CC BY
39
УДК 631.51.01
ресурсосберегающие технологии на чернозёмах южных оренбургской области
Ф.Г. БАКИРОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Г.В. ПЕТРОВА, доктор сельскохозяйственных наук, проректор по научной работе
А.П. ДОЛМАТОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Д.Г. ПЕТРОВ, магистрант
Оренбургский ГАУ
E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью разработки технологии, обеспечивающей эффективное использование ресурсов влаги и повышение урожайности полевых культур. Работу осуществляли на чернозёмах южных тяжелосуглинистых карбонатных Оренбургского Предуралья с содержанием гумуса 4,1% в севообороте: нут - озимая пшеница - сорго сахарное - яровая пшеница - подсолнечник - ячмень. Схема опыта предусматривала следующие варианты: «нулевая» обработка почвы; мелкое рыхление почвы ОПО-4,25 на глубину 6...8 см; двукратное мелкое рыхление ОПО-4,25 на 6.8 см с интервалом между ними 20.30 дн., вслед за второй обработкой глубокое рыхление ОПО-4,24 с щелерезами на глубину 30 см. Глубокое рыхление позволяет накопить на 31 и 12 мм влаги больше, чем соответственно нулевая обработка и мелкое рыхление почвы. Лучшее увлажнение верхних слоёв обеспечивает более быстрый рост культур в первой половине вегетации в варианте с глубоким рыхлением, а во второй - при нулевой обработке. Соломенная мульча и сохранение капиллярных связей между верхними и нижними слоями почвы при прямом посеве способствуют повышению полевой всхожести ранних культур на 4.9 %, сорго - на 17 %. Запасы влаги в почве и осадки вегетационного периода более эффективно используются растениями при нулевой обработке почвы, применение которой уменьшает коэффициенты водопотребления в 1,2-1,3 раза. Прямой посев обеспечивает одинаковую урожайность зерновых и зернобобовых культур, подсолнечник в этом варианте формирует прибавку на уровне 3,6 и 3,8 ц/га семян, сорго - 55 и 39 ц/га зелёной массы, в сравнении с глубокой и мелкой обработкой почвы. Ключевые слова: ресурсосберегающие технологии, обработка почвы, мелкое рыхление, глубокое рыхление, нулевая обработка, коэффициент водопотребления, чернозём южный.
В современной отечественной и мировой практике из огромного количества ресурсосберегающих технологий наибольшее распространение получили минимальная, включающая одно- или двукратное мелкое рыхление и нулевая, которая подразумевает полный отказ от механической обработки почвы. Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что эффективность обработки почвы носит ярко выраженный зональный характер [1...3].
Нерешённым остаётся вопрос и о целесообразности периодического глубокого рыхления почвы для ее разуплотнения, необходимость которого, по мнению некоторых исследователей, обусловлена переуплотнением пахотного слоя почвы при использовании нулевых и мелких обработок в течение 2-3 лет, что, в свою очередь, вызывает снижение урожайности возделываемых культур [4]. В то же время ряд учёных опровергают это утверждение. Например, по мнению Г. Петерсона, глубокая обработка почвы чизелем неэффективна как
в изменении способности почвы улавливать влагу, так и в повышении урожая [5].
Цель наших исследований разработать технологию выращивания полевых культур, обеспечивающую эффективное использование ресурсов влаги и повышение урожайности.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на территории учебно-опытного поля ОГАУ, расположенного на юго-восточной окраине Оренбургского Предуралья в подзоне черноземов южных. Водно-физические свойства пахотного и метрового горизонтов почвы характеризовались следующими показателями: удельная масса - 2,60 и 2,62 г/см3, средняя плотность -1,15...1,22 и 1,25...1,34 г/см3, влажность устойчивого завядания растений - 7.11 и 6.11%, наименьшая влагоемкость - 30.32 и 28.29% соответственно. По данным агрохимического обследования содержание Р2О5 в почве опытного участка в слое 0.30 см составляла 4,5 мг/100 г, К2О - 35 мг/100 г, рН - 7,6.
Достаточно высокое содержание гумуса (более 3,5 %) даёт основание считать, что почва участка не нуждается в рыхлении для поддержания оптимальной для большинства культур плотности.
Схема эксперимента предусматривала изучение трех систем основной механической обработки почвы: прямой посев; мелкое рыхление ОПО-4,25 на глубину 6.8 см; двукратное мелкое рыхление ОПО-4,25 на 6. 8 см, с интервалом между ними 20.30 дн., вслед за второй обработкой проводили глубокое рыхление ОПО-4,24 с щелерезами на глубину 30 см (глубокое рыхление).
Опыт заложен осенью 2011 г. в севообороте, развернутом во времени и пространстве: нут - озимая пшеница -рапс (с 2013 г. сорго сахарное) - яровая пшеница - подсолнечник - ячмень. Рапс заменили на сорго для увеличения поступающей органической массы (мульчи).
результаты и обсуждение. Наиболее благоприятные условия для прорастания семян большинства культур сложились в варианте с мелким рыхлением, а худшие - при глубоком рыхлении (табл. 1). Это подтверждает наше предположение о том, что разрыв капилляров, а также осутствие мульчи на поверхности поля при сочетании минимального и глубокого рыхления приводит к более интенсивному иссушению почвы, чем на остальных изученных фонах.
У сорго самая высокая полевая всхожесть отмечена при нулевой обработке. Это, на наш взгляд, объясняется тем, что в период посева культуры почва на глубине заделки семян (4 см) в указанном варианте была увлажнена лучше, чем при мелком и особенно глубоком рыхлении. Таблица 1. Густота стояния и полевая всхожесть культур в зависимости от способов обработки почвы
Культура Нулевая обработка Мелкое рыхление почвы Глубокое рыхление
густота стояния растений, шт./м2 полевая всхожесть, % густота стояния растений, шт./м2 полевая всхожесть, % густота стояния растений, шт./м2 полевая всхожесть, %
Ячмень 321 80 325 81 284 71 Яровая пшеница 324 81 340 85 292 73 Озимая пшеница 310 78 300 75 296 74 Нут 70 70 71 71 71 71 Сорго 19 95 16 81 16 78
рисунок. Динамика высоты растений яровой пшеницы в
зависимости от способов обработки почвы: - - нулевая;
---- мелкое рыхление;- - глубокое рыхление.
Важное требование к системам обработки почвы -способность аккумулировать осенне-зимние осадки. По величине этого показателя преимущество было за глубоким рыхлением. Так, в 2012 г. запасы влаги в метровом слое почвы в этом варианте оказались выше, чем при нулевой обработке, на 44 мм, в 2013 г. - на
Таблица 2. Коэффициенты водопотребления культур в зависимости от способов основной обработки почвы, м3/т зерна и семян
Вариант Культура севооборота Средние
ячмень яровая пшеница озимая пшеница нут подсолнечник
Нулевая обработка 377 263 395 249 112 279
Мелкое рыхление 447 298 426 276 134 316
Глубокое рыхление 428 321 340 334 144 313
18 мм. Вероятно, уменьшение разницы в накоплении влаги между вариантами на второй год исследований косвенно подтверждает положение о том, что по мере увеличения продолжительности отсутствия обработки почвы ее водопроницаемость повышается. Через 15 дн. после первого определения влажности почвы, различия между запасами по годам составляли уже 33 и 12 мм соответственно. Это, на наш взгляд, свидетельствует о том, что потери воды из почвы на физическое испарение при нулевой обработке ниже, чем в случае глубокого рыхления, и подтверждает положение о том, что присутствие на поверхности мульчи способствует сохранению влаги [6].
Таблица 3. Урожайность культур, ц/га
Культура Основная обработка почвы
нулевая мелкая глубокая
2012 г.\2013 г. 2012 г. 12013 г. 2012 г. 12013 г.
Яровая пшеницы (НСР05 =1,05/1,2 ц/га*) Ячмень (НСР =1,5/1,4 ц/га) Нут (НСР05 = 2,3/1,7 ц/га) Подсолнеч ник (НСР =1,2/3,4 ц/га) Сорго (НСР = -/12,/° ц/га)
*НСР05 = 2012 г./2013 г.
Линейный рост растений при прочих равных условиях (густота стояния, фон питания и др.) служит косвенным показателем их обеспеченности водой. А последняя, в первую очередь, зависит от способа основной обработки почвы.
В нашем опыте яровая пшеница на фоне глубокой обработки почвы опережала в росте растения в варианте с мелким рыхлением, и особенно с прямым посевом, с первых фаз развития и до 7 июля (см. рисунок). Это, несомненно, объясняется лучшим увлажнением почвы при глубоком рыхлении. Далее наиболее интенсивный рост отмечали в варианте с нулевой обработкой, а у яровой пшеницы, посеянной после глубокого рыхления почвы, он резко замедлился. Причем по запасам влаги в метровом слое почвы последний вариант все ещё имел преимущество. Однако основная ее часть в этом случае была сосредоточена в нижних слоях, а при прямом посеве - в верхних.
Не менее важное требование к технологиям выращивания сельскохозяйственных культур - эффективность использования ресурсов влаги, о которой можно судить по величине коэффициента водопотребления. Расчёты показывают несомненное преимущество использования запасов влаги и осадков, выпадающих в вегетационный период, в варианте с
нулевой обработкой почвы, по сравнению с мелким и глубоким рыхлением (табл. 2).
Учёт урожая и дисперсионный анализ данных свидетельствуют, что при использовании прямого посева подсолнечник и сорго обеспечивают достоверную прибавку урожайности, в сравнении с мелким и глубоким рыхлением почвы, на 3,8 и 3,6 ц/га семян в среднем за два года и 55 и 39 ц/га зелёной массы в 2013 г. соответственно (табл. 3).
выводы. Таким образом, оставление на поверхности поля соломенной мульчи позволяет сохранить верхний слой почвы в более увлажнённом состоянии, чем без неё, и тем самым надёжно получать всходы поздних яровых культур. Это особенно важно при возделывании мелкосемянных культур, посев которых осуществляют не глубже 3...4 см. На обработанной и не защищённой мульчей почве верхний слой пересыхает, что вынуждает заделывать семена глубоко и приводит к дополнительному снижению их всхожести.
При глубоком рыхлении в почве накапливается больше влаги, чем при нулевой обработке, однако в последнем случае она расходуется значительно эффективнее. Прямой посев обеспечивает формирование урожайности зерновых и зернобобовых культур на уровне глубокой и мелкой обработки почвы, а при выращивании сорго и подсолнечника она достоверно возрастает.
10,4 5,6 11,5 5,1 10,6 5,2
8,3 3,9 8,0 3,4 8,7 3,9
12,9 5,9 10,9 5,5 13,5 5,0
14,1 25,0 11,6 20,0 11,8 20,1
- 233 - 178 - 194
Литература.
1. Азизов З.М. Приемы и системы основной обработки почвы в засушливой степи Поволжья // Земледелие. 2004. № 2. С. 22-23.
2. Кирюшин В.И. Минимизация обработки почвы: перспективы и противоречия// Земледелие. 2006. № 5. С. 12-14.
3. Власенко А.Н. Власенко Н.Г., Коротких Н.А. Проблемы и перспективы разработки и освоения технологии No-Till на черноземах лесостепи Западной Сибири //Достижения науки и техники АПК. 2013. №9. С. 16-19.
4. Максютов Н.А. и др. Ресурсосберегающие приёмы в земледелии // Земледелие. 2006. № 6. С. 33-34.
5. Петерсон Г. Принципы накопления влаги и технология No-till// Матер. 2 междунар. конф. по No-till. Днепропетровск, 2005. С. 62-82.
6. Кровето К. Прямой посев (no-till). Самара, 2010. С. 65-66.
ENERGY SAViNG TECHNOLOGiES ON CHERNOSEMS OF SOUTHERN ORENBURG REGiON F.G. Bakirov, G.V. Petrova, A.P. Dolmatov, D.G. Petrov Orenburg State Agrarian University.
Summary. The purpose of research is to develop the technology which ensures the efficient use of moisture' s resources and increase of crop yields. Studies were carried out on heavy-carbonate chernozems of southern Orenburg Urals, with a humus content of 4.1%, according to the scheme: 1 - «zero» tillage; 2 - shallow soil loosening GRO-4, 25 to a depth of 6-8 cm; 3 - twice shallow loosening GRO-4, 24, 6-8 cm, with an interval of 20-30 days between them, following the second small loosening deep loosening GRO-4, 25 with slit cutter in the depth of 30 cm, in crop rotation: chickpeas - winter wheat - sorghum - spring wheat - sunflower - barley. The deep tillage allows to collect more moisture than zero and shallow soil loosening at 31 mm and 12 mm. The best hydration of the upper layers of the soil provides a more rapid growth of crops in the first half of the growing season in the variant with deep loosening, and the second - on zero tillage . Straw mulch and preservation of capillary connections between the upper and lower layers of soil in direct seeding with drill Amazone DMC Primera leads to the field germination of early cultures by 4-9 %, sorghum by 17%. Moisture reserves in the soil and growing season precipitation cultures are used more effectively in zero tillage and water consumption rates are reduced by 1.2-1.3 times. Zero tillage provides the same productivity of field crops and sunflower grain increases 3.6 and 3.8 c / ha and sorghum - 55 c / ha and 39 c / ha of green mass, in comparison with the deep and shallow tillage reduced water consumption by 1.2-1.3 times. Keywords: energy saving technologies, tillage, shallow tillage, deep tillage, zero tillage, water use coefficient, southern chernozem.
УДК 631. 452
влияние способов основной обработки почвы
на содержание микрозлементов
С.И. СМУРОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
Г.С. АГАФОНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник О.В. ГРИГОРОВ, научный сотрудник Н.В. ШЕЛУХИНА, младший научный сотрудник Белгородская ГСХА им. В.Я. Горина E-mail: [email protected]
Резюме. В условиях полевого стационарного опыта, расположенного в лесостепной зоне ЦЧР на чернозёме типичном изучали влияние способов основной обработки на содержание в разных слоях почвы подвижных форм цинка, меди, марганца и кобальта. Исследования проводили в четырехпольном севообороте со следующим чередованием культур: горох, озимая пшеница, подсолнечник, ячмень. Опыт развернут во времени и пространстве в четырех полях. В качестве способов основной обработки почвы использовали вспашку на 27...30 см (ПН-5-35), мелкую безотвальную обработку на 14... 16 см (КПЭ-3,8) и глубокую безотвальную обработку на 40...42 см (ПЧ-2,5). Рассчитан баланс микроэлементов за 5 ротаций четырехпольного зернопропашного севооборота. Основные его параметры существенно не отличались в зависимости от способов основной обработки почвы. Без использования органических удобрений интенсивность баланса цинка составляла 5,7.5,8 %, меди -4,9.5,1 %, марганца - 7,6.7,7 %, кобальта -8,2.8,5 %. За пять ротаций севооборота содержание подвижных форм цинка в слое 0.30 см достигло уровня 1,02.1,09мг/кг, меди - 0,14.0,15 мг/ кг, марганца - 9,5.10,0 мг/кг, кобальта - 0,084. 0,089 мг/кг. Ключевые слова: баланс, кларк, микроэлементы, плодородие почв, подвижные формы микроэлементов, чернозём.
В современном земледелии Белгородской области один из важнейших факторов, ограничивающих продуктивность сельскохозяйственных культур и ухудшающих качество урожая, - низкое содержание микроэлементов в почве [1]. Поскольку большинство микроэлементов имеют атомную массу более 40, к ним также применим термин «тяжёлые металлы» [2].
В почвах установлено среднее валовое содержание (кларк) многих микроэлементов. Например, кларк кобальта составляет 8 мг/кг, марганца - 850 мг/кг, меди - 20 мг/кг, цинка - 50 мг/кг [3]. Однако для характеристики обеспе-
ченности сельскохозяйственных растений необходимо обладать информацией о содержании в почве их подвижных форм. Агрохимические нормативы регламентируют уровни низкой обеспеченности пахотных почв подвижными формами кобальта, меди, марганца и цинка (соответственно менее 0,15 мг/кг, 0,2 мг/кг, 10,0 мг/кг, 2,0 мг/кг), при которых целесообразно использование микроудобрений. Также установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) микроэлементов в почвах: кобальта - 5 мг/кг, марганца - 140, меди - 3, цинка - 23 мг/кг [2].
К основным факторам, определяющим количественное содержание микроэлементов в почвах, относятся направленность и интенсивность процессов почвообразования, а также их концентрация в материнской породе. В последние годы на величину этого показателя все большее влияние оказывает деятельность человека. При подкисле-нии почвы упомянутые микроэлементы увеличивают свою подвижность и доступность растениям [4.8].
Важный фактор, который определяет состояние почвы, - механическая обработка [9, 10]. В то же время ее воздействие на обеспеченность растений элементами минерального питания изучено недостаточно.
Цель наших исследований - определить влияние способов основной обработки на содержание подвижных форм микроэлементов в разных слоях почвы.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 1991-2013 гг. в полевом стационарном опыте, расположенном в лесостепной зоне в Белгородском районе. Почва опытного участка чернозём типичный тяжелосуглинистый. В структуре пашни Белгородской области на долю чернозёма типичного приходится 39,2%. Средняя многолетняя температура воздуха (по данным агрометео-поста ФГБОУ ВПО БелГСХА им. В. Я. Горина, п. Майский) составляет 6,3 °С, средняя годовая сумма осадков -551 мм, в том числе за период апрель-сентябрь - 317 мм.
Опыт развернут во времени и пространстве в четырех полях. Исследования проводили в четырехпольном севообороте со следующим чередованием культур: горох, озимая пшеница, подсолнечник, ячмень. По-вторность - трехкратная. В среднем за 5 ротаций
