2,0-2,13 т с 1 га севооборотной площади, с максимальным уровнем рентабельности 157% в системе четырехпольного плодосменного севооборота. При переходе на минимальную обработку почвы и тем более на прямой посев главным условием получения качественного зерна яровой пшеницы является обеспечение оптимального режима питания за счет применения минеральных удобрений. На основании проведенных исследований в условиях ресурсосбережения для получения устойчивой продуктивности пашни, экономической эффективности производства зерна надлежащего качества предлагается минимальная технология возделывания с применением средств защиты от вредных объектов, внесения азотно-фосфорных удобрений в системе плодосменного севооборота.
Ключевые слова: технология, зерновые культуры, севооборот, минимизация обработки почвы, прямой посев, плотность почвы, растительные остатки, урожайность, рентабельность.
APPLICATION OF MINIMAL TECHNOLOGIES AND DIRECT SOWING IN THE FIELD CROP ROTATIONS OF THE SOUTHERN TRANS-URALS
A.A. Ageev, Yu.B. Anisimov, E.L. Kalyuzhina
The article presents the results of multi-year research in field crop rotations (20132020). It dwells upon the influence of minimum technologies and direct sowing on the ag-
rophysical and agrochemical properties of the soil, the intake of plant residues, the productivity of crop rotations and the economical efficiency of grain production on leached chernozem in the Southern Trans-Urals. Three cultivation technologies were studied during three crop rotations with density level of 67-100% with grain crops in comparison with traditional technology. Direct sowing into the uncultivated soil with leaving the mulch of plant residues contributed to the best preservation of the moisture by the time of sowing. The decrease in the intensity of the soil cultivation down to its rejection in the crop rotation is characterized by an optimal bulk density, stable microbiological activity of soil, compensation effect of mineral fertilizers in the nitrogen nutrition of grain crops. It has been established that the crops of crop rotation accumulate plant mulch on average 3.8 t/ha per year or 28.9% more than in fallow rotation. Weed infestation of crops on various technologies, including minimal and direct sowing, was below the threshold harmfulness according to the specific mass of the weeds in plant formation. The cultivation technology, based on the surface tillage (minimum) turned out to be equal in terms of the level of profitability of the traditional moldboard plowing technology. The technology without soil cultivation (direct sowing) in field crop rotations with various crop density provided grain units of 2.0-2.13 tons from 1 hectare of rotation area, with a maximum level of profitability of 157% in the system of four-field crop rotation. When moving to minimal soil cultivation and especially to direct sowing, the main condition for obtaining high-quality grains of spring wheat is to ensure the optimal nutritional regime due to the use of mineral fertilizers. Based on the research conducted under the conditions of efficient use of resources to obtain sustainable yield of arable land, production efficiency of proper grain quality, the minimum cultivation technology is offered using means of protection against harmful objects, the application of nitrogen-phosphoric fertilizers in the system of crop rotation.
Key words: technology, grain crops, crop rotation, minimization of soil cultivation, direct sowing, soil density, plant residues, yield, profitability.
Введение. Минимизация обработки почвы и применение прямого посева становятся наиболее востребованными в земледелии России. Решение проблемы эффективности обработки почвы в направлении ресурсосбережения и повышения производительности успешно достигается в передовой практике, где оно ведется в большом масштабе. В научном плане, среди исследователей новых технологических приемов, в частности прямого посева, характеристика неоднозначна. К подобным технологиям относится возделывание сельскохозяйственных культур по технологии прямого посева или No-till, когда в течение длительного периода (не менее четырех лет) почва не обрабатывается, на ее поверхности сохраняются растительные остатки до полного их разложения [1]. Задача современных исследований заключается в выявлении закономерностей влияния минимизации обработки почвы под различные культуры и отказа от нее на свойства и режимы почв, функционирование агроценозов и обоснование оптимальных вариантов систем обработки применительно к различным условиям ведения земледелия. Мульчирующие обработки почвы, особенно нулевая, имеют существенное преимущество, поскольку способствуют предотвращению деградации почв [2]. Экономические преимущества минимальной и нулевой систем обработки почвы делают их перспективными для освоения на черноземных почвах [3]. Основным направлением повышения урожайности зерновых культур и стабилизации производства зерна является совершенствование рекомендованных научными учреждениями технологий возделывания с использованием ресурсосберегающих и почвозащитных систем обработки
почвы.
Цель исследований - определить эффективность технологии возделывания сельскохозяйственных культур на фоне применения минимизации обработки почвы и системы прямого посева (No-till).
Материал и методы исследований. Исследования проводили в стационарном полевом опыте ФГБНУ «Челябинский НИИСХ» в 2013-2021 гг. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный маломощный среднесуглинистый, имеющий реакцию среды, близкую к нейтральной (рН = 5,6), средние запасы подвижного фосфора и содержание гумуса 6,9-7,3 %.
Четыре технологии возделывания зерновых культур базировались на основе применяемых систем обработки почвы [4]: отвальная (контроль) - вспашка, комбинированная - сочетание безотвальной обработки и вспашки раз за ротацию севооборота, минимальная (плоскорезная) и нулевая. Технологии испытывали в трех полевых севооборотах со следующим чередованием культур: зернопаровом - пар - яровая пшеница - горох - яровой ячмень, плодосменном - яровой рапс - яровая пшеница - горох - яровая пшеница, зернопаротравяном - пар -озимая рожь - горох - яровая пшеница - однолетние травы (горохо-овсяная смесь) - яровой ячмень с насыщением зерновыми культурами от 67 до 100%.
Система удобрений в опыте предусматривала внесение на 1 га севооборотной площади N20-30P20-35 с распределением под отдельные культуры в зависимости от технологии их возделывания и размещения в севообороте. В системе прямого посева дополнительно применяли 15 кг/га д.в. азота. Общая площадь элементарной делянки со-22
ставила 700 м , учетная - 124 м , повторность опыта четырехкратная, размещение вариантов рендомизированное. Посев культур проводился дисковой сеялкой СС-6 со специальным приспособлением (турбодиски) для прямого посева. Регулирование сорной растительности, вредителей и проявляющихся болезней осуществляли с помощью опрыскивания посевов соответствующими пестицидами.
Погодные условия в годы проведения исследования были различными. Наиболее благоприятными вегетационными периодами являлись: 2013 г. с ГТК = 1,5 и превышением осадков за май - сентябрь на 38,3%, 2014 г. с ГТК = 1,5 с июльским максимумом осадков с превышением в 2,1 раза, 2015 г. (переувлажненный) с ГТК = 1,7 и обилием выпадения осадков в 3,3 раза выше нормы. Условия 2016, 2017 и 2018 гг. оказались близкими к среднемноголетним нормам с ГТК 1,1-1,3. Условия 2019 и 2020 гг. сложились неблагоприятными с майской и июньской засухами, сильным переувлажнением в августе и сентябре, в целом с ГТК = 1,2.
В исследовании использовались общепринятые методики по определению агрофизических свойств и агрохимических показателей почвы, засоренности посевов и учета урожайности культур [5, 6]. Экономическую эффективность изучаемых технологических систем обработки почвы и посева определяли расчетно-нормативным методом и в соответствии с методикой по экономической оценке технологий.
Результаты исследований и их обсуждение. В технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, особенно без обработки почвы, важную роль играет количество растительных остатков на поверхности почвы [7]. В наших опытах больше всего растительной мульчи предшествующих культур в среднем по всем способам обработки почвы накапливается и сохраняется в четырехпольном плодосменном севообороте - 3,8 т/га (таблица 1).
№58(14), 2021
Таблица 1 - Влияние технологии возделывания на поступление растительных остатков _в полевых севооборотах, т/га, (среднее за 2013-2020 гг.)_
Технология
Севооборот отвальная комбинированная минимальная без обработки Среднее
Пар-пшеница-горох-ячмень 3,1 2,7 2,6 2,5 2,7
Рапс-пшеница-горох-пшеница 4,1 4,0 3,6 3,6 3,8
Пар - рожь - горох - пшеница - горох + овес - ячмень 2,7 2,8 2,6 2,6 2,7
Растительные остатки в виде измельченной соломы, остающиеся на поверхности почвы, особенно в системе прямого посева, воздействуют на целый ряд водно-физических, агрохимических и биологических свойств почвы.
При одинаковом удовлетворительном содержании продуктивной влаги весной в метровом слое почвы под культурами зернопарового севооборота при всех способах основной обработки почвы, больше всего (129 мм) накапливалось по нулевой технологии без обработки почвы, что обусловлено уменьшением физического испарения влаги с поверхности почвы и лучшим ее сохранением во время вегетации культур (таблица 2).
Таблица 2 - Влияние способов основной обработки почвы на плодородие чернозема выщелоченного (среднее за 2013-2020 гг.)
Показатель
Технология продуктивная влага в слое 0-100 см, мм плотность почвы в слое 0-30 см, г/см3 нитратный азот в слое биологическая активность
0-40 см, мг/кг почвы, %
Отвальная 125 1,14 13,6 42,9
Комбинированная 122 1,14 14,7 44,1
Минимальная 121 1,14 11,7 38,3
Без обработки 129 1,15 12,7 38,6
НСР05 20,2 0,04 3,86 5,85
Плотность сложения почвы в слое 0-30 см в четырехпольном зернопаровом севообороте во время приобретения равновесного состояния находилась в оптимальном диапазоне (1,1-1,2 г/см3) для роста и развития зерновых культур. Пористость пахотного слоя соответствовала удовлетворительной оценке и составила 54-56%. Это характеризует благоприятные агрофизические свойства и устойчивость к уплотнению чернозема выщелоченного северной лесостепной зоны Челябинской области и возможность минимизации его обработки, включая отказ от ее проведения.
В нашем опыте за счет применения компенсирующей дозы азотных удобрений под культуры севооборота в целях предотвращения недостатка азота удается создать пищевой режим почвы в средней степени обеспеченности N-N0;?. Установлено, что снижение интенсивности обработки почвы в технологии возделывания от вспашки до нулевой в посеве яровой пшеницы по пару не приводило к ухудшению показателя био-
№58(14), 2021
логической активности пахотного слоя почвы.
Засоренность посевов всех возделываемых культур по различным технологиям, включая минимальную и систему прямого посева, по удельной массе сорняков в фитоценозе была ниже порога вредоносности (10%), что обеспечивалось применением баковых смесей высокоэффективных гербицидов в период вегетации и внесением глифоса-та до посева.
В среднем за восемь лет исследований наиболее устойчивое производство зерновых единиц (2,18-2,30 тыс. шт./га пашни) получено в севооборотах при комбинированной технологии, с применением безотвальной обработки почвы с сочетанием вспашки раз в ротацию севооборота. Она оказалась и наиболее рентабельной. Минимальная технология, основанная на мелкой плоскорезной обработке почвы, уступала по продуктивности севооборотов традиционной отвальной технологии, но по уровню рентабельности оказалась равноценной. Технология без обработки почвы в полевых севооборотах с различным насыщением зерновыми культурами обеспечивала сбор зерновых единиц (2,00-2,13 тыс. шт. с 1 га пашни) с максимальным уровнем рентабельности 157% в системе четырехпольного плодосменного севооборота с чередованием культур яровой рапс - яровая пшеница - горох - яровая пшеница (таблица 3).
Таблица 3 - Экономическая эффективность систем и основной обработки почвы при возделывании сельскохозяйственных культур в различных полевых севооборотах _(среднее за 2013-2020 гг.)_
Севооборот Технология Выход зерновых единиц, с 1 га Условный чистый доход, Рентабельность, %
пашни, тыс. шт. руб./ га
отвальная 2,22 10075 107
Зерно- комбинированная 2,18 10492 122
паровой минимальная 2,05 9307 108
без обработки 2,00 7709 79
отвальная 2,36 22670 202
Плодо комбинированная 2,30 22576 223
сменный минимальная 2,13 19840 191
без обработки 2,11 18245 157
отвальная 2,37 11816 128
Зерно комбинированная 2,27 11881 142
паротравяной минимальная 2,10 10682 127
без обработки 2,13 9405 98
Технология возделывания яровой пшеницы с использованием высокоурожайных сортов при размещении по лучшим предшественникам позволяет получать качественное зерно. По всем системам основной обработки почвы содержание клейковины по химическому пару составило 26,3%, яровому рапсу - 26,2% и гороху - 26,1%.
Заключение. Для получения устойчивой по годам урожайности возделываемых культур, повышения экономической эффективности производства зерна с высокими хлебопекарными качествами в северном лесостепной зоне Южного Зауралья следует применять минимальную технологию возделывания с применением средств защиты
растений от вредных объектов, внесением азотно-фосфорных удобрений в системе плодосменного севооборота.
Литература
1. Иванов А.Л., Кулинцев В.В., Дридигер В.К., Белобров В.П. Освоение технологии прямого посева на черноземах России // Сельскохозяйственный журнал, № 2 (14), 2021. С. 18-36.
2. Методические рекомендации по разработке минимальных систем обработки почвы и прямого посева / Под редакцией А.Л. Иванова и В.И.Кирюшина. - М.: ООО «Изд-во МБА», 2019. 136 с.
3. Кузина Е.В., Немцев С.Н. Итоги изучения различных систем обработки почвы в зернопаровом севообороте на черноземах Среднего Поволжья. // Сельскохозяйственный журнал, № 5 (12), 2019. С. 65-71.
4. Кирюшин В.И. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий. Методическое руководство / Под редакцией академиков РАСХН В.И. Кирюшина и А.Л. Иванова. М.: «Росинформагро-тех», 2005. 784 с.
5. Вадюнина А.Ф. Методы исследований физических свойств почв и грунтов / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А.Доспехов. - Изд. 5-е доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
7. Дридигер В.К. Состояние проведения исследований по минимизации обработки почвы и прямому посеву // Сельскохозяйственный журнал, № 5 (12), 2019. С. 8-16.
1. Ivanov A.L., Kulintsev V.V., Dridiger V.K., Belobrov V.P. Mastering the technology of direct sowing on chernozems of Russia // Agricultural journal, No. 2 (14), 2021. P. 18-36.
2. Methodological recommendations for the development of minimal systems of soil cultivation and direct sowing / Edited by A.L. Ivanova and V.I. Kiryushina. - M.: "Publishing house of MBA" LLC, 2019.136 p.
3. Kuzina E.V., Nemtsev S.N. Results of studying various systems of soil cultivation in fallow rotation on chernozems of the Middle Volga Region. // Agricultural journal, No. 5 (12), 2019. P. 65-71.
4. Kiryushin V.I. Agroecological assessment of land, design of adaptive landscape systems of farming and agricultural technologies. Methodological guidance / Edited by Academicians of the Russian Academy of Agricultural Sciences V.I. Kiryushina and A.L. Ivanova. M .: "Rosinformagrotech", 2005. 784 p.
5. Vadyunina A.F. Research methods of physical properties of soils and subsoil/ A.F. Vady-unina, Z.A. Korchagina. M .: Agropromizdat, 1986.416 p.
6. Dospekhov B.A. Field experiment method (with the basics of statistical processing of research results) / B.A. Dospekhov. - 5th edition. Revised and extended M .: Agropromizdat, 1985. 351 p.
7. Dridiger V.K. The state of research on minimizing soil cultivation and direct sowing // Agricultural journal, No. 5 (12), 2019. P. 8-16.
Агеев Анатолий Александрович, заместитель директора по научной работе ФГБНУ «Челябинский НИИСХ», кандидат сельскохозяйственных наук, 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, п. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14. Тел.: +79049726881, E-mail: [email protected]
Анисимов Юрий Борисович, заведующий лабораторией агроландшафтного земледелия ФГБНУ «Челябинский НИИСХ», кандидат сельскохозяйственных наук, 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, п. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14. Тел.: +79193122329, E-mail: [email protected]
Калюжина Елена Леонидовна, научный сотрудник лаборатории агроланд-шафтного земледелия ФГБНУ «Челябинский НИИСХ», 456404, Челябинская область, Чебаркульский район, п. Тимирязевский, ул. Чайковского, 14. Тел.: +73156871488, Email: [email protected]
Ageev Anatoly Aleksandrovich, Deputy Director for Science, FSBSI "Chelyabinsk Research Institute of Agriculture", Candidate of Agricultural Sciences, 456404, Chelyabinsk region, Chebarkulsky District, Timiryazevsky, Tchaikovskogo st., 14. Tel. + 79049726881, Email: [email protected]
Anisimov Yuri Borisovich, Head of the Agricultural Landscape Laboratory, FSBSI "Chelyabinsk Research Institute of Agriculture", Candidate of Agricultural Sciences 456404, Chelyabinsk region, Chebarkulsky District, Timiryazevsky, Tchaikovskogo st., 14. Tel. + 79193122329, E-mail: [email protected]
Kalyuzhina Elena Leonidovna, Researcher of Agricultural Landscape Laboratory, FSBSI "Chelyabinsk Research Institute of Agriculture", 456404, Chelyabinsk region, Chebarkulsky District, Timiryazevsky, Tchaikovskogo st., 14. Tel. + 73156871488, E-mail: [email protected]
