Продуктивность звена севооборота в зависимости от энергосберегающих способов обработки почвы и удобрений Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

DOI.10.244H/2225-2584-2018-10031 УДК 631.51.01: 631.82: 631.582.3

ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗВЕНА СЕВООБОРОТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И

УДОБРЕНИЙ

П.С. СЕМЕШКИНА, кандидат сельскохозяйственных наук (e-maihpolma.semeshkma@gmail.com)

А.Н. ФИЛАТОВ, кандидат сельскохозяйственных наук

Калужский научно-исследовательский институт сельского хозяйства ул. Центральная д. 2, с. Калужская опытная сельскохозяйственная станция, Перемышль-ский р-н, Калужская обл., 249142, Российская Федерация

Резюме. На серой лесной среднесуглинистой почве в условиях Калужской области изучено пять систем основной обработки почвы на фоне внесения минеральных удобрений в звене севооборота: вико-горохо-овсяная смесь - озимая пшеница -ячмень яровой. Наибольшая высота зерновых культур (79 см) к фазе восковой спелости быланавариантесотвальной вспашкой, наименьшая (75 см) при использовании прямого посева. Внесение минеральных удобрений способствовало увеличению высоты растений в среднем по звену севооборота на 8,2 %. Ежегодная вспашка обеспечила 42,2 ГДж/га обменной энергии на одно поле звена севооборота на фоне внесения минеральных удобрений из расчета на планируемый урожай культур. Это выше на 5,9 ГДж/га по сравнению с вариантом без внесения удобрений и на 4,8-10,9 ГДж/га по сравнению с вариантами, где проводилось дискование и прямой посев на данном фоне удобрений. Прямой посев (без основной обработки) обеспечил 19,5 и 20,0 ц/га зерна с выходом валовой энергии 29,6-30,0 ГДж/ га, что на 5,5-6,0 и/га и 9,2-9,6 ГДж/га ниже по сравнению с контрольным вариантом (ежегодная вспашка). Замена отвальной вспашки на 23-25 см дискованием на 10-12 см в течение трех лет (минимальная система основной обработки) в звене севооборота позволяет снизить энергозатраты на проведение основной обработки почвы на 19,4-23,9 % при незначительном снижении урожайности культур, но увеличивает засоренность посевов. Использование прямого посева при возделывании полевых культур позволяет экономить 37,9 % энергетических затрат. Однако в условиях региона, особенно, при повторном проведении прямого посева наблюдается снижение урожайности полевых культур на 28-30 %, что нивелирует положительный эффект экономии затрат.

Ключевые слова: системы обработки почвы, удобрения, урожайность, засоренность, энергозатраты.

Для цитирования: Семешкина П.С., Филатов А.Н. Продуктивность звена севооборота в зависимости от энергосберегающих способов обработки почвы и удобрений// Владимирский земледелец. 2018. №4. С. 4-7 001:10.24411/22252584-2018-10031.

Обработка почвы и удобрения являются важными агротехническими приемами в технологиях возделывания полевых культур [1]. В последние годы одним из направлений современного земледелия является замена традиционной отвальной вспашки на минимальные, менее затратные способы обработки такие, как дискование и даже полный отказ от основной обработки - прямой посев. Доказано, что вспашка не всегда имеет преимущество в сравнении с мелкой обработкой почвы [2]. С другой стороны, длительная мелкая обработка ведет к засоренности полей и даже к снижению урожая сельскохозяйственных культур [3,4]. Многие исследователи отмечают, что в современных

№ 4 (86) 2018

условиях наиболее приемлема комбинированная обработка почвы в севообороте [5, 6, 7]. Однако вопросы длительности применения мелкой обработки в севообороте в конкретных почвенно-климатических условиях остаются актуальными и сегодня.

В связи с этим цель наших исследований - изучить эффективность энергосберегающих способов основной обработки почвы в звене севооборота.

Условия, материалы и методы. Исследования проведены в полевом опыте Калужского НИИСХ в 20152017 гг. в звене севооборота: вико-горохо-овсяная смесь -озимая пшеница - ячмень яровой. Наблюдения и анализы проводились в соответствии с общепринятыми методиками и рекомендациями [8]

В опыте изучали системы основной обработки почвы (фактор А) и удобрения (фактор В). Сравнивали пять систем основной обработки почвы: 1 (отвальная) - ежегодная вспашка плугом ПЛН 3-35 на глубину пахотного слоя 23-25 см - контроль; 2 (минимальная) - ежегодная обработка дискатором БДУ - 2,5 на глубину 10-12 см; 3 (комбинированная) - чередование вспашки плугом ПЛН 3-35 (однолетние травы) и обработки дискатором БДУ

- 2,5 (озимая пшеница, ячмень); 4 (комбинированная 1) - чередование прямого посева сеялкой RAPID A 600 (озимая пшеница, ячмень) и вспашки (однолетние травы); 5 (комбинированная 2) - чередование дискования (озимая пшеница) и прямого посева сеялкой RAPID A 600 (однолетние травы, ячмень).

Разноглубинные приемы обработки были заложены на фоне внесения следующих норм удобрений: 1 - контроль (без внесения удобрений); 2 - внесение удобрений из расчета 20 кг д. в. на 1 т пожнивно-корневые остатки (ПКО) предшественника - N20P20K40; 3 - внесение удобрений из расчета на планируемую урожайность культуры - N20P10K60. Размещение вариантов систематическое, повторность

- 3-х кратная. Почва опытного участка - серая лесная среднесуглинистая на лессовидном суглинке. На момент закладкой опыта она характеризовалась следующими показателями:рН-4,9-5,0;Мл.г.-58-63;усвояемыхформР205и К2О - 134-156 и 101-111 мг/кг почвы соответственно.

Метеорологические условия в период проведения опыта различались по температурному режиму и, особенно, по количеству осадков. Средняя температура воздуха практически во все вегетационные периоды была близка к среднемноголетним значениям. Избыточное поступление влаги отмечалось в 2016 г., а ее недостаток в 2015 и 2017 гг. В 2017 г. во второй декаде мая отмечались заморозки, прохладная и дождливая погода сохранялась в третьей декаде мая и июне. Это отразилось на росте и развитии

ВлаЗимгрсШ ЗешебЪдецТз

1. Биологическая активность почвы, % (2015 - 2017 гг.)

Система основной обработки почвы Дозы минеральных удобрений Средние по фактору А

без удобрений М20Р20К40 М20РЮК60

Отвальная - контроль 31,1 31,1 33,9 32,0

Минимальная 35,7 40,7 34,11 36,8

Комбинированная 35,5 33,8 41,7 37,0

Комбинированная 1 53,0 39,9 50,0 47,6

Комбинированная 2 35,9 46,6 33,9 38,8

Средние по фактору В 38,2 44,6 38,7 -

2. Засоренность посевов в звене севооборота в конце вегетации яровых зерновых культур, шт/м2 (2015 - 2017 гг.)_

Система основной обработки почвы

Отвальная - контроль

Минимальная

Комбинированная

Комбинированная 1

Комбинированная 2

Средние по фактору В

Дозы минеральных удобрений

без удобрений

всего

17

32

22

27

28

25

многолетние

10

11

11

26

18

15

М20Р20К40

всего

17

18

14

37

19

многолетние

12

26

12

М20РА0

всего

18

25

26

17

многолетние

11

16

13

10

Средние по фактору А

всего

15

25

16

18

30

многолетние

11

15

19

3. Продуктивность звена севооборота, ц/га (2015 - 2017 гг.)

Система основной обработки почвы Дозы минеральных удобрений Средние по фактору А ± к контролю

контроль М20Р20К40 М20РИК» ц/га %

Отвальная - контроль 23,5 25,5 27,5 25,5 - -

Минимальная 22,6 23,2 25,5 23,7 -1,8 -7,0

Комбинированная 19,7 22,3 24,2 22,0 -3,5 -15,9

Комбинированная 1 20,1 15,0 23,6 19,5 -6,0 -30,7

Комбинированная 2 18,4 20,8 20,8 20,0 -5,5 -27,5

Средние по фактору В 20,8 21,3 24,3 -

± к контролю ц/га - + 0,5 + 3,5 -

% - 2,4 16,8

растений, особенно теплолюбивых.

Результаты и обсуждение. Учеты и наблюдения, проведенные в период вегетации полевых культур звена севооборота, показали, что в среднем за годы исследований высота растений зерновых культур к фазе восковой спелости была наибольшей (79 см) в варианте со вспашкой, а наименьшей (75 см) при использовании прямого посева. Различия между остальными вариантами были менее значительными. Внесение минеральных удобрений способствовало увеличению высоты растений в среднем по звену севооборота на 8,2 %.

Биологическая активность почвы, определяемая по степени разложения льняного полотна целлюлозоразлагающими микроорганизмами, в зависимости от основной обработки почвы варьировала в пределах от 32,0 % до 47,6 % (табл. 1).

На вариантах с дискованием и прямым посевом биологическая активностьпочвыбылавыше на 4,8-15,6 % по сравнению с контрольным вариантом, где ежегодно проводилась вспашка. Аналогичные результаты по изменению данного показателя

получены в опытах других исследователей [9].

Существенных изменений в уровне биологической активности почвы от внесения минеральных удобрений установлено не было.

Одним из основных факторов, сдерживающих применение мелкой

обработки, является

засоренность посевов. В наших исследованиях наибольшее количество сорных растений, особенно многолетних (осот полевой и бодяк), было отмечено на вариантах, где в качестве основной обработки

проводилось дискование и прямой посев (табл. 2).

В среднем по двум срокам учета, варианты с применением мелких приемов обработки почвы и прямого посева, также отличались повышенной засоренностью посевов. На делянках со вспашкой на 1 м2 насчитывалось 14-26 штук сорных растений, а с использованием дискования и прямого посева - 18,5-39,0 штук, в зависимости от культуры севооборота. Это выше контрольного варианта на 24-33 %.

Системы основной обработки почвы и минеральные удобрения оказали существенное влияние на урожайность культур звена севооборота. В среднем по изучаемым приемам обработки на фоне внесения минеральных удобрений получено 21,3 и 24,3 ц/га зерна, что выше контроля (без внесения удобрений) на 2,4 и 16,8 %. В среднем по фактору А наибольшую урожайность - 25,5 ц/ га обеспечил вариант с применением в качестве основной обработки ежегодной традиционной вспашки (табл. 3).

Практически равнозначная урожайность получена на варианте с ежегодным дискованием по минимальной

Владишрскш ЗемлеШеф

№ 4 (86) 2018

9

7

7

7

Рисунок. Сбор валовой энергии в зависимости от изучаемых систем основной обработки почвы и удобрений (2015-2017 гг.), ГДж/га

системе основной обработки почвы. На остальных вариантах урожайность была на 3,5-6,0 ц/га или 15,9-30,7 % ниже по сравнению с ежегодной отвальной вспашкой. Прямой посев (без проведения основной обработки) обеспечил 19,5 и 20,0 ц/га, что меньше по сравнению с контролем (ежегодная вспашка) на 5,5 и 6,0 ц/га или 27,5 и 30,7 %.

Наибольший выход обменной энергии - 42,2 ГДж/га получен на варианте при внесении минеральных удобрений М20Р10К60 из расчета на планируемую урожайность культур на фоне отвальной вспашки. Полученные результаты выше по сравнению с вариантом без внесения удобрений на 5,9 ГД/га. На вариантах, где проводилось дискование и прямой посев по данному фону удобрений снижение составило 4,8-10,9 ГДж/га по сравнению со вспашкой (рис.).

Расчеты энерго-экономической эффективности показали, что применение минимальной системы основной обработки почвы снижают энергозатраты на проведение

основной обработки на 19,4-23,9 %, без достоверного снижения урожайности культур звена севооборота. Прямой посев

позволяет экономить 37,9 % энергозатрат. Однако в условиях региона, особенно, при повторном

проведении прямого посева наблюдается снижение урожайности полевых культур на 28-30 %, что нивелирует положительный эффект экономии затрат.

Этот прием можно рекомендовать при посеве озимых после однолетних трав, зернобобовых и зерновых культур с целью проведения посева в оптимальные сроки. После уборки озимых целесообразно провести вспашку.

Выводы. Таким образом, наибольшая урожайность полевых культур (23,5-27,5 ц/га) в звене севооборота получена на варианте с ежегодной вспашкой, как без применения минеральных удобрений, так и на фоне их внесения. Минимальная система основной обработки почвы (ежегодное дискование) позволяет снизить энергозатраты на проведение основной обработки на

19.4-23,9 % при незначительном снижении урожайности культур и увеличении засоренности посевов, что требует дополнительного внесения гербицидов. При применении комбинированных систем обработки с чередованием вспашки и дискования, вспашки и прямого посева, дискования и прямого посева средняя урожайность полевых культур на одно поле севооборота составила

19.5-22 ц/га, что на 3,5-6,0 ц/га или 15,9-30,7 % ниже по сравнению с отвальной системой обработки.

Литература.

1. Черкасов Г.Н. Принципы формирования ресурсосберегающих агротехнологий // Научные основы устойчивого развития АПК в современных условиях: сб. трудов Всерос.науч.-практ. конф. Калуга, 2015. С. 15-19.

2. Пупонин А.И. Обработка почвы в интенсивном земледелии Нечерноземной зоны. М.:Колос, 1984.184 с.

3. Пупонин А.И., Захарченко А. В. Роль элементов системы земледелия в регулировании сорного компонента агрофитоценоза //Известия ТСХА. 1995. Вып. 2. С. 3-21.

4. Пегова Н.А. Влияние систем обработки и биоресурсов на агрохимические свойства дерново-подзолистой суглинистой почвы//Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2017. № 6. С.31-35.

5. Борин А.А., Коновалова Л.К., Лощинина А.Э. Агротехнологии и продуктивность севооборота в условиях Верхневолжья// Владимирский земледелец. 2017. № 4 (82). С. 11-14.

6. Полняков М.А., Куликова А.Х., Захаров Н. Г. Влияние систем обработки почвы на урожайность культур и качество продукции в звене севооборота горох—овес. [Электронный ресурс]// Вестник Ульяновской сельскохозяйственной академии. 2014. С. 29-36. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/v/vliyanie-sistem-obrabotki-pochvy-na-urozhaynost-kultur-i-kachestvo-produktsii-v-zvene-sevooborota-goroh-oves (дата обращения: 14.03.2018).

7. Филоненко В.А., Семешкина П.С., Дадаева Т.А., Мазуров В.Н. Эффективность минимальной обработки серых лесных почв в условиях Калужской области//Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. 2017. № 1 (16). С. 23-29.

8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос,1973.336 с.

9. Зинченко М.К., Бучкина М.П., Рижия Е.Я., Павлик С.В., Зинченко В.С. Приемы основной обработки и биологическая активность серой лесной почвы // Земледелие. 2011. № 8. С. 25-27.

№ 4 (86) 2018

$лаЭимгрскш Землейлод

EFFICIENCY OF AN ELEMENT OF CROP ROTATION INDEPENDENCE TO ENERGY-SAVING WAYS OF SOIL TILLAGE AND FERTILIZERS

P.S. Semeshkina, A.N. Filatov

Kaluga Agricultural Research Institute, ul. Tsentralnaya 2, Kaluga experimental husbandry farm, Peremyshlkij rayon, Kaluga Oblast, 249142, Russia

Abstract. On the gray forest middle loamy soil in the Kaluga region five systems of the main soil tillage based on an application of mineral fertilizers in a crop rotation element were studied: oat-pea-vetch mixture - winter wheat - spring barley. The maximum length (79 cm) to a phase of gold ripeness was based on moldboard plowing, the minimum length (75 cm) was by using direct seeding method. Apply of mineral fertilizers promoted an increase in height of plants on average in a crop rotation element for 8,2 %. Annual plowing provided 42,2 GJ/hectare of available energy on one field of a crop rotation element based on mineral nutrition. It was 5,9 GJ/hectare higher in comparison without mineral nutrition base and was 4,8-10,9 GJ/hectare in comparison with technologies where disking and direct seeding based on the same mineral nutrition were carried out. Direct seeding (without basic cultivation) provided 19,5 and 20,0 c/hectare of grain. Gross energy was 29,6-30,0 GJ/hectare that was 5,5-6,0 c/hectare and 9,2-9,6 GJ/hectare lower in comparison with control (annual plowing). Replacement of moldboard plowing by 23-25 cm with disking by 10-12 cm within three years (the minimum system of basic cultivation) in the element of crop rotation allowed to lower energy consumption for basic cultivation by 19,4-23,9 % at an insignificant decrease in productivity of cultures, but it increased weed infestation of crops. Use of direct seeding allowed saving 37,9 % of power expenses. A decrease in productivity of field crops by 28-30 % was observed especially by a repeat of direct seeding. It leveled a positive effect of expenses saving.

Keywords: methods of soil tillage, fertilizers, productivity, weed infestation of crops, energy consumption.

Author details: P.S. Semeshkina, Candidate of Sciences (agriculture), (e-mail: polina.semeshkina@gmail.ru), A.N. Filatov Candidate of Sciences (agriculture).

For citation: Semeshkina P.S., FilatovA.N. Efficiency of an element of crop rotation independence to energy-saving ways of soil tillage and fertilizers // Vladimir agricolist. 2018. № 4. P. 4-7. D0I:10.24411/2225-2584-2018-10031.

DOI:10.24411/2225-2584-2018-10032 УДК 631.51:631.433.5

ВЛИЯНИЕ ПРИЕМОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ НА ЭМИССИЮ ЗАКИСИ АЗОТА

С.И. ЗИНЧЕНКО1, доктор сельскохозяйственных наук, заместитель директора по научной работе (e-mail: zinchenkosergei@mail. ru)

Н.П. БУЧКИНА2, кандидат биологических наук, заместитель директора по научной работе

1ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ», ул. Центральная, д.3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601260, Российская Федерация

2ФГБНУ «Агрофизический научно-исследовательский институт», проспект Гражданский, д.14, г. Санкт-Петербург, 195220, Российская Федерация

Резюме. Информация об эмиссии N2O из агроландшафтов необходима для выбора экологически обоснованных технологий земледелия, ведущих к снижению вклада сельского хозяйства в бюджет парниковых газов. С этой целью проведены исследования по влиянию приёмов основной обработки и по-годных условий на эмиссию закиси азота из серой лесной почвы агроэкосистем. Экспериментальные исследования проводились в стационарном полевом опыте, заложенном в 1986 г. на серой лесной среднесуглинистой почве. Эмиссию закиси азота оценивали на участке залежи и трех вариантах ежегодной основной обработки: традиционной отвальной вспашке и плоскорезной обработке на глубину 6-8 и 20-22 см. Образцы газа для анализа отбирали еженедельно в период с мая по сентябрь в течение 5 лет. Для характеристики погодных условий использовали гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК). Размеры эмиссии диоксида азота зависят от содержания в почве нитратного азота, уровня увлажнения и агротехнического воздействия. Минимальное количество закиси азота выделялось серой лесной почвой залежного участка - в среднем 536,1 г на га, или 21,3 % от общего вклада. В среднем

за годы исследования кумулятивный поток N-N¿0 по вариантам опыта составлял от 632,0 до 701,7г на га. Наибольшая величина эмиссии из почвы выявлена при использовании ежегодной отвальной вспашки - 701,7г/га (27,9 %). Со снижением гидротермического коэффициента увлажнения Селянинова от 1,33 до 1,12 происходит увеличение эмиссии закиси азота на варианте с ежегодной вспашкой. Ежегодная безотвальная обработка на глубину 6-8 см привела к меньшей эмиссии N¿0 из серой лесной среднесуглинистой почвы и является оптимальным вариантом с агроэкологической точки зрения.

Ключевые слова: закись азота, эмиссия, серая лесная почва, залежь, приемы основной обработки, увлажненность вегетационного периода.

Для цитирования: Зинченко С.И., Бучкина Н.П. Влияние приемов основной обработки серой лесной почвы на эмиссию закиси азота//Владимирский земледелец. 2018. №4. С.7 -11 D0I:10.24411/2225-2584-2018-10032.

Одной из ключевых проблем современности является изменение климата, влияние которого распространяется на все составляющие биосферы. В сельскохозяйственной отрасли влияние климатических условий первостепенно и сопровождается обеднением видового биоразнообразия, разбалансированностью циклов биогенных элементов, дегумификацией, снижением продуктивности агросистем.

Поступление парниковых газов в атмосферу (диоксид углерода, закись азота, метан и другие) обусловлено естественными биологическими процессам - циклами трансформации биогенных элементов. Однако в конце 20 и в 21 веке эмиссия парниковых газов становиться основной экологической проблемой, так как вызывает

№ 4 (86) 2018

g/iaduMipckiu ЗешеШеф