CC BY
13
Научная статья
УДК 633.11«324»: 631.51
doi: 10.37670/2073-0853-2021-91-5-27-31
Применение способа основной обработки почвы при возделывании озимой пшеницы в условиях чернозёмных эрозионно-опасных склоновых земель
Марина Ивановна Рычкова, Екатерина Николаевна Нежинская, Анна Владимировна Мищенко
Федеральный Ростовский аграрный научный центр
Аннотация. Исследование проведено с целью определения способа основной обработки почвы, предшественника и фона удобрений для решения проблемы защиты эрозионных склоновых земель при выращивании озимой пшеницы. Установлено, что лучшим способом основной обработки почвы для возделывания озимой пшеницы в условиях чернозёмных эрозионно-опасных склоновых земель является чизелевание. В качестве предшествующих культур хорошо зарекомендовали себя чистый пар и соя. Самой эффективной системой применения минеральных удобрений является N84P30K48. Все элементы технологии возделывания озимой пшеницы способствовали получению наименьшего стока 15,7 мм, смыва почвы -4,9 т/га, коэффициента подверженности эрозионным процессам - 1,4, наибольших показателей урожайности порядка 3,84 - 4,62 т/га, прибавки от удобрений - 1,26 - 1,48 т/га и окупаемости 1 кг внесённых удобрений прибавкой урожайности - 7,8 - 9,1 кг/кг. В условиях эрозионно-опасного склона на чернозёмах обыкновенных Ростовской области целесообразно возделывать пшеницу озимую по предшествующим культурам - чистому пару и сое при чизельном способе основной обработки почвы и внесении фоном удобрений N84P30K48. Рассмотренная технология способствовала сокращению стока на 13,7 %, смыва почвы и коэффициента подверженности эрозионным процессам в - 1,2 раза в сравнении со вспашкой. При этом была получена наибольшая урожайность - 3,40 - 4,62 т/га, прибавка от удобрений составила 0,96 - 1,48 т/га, окупаемость - 7,8 - 9,1 кг/кг
Ключевые слова: озимая пшеница, эрозионно-опасный склон, способ основной обработки, предшественник, уровень минерального питания, сток, смыв, плотность, урожайность.
Для цитирования: Рычкова М.И., Нежинская Е.Н., Мищенко А.В. Применение способа основной обработки почвы при возделывании озимой пшеницы в условиях чернозёмных эрозионно-опасных склоновых земель // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 5 (91). С. 27 - 31. doi: 10.37670/2073-0853-2021 -91 -5-27-31.
Original article
Application of the method of basic tillage when cultivating winter wheat in the conditions of chernozem erosion-dangerous slope lands
Marina I. Rychkova, Ekaterina N. Nezhinskaya, Anna V. Mishchenko
Federal Rostov Agricultural Research Centre
Abstract. The study was carried out in order to determine the method of the main soil cultivation, the precursor and the background of fertilizers to solve the problem of protecting erosional slope lands when growing winter wheat. It has been established that the best way of the main soil cultivation for the cultivation of winter wheat in the conditions of chernozem erosion-hazardous slope lands is chisel-growing. Clean fallow and soybeans have worked well as precursors. The most effective system of application - mineral fertilizers is N84P30K48. All elements of the winter wheat cultivation technology contributed to obtaining the smallest runoff 15.7 mm, soil washout - 4.9 t/ha, the coefficient of susceptibility to erosion processes - 1.4, the highest yield indicators of the order of 3.84 - 4.62 t/ha, the increase from fertilizers - 1.26 - 1.48 t/ha and payback of 1 kg of applied fertilizers by an increase in yield - 7.8 - 9.1 kg/kg. In the conditions of an erosion-dangerous slope on ordinary chernozems of the Rostov region, it is advisable to cultivate winter wheat according to the previous crops - pure fallow and soybeans with the chisel method of the main soil cultivation and the application of fertilizers N84P30K48 in the background. The considered technology contributed to the reduction of runoff by 13.7 %, soil washout and the coefficient of susceptibility to erosion processes by 1.2 times in comparison with plowing. At the same time, the highest yield was obtained - 3.40 - 4.62 t/ha, the increase from fertilizers was 0.96 - 1.48 t/ha, payback - 7.8 - 9.1 kg/kg.
Keywords: winter wheat, erosion-hazardous slope, method of main processing, precursor, level of mineral nutrition, runoff, flushing, density, yield.
For citation: Rychkova M.I., Nezhinskaya E.N., Mishchenko A.V. Application of the method of basic tillage when cultivating winter wheat in the conditions of chernozem erosion-dangerous slope lands. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 91(5): 27 - 31. (In Russ.). doi: 10.37670/2073-0853-2021-91-5-27-31.
Почвы, которые систематически подвергаются механической обработке, оказываются наиболее уязвимыми к эрозионным процессам. Поэтому одной из актуальных проблем в земледелии явля-
ется разработка мер преодоления антропогенной деградации почв и почвенного покрова.
Озимая пшеница в силу своих биологических особенностей имеет хорошую приспособленность
к условиям неустойчивого увлажнения и остаётся основной зерновой культурой, возделываемой в Ростовской области. Однако известно, что урожай озимой пшеницы из-за действия неблагоприятных факторов, связанных с эрозионными процессами, уменьшается на почвах слабосмытых в среднем на 20 %, на среднесмытых - на 40 %, на силь-носмытых - на 60 % [1].
Анализ накопленного опыта показывает, что значительным резервом увеличения производства зерна является обоснованный выбор системы обработки почвы [2 - 6].
Реальные данные, полученные в результате длительных экспериментов, незаменимы, так как многие существующие модели и прогнозы могут быть подтверждены только путём непрерывного сбора данных в изменяющихся почвенно-климатических условиях. В этих условиях для увеличения производства зерна большое значение имеет строгое соблюдение всех технологических процессов, начиная с выбора предшественника, способа основной обработки почвы, применения удобрений и т.д. [7, 8].
Поэтому задача определения способа основной обработки почвы, предшественника и фона удобрений, которые направлены на решение проблемы защиты эрозионных склоновых земель при последующем выращивании пшеницы озимой, остаётся актуальной. Цель исследования: установить влияние различных способов основной обработки почвы, предшественника, уровня минерального питания на сток и смыв, плотность сложения обыкновенных чернозёмных почв, а также урожайность пшеницы озимой на склоне эрозионно опасном.
Материал и методы. В 2017 - 2020 гг. В условиях опытного участка нами были проведены исследования на склоне юго-восточной экспозиции балки Большой Лог в Аксайском районе Ростовской области в системе контурно-полосной организации территории. Почва опытного участка - чернозёмы обыкновенные среднеэродированные; по гранулометрическому составу относятся к тяжелосуглинистым на лёссовидном суглинке; реакция почвенного раствора близка к нейтральной.
Содержание гумуса в пахотном слое почвы -3,8 %, общего азота - 0,14 - 0,16 %, подвижных форм фосфора в почве - 15,7 - 18,2 мг/кг, обменного калия - 282 - 337 мг/кг.
Крутизна эрозионно-опасного склона составляет до 3,5 - 4,0°.
В районе проведения опытов климат умеренно-континентальный. Суммарное количество активных температур составляет 3210 - 3400 °С. Многолетние осадки составляют в сумме в среднем 492 мм в год. [9, 10].
Высевали районированный в Ростовской области сорт озимой пшеницы Донская лира.
Технология выращивания - общепринятая для области [11]. Озимую пшеницу высевали после чистого пара, озимой пшеницы, сои, кукурузы на зерно. Схема опыта включала отвальный и чизельный способы основной обработки почвы. Вспашку осуществляли плугом ПС-3+1 на глубину 25 - 27 см, чизелевание - плугом ПС-3+1 на глубину 25 - 27 см.
Удобрения вносили по схеме: «0» - без применения удобрений (естественное плодородие); «1» - первый уровень применения удобрений -^6Р24К30 (100 кг д.в. на 1 га севооборотной площади); «2» - второй уровень применения удобрений - ^4Р30^8 (162 кг д.в. на 1 га севооборотной площади).
Определение смыва и размыва почвы проводили измерением объёма водороин методом Дьякова [12]. Сток воды определяли методом микроплощадок [13, 14], плотность сложения почвы в слое 0 - 10, 10 - 20, 20 - 30 см и математическую обработку аналитических и урожайных данных - по Б.А. Доспехову [15, 16].
Результаты исследования. За вегетационный период 2017/18 гидротермический коэффициент (ГТК) составлял 0,7 и характеризовался как засушливый (табл. 1) [17].
За сентябрь - июль суммарное количество осадков составляло 163,4 мм - 37 % нормы, тогда как за октябрь - ноябрь - 44,7 - 47,2 мм, что было на 13,8 и 21,0 % больше нормы. За период весенней вегетации - полной спелости выпало на 157,4 мм меньше среднемноголетних данных. В апреле осадков выпало всего 7 мм по сравнению со среднемноголетней величиной 35 мм.
1. Гидротермический коэффициент вегетационного периода озимой пшеницы
Хозяйственный год Сумма осадков, мм Сумма температур, °С ГТК
2017/18 163,4 2295,2 0,7
2018/19 248,1 2758,2 0,9
2019/20 170,9 3085,3 0,5
Среднесуточная температура воздуха за период вегетации составляла 2295,2 °С, или 79,3 % нормы. В засушливый вегетационный период 2018/19 г. ГТК = 0,9, осадки составили 248,1 мм, а среднесуточная температура воздуха была на 26,3 % больше среднемноголетней, составив 2758,2 °С.
В весенние месяцы - апрель - май осадков выпало больше нормы на 16,0 и 55,3 % - 44,7 и 47,2 мм. В июне - 16,2 мм по сравнению со среднемноголетней величиной 61 мм.
В среднем за крайне засушливый период вегетации 2019/20 г. при ГТК 0,5 произошло увеличение среднесуточной температуры воздуха
на 6,6 % в сравнении со среднемноголетней, в то время как осадков накопилось на 88,1 мм меньше: в апреле - всего 14 мм, в июне - 21 мм, в мае - 51,2 мм, в июле - 34,6 мм.
В целом погодные условия в годы проведения исследования были удовлетворительными для возделывания озимой пшеницы.
По результатам наблюдений водная эрозия почв проявлялась после весеннего снеготаяния, летних ливней и изменялась в зависимости от способа основной обработки почвы (табл. 2). В среднем за годы исследования сток талых вод на чернозёмах обыкновенных при отвальном способе обработке почвы составил 18,2 т/га. Проведение чизелевания позволило сократить сток по сравнению с контролем на 13,7 %.
2. Смыв почвы, сток в зависимости от способа основной обработки почвы
Способ обработки почвы Сток, мм Смыв, т/га Коэффициент подверженности эрозионным процессам
Отвальная 18,2 6,0 1,7
Чизельная 15,7 4,9 1,4
Величина смыва почвы достигла также больших размеров при вспашке, где вынос почвы увеличился в 1,2 раза.
Коэффициент эрозионной опасности при отвальном способе обработке почвы превзошёл предельно допустимый в 1,7 раза, при чизеле -лишь в 1,4 раза.
В годы исследования величина плотности почвы увеличивалась по мере углубления обрабатываемого слоя, которым, исходя из традиционной технологии обработки, считается слой почвы 0 - 30 см. Наблюдения за динамикой плотности сложения почвы показали, что при посеве по горизонтам 0 - 10 и 10 - 20 см она исчислялась в зависимости от способа основной обработки почвы в 1,02 - 1,09 г/см3, в слое почвы 20 - 30 см - 1,11 - 1,16 г/см3 (табл. 3).
С наступлением периода от возобновления весенней вегетации и до уборки озимой пшеницы необходимо отметить последующую тенденцию увеличения плотности почвы, что объясняется уменьшением её влажности. В возобновление весенней вегетации при осуществлении отвальной и чизельной обработок почвы данный показатель в слое 0 - 30 см увеличился на 0,02 - 0,06 г / см3, тогда как при уборке - на 0,05 - 0,11 г/см3. Если при посеве отвальная обработка почвы характеризовалась менее плотным сложением, то при уборке заметно разуплотнение слоев при чизеле. В целом на вариантах опыта показатели плотности почвы пахотного слоя находились в оптимальных пределах для роста и развития растений озимой пшеницы, не превышая 1,26 г/см3.
3. Плотность сложения почвы в посевах озимой пшеницы в зависимости от способа основной обработки почвы, г/см3
Предшественник Способ обработки Слой почвы, см
0 - 10 10 -20 20 - 30 0 - 30
Посев
Чистый пар О 1,02 1,08 1,11 1,07
Ч 1,05 1,09 1,16 1,10
Озимая пшеница О 1,04 1,13 1,17 1,11
Ч 1,07 1,15 1,18 1,13
Кукуруза О 1,03 1,14 1,18 1,12
Ч 1,07 1,17 1,21 1,15
Соя О 1,04 1,09 1,13 1,09
Ч 1,06 1,11 1,16 1,11
Возобновление весенней вегетации
Чистый пар О 1,04 1,10 1,17 1,11
Ч 1,06 1,13 1,18 1,12
Озимая пшеница О 1,10 1,18 1,23 1,17
Ч 1,08 1,15 1,21 1,15
Кукуруза О 1,10 1,16 1,23 1,16
Ч 1,13 1,18 1,20 1,17
Соя О 1,07 1,15 1,16 1,13
Ч 1,08 1,13 1,18 1,13
Полная спелость
Чистый пар О 1,10 1,13 1,22 1,15
Ч 1,11 1,15 1,20 1,15
Озимая пшеница О 1,19 1,21 1,24 1,21
Ч 1,17 1,19 1,22 1,19
Кукуруза О 1,19 1,22 1,26 1,22
Ч 1,18 1,21 1,24 1,21
Соя О 1,16 1,18 1,22 1,19
Ч 1,14 1,17 1,21 1,17
Примечание: О - отвальный, Ч - чизельный способы обработки почвы.
Плотность почвы по чистому пару при посеве составляла по слоям от 1,02 до 1,11 г/см3 при вспашке до 1,05 - 1,16 г/см3 - при чизелевании, тогда как при уборке - от 1,10 до 1,22 г/см3 и от 1,11 до 1,20 г/см3 соответственно. По непаровому предшественнику по сое по этому показателю варианты приближались к чистому пару и достигали по периодам 1,13 - 1,16; 1,16 - 1,18 и
1.21 - 1,22 г/см3.
В вариантах размещения озимой пшеницы после озимой пшеницы в период возобновления весенней вегетации и полной спелости почва уплотнилась в зависимости от обработки от 1,08 - 1,10 до 1,21 - 1,23 г/см3 и от 1,17 - 1,19 до
1.22 - 1,24 г/см3 соответственно.
Плотность по слоям почвы по предшественнику - кукурузе на зерно после действия предпосевной обработки почвы при вспашке равнялась 1,03 - 1,18 г/см3. При чизелевании она была незначительно выше, чем при традиционной обработке, - 1,07 - 1,21 г/см3. В период возобновления весенней вегетации отмечалось некоторое повышение объёмной массы до 1,10 - 1,23 г/см3
4. Урожайность озимой пшеницы, т/га
Предшественник Обработка почвы Урожайность, т/га Прибавка урожайности от удобрений, т/га Окупаемость 1 кг удобрений прибавкой урожая, кг д.в
фон питания ^6Р24К30 ^4Р30К48 100 162
0 1 2
Чистый пар О 3,90 4,47 0,89 1,46 8,9 9,0
Ч 3,14 4,01 4,62 0,87 1,48 8,7 9,1
Озимая пшеница О 2,09 2,67 3,24 0,58 1,15 5,8 7,1
Ч 2,22 2,92 3,40 0,70 1,18 7,0 7,3
Соя О 2,51 3,20 3,61 0,69 1,10 6,9 6,8
Ч 2,58 3,33 3,84 0,75 1,26 7,5 7,8
Кукуруза О 2,46 2,99 3,39 0,53 0,93 5,3 5,7
Ч 2,52 3,10 3,48 0,58 0,96 5,8 5,9
НСР05 в зависимости от способа основной обработки почвы 0,29; предшественника - 0,32; уровня минерального питания 0,37 т/га
соответственно. В фазу полной спелости зафиксирована плотность по вспашке 1,19 - 1,26 г/см3, что по сравнению с чизелеванием было больше на 0,01 - 0,02 г/см3.
В среднем за годы исследования наибольшая урожайность озимой пшеницы - 3,14 т/га в вариантах опыта без внесения удобрений формировалась при чизельном способе обработке почвы по предшественнику чистый пар. На контроле без удобрений она была ниже -3,01 т/ га (табл. 4).
В зависимости от способа обработки почвы по предшествующей культуре - сое урожайность озимой пшеницы была получена 2,51 - 2,58 т/га. Предшественник озимая пшеница способствовал получению меньшего урожая - порядка 2,09 - 2,22 т/га. Предшествующая культура кукуруза на зерно снизила урожайность до 2,46 т/га при вспашке, что было на 2,0 % меньше, чем при чизельном способе обработке.
На урожайность зерна озимой пшеницы оказали влияние установленные уровни минерального питания. На фоне ^бР24^0 контрольного варианта по чистому пару урожайность составляла 3,90 т/га, прибавка урожайности к контролю - 0,89 т/га.
Применение чизельной обработки позволило получить урожайность 4,01 т/га и прибавку от удобрений 0,87 т/га. После сои прибавка составляла 0,69 и 0,75 т/га, после озимой пшеницы -0,58 и 0,70 т/га соответственно. Минимальная отзывчивость на удобрения на 1-м уровне минерального питания отмечалась на озимой пшенице после кукурузы на зерно, где на 1 кг д.в. при вспашке получена прибавка 0,53 т/га, при чизелевании - 0,58 т/га.
Наиболее существенная отзывчивость отмечена при фоне удобрений ^4Р30^8. Урожайность в среднем озимой пшеницы по чистому пару при отвальном способе обработке почвы составляла 4,47 т/га и прибавка - 1,46 т/га зерна. Чизелевание по предшественнику чистый пар обеспечило наи-
большую урожайность 4,62 т/га и прибавку 1,48 т/га. По сое прибавка составляла 1,10 и 1,26 т/га.
Наименьшая урожайность 3,39 т/га на контроле и 3,48 т/га - при чизелевании и прибавки от удобрений - 0,93 и 0,96 т/га были получены по предшественнику - кукурузе.
Окупаемость от удобрений прибавкой урожайности при внесении ^бР24^0 по предшественнику чистый пар в зависимости от обработки почвы составила 8,7 - 8,9 кг/кг.
По непаровым предшественникам наибольшим этот показатель отмечен по сое при чи-зелевании - 7,5 кг/кг, что на 0,6 кг/кг меньше, чем при вспашке. По предшественнику озимая пшеница окупаемость уменьшилась в 1,2 - 1,5 раза. Самой низкой 5,3 кг/кг она была по кукурузе на зерно при вспашке.
Повышенная норма^4Р30К48 способствовала увеличению окупаемости по всем способам обработки и предшественникам на 1,1 - 35,9 %.
Вывод. В условиях эрозионно-опасного склона чернозёмов обыкновенных Ростовской области чизельный способ основной обработки почвы способствует предотвращению эрозионных процессов. При этом сток сокращается на 13,7 %, смыв почвы и коэффициент подверженности эрозионным процессам - в 1,2 раза в сравнении с традиционной обработкой почвы.
При совокупном применении чизелевания и внесении минеральных удобрений нормой ^4Р30К48 урожайность озимой пшеницы и прибавка от удобрений были наибольшими -3,40 - 4,62 т/га и 0,96 - 1,48 т/га соответственно.
Из предшествующих культур хорошо зарекомендовали себя чистый пар и соя: окупаемость 1 кг внесённых удобрений прибавкой урожайности составила 9,1 и 7,8 кг/кг.
Литература
1. Степанов В.И., Бараников А.И., Алабушев В.А. Совершенствование технологии выращивания зерновых культур: сборник научных трудов. п. Персиановский: Донской ГАУ, 2001. С. 3 - 60.
2. Рычкова М.И., Нежинская Е.Н., Тарадин С.А. Влияние способа основной обработки почвы и предшественника озимой пшеницы на агрофизические, водные свойства почвы и урожайность в условиях эрозионно-опасного склона // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 2 (88). С. 28 - 32.
3. Effects of tillage practices on water consumption and grain yield of driland winter wheat under different precipitation distribution in the Loess plateau of China / L. Xue, S. Khan, M. Sun et al. // Tillage Research. 2019; 191: 66 -74.
4. Long-term tillage on yield and water use of grain sorghum and winter wheat / A.J. Schlegel, Y. Assefa, C.R. Thompson et al. // Agronomy Journal. 2018; 110(1): 269 - 280.
5. Hernanz J.L., Giron V.S., Cerisola C. Long-term energy use and economic evaluation of three tillage systems for cereal and legume production in Central Spain // Soil Tillage Research. 1995; 35 (4): 183 - 198.
6. Кузыченко Ю.А. Оценка систем основной обработки почвы по обобщённому показателю в зоне Центрального Предкавказья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 2 (76). С. 27 - 30.
7. Рычкова М.И., Ильинская И.Н. Влияние способа основной обработки почвы и уровня минеральных удобрений на водный режим почв и урожайность озимой пшеницы в условиях эрозионно опасного склона // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 2 (76). С. 58 - 61.
8. Бакаева Ю.Н., Васильев И.В., Долматов А.П. Способ обработки почвы как главный фактор формирования
урожая яровой пшеницы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 2 (82). С. 43 - 47.
9. Методические указания по составлению агро-ландшафтной организации территории и систем земледелия с комплексом противоэрозионных мероприятий /
B.П. Ермоленко [и др.]. п. Рассвет, 2001. 213 с.
10. Рычкова М.И., Ильинская И.Н. Оптимизация основной обработки почвы при возделывании ярового ячменя на эрозионно-опасных склонах Ростовской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 3 (71). С. 74 -77.
11. Зональные системы земледелия Ростовской области (на период 2013 -2020 гг.) / А.П. Авдеенко, Е.В. Петров, К.С. Степанов [и др.]; М-во сел. хоз-ва и продовольствия Рост. обл. Ростов-на-Дону, 2012. 233 с.
12. Дьяков В.Н. Совершенствование метода учёта смыва почв по водороинам // Почвоведение. 1984. № 3.
C. 146 - 148.
13. Сахаров В.М. Изучение эрозионных процессов в лабораторных и полевых условиях // Методы исследований водной эрозии почв. Кишинев, 1976. С. 197 -208.
14. Методические рекомендации по учёту поверхностного стока и смыва почвы при изучении водной эрозии. Л.: Гидрометеоиздат. 1975. 88 с.
15. Доспехов Б.А., Васильев, И.П., Туликов А.М. Практикум по земледелию: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений. М.: Колос, 1987. 384 с.
16. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследования): 6-е изд. М.: ИД Альянс, 2011. 352 с.
17. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 251 с.
Марина Ивановна Рычкова, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник. ФГБНУ «Федеральный Ростовский аграрный научный центр». Россия, 346735, Ростовская область, Аксайский р-н, пос. Рассвет, ул. Институтская, 1, [email protected]
Екатерина Николаевна Нежинская, младший научный сотрудник. ФГБНУ «Федеральный Ростовский аграрный научный центр». Россия, 346735, Ростовская область, Аксайский р-н, пос. Рассвет, ул. Институтская, 1, [email protected]
Анна Владимировна Мищенко, младший научный сотрудник. ФГБНУ «Федеральный Ростовский аграрный научный центр». Россия, 346735, Ростовская область, Аксайский р-н, пос. Рассвет, ул. Институтская, 1, [email protected]
Marina I. Rychkova, Сandidate of Agriculture, senior researcher. Federal Rostov Agricultural Research Centre. 1, Institutskaya St., p. Rassvet, Aksai district, Rostov region, 346735, Russia, [email protected]
Ekaterina N. Nezhinskaya, Junior researcher. Federal Rostov Agricultural Research Centre. 1, Institutskaya St., p. Rassvet, Aksai district, Rostov region, 346735, Russia, [email protected]
Anna V. Mishchenko, Junior researcher, Federal Rostov Agricultural Research Centre. 1, Institutskaya St., p. Rassvet, Aksai district, Rostov region, 346735, Russia, [email protected]
-Ф-
