CC BY
117
УДК 631.158:658.011.4:581.1
РЕЗЕРВЫ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПРИ 2-3-х ЛЕТНЕМ ЦИКЛЕ ЗАСУХИ (к вопросу о борьбе с засухой)
Н.И. БУЯНКИН, доктор сельскохозяйственных наук, директор
Калининградский НИИСХ Россельхозакадемии
A.М. БЕЛЯКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, директор
B.И. БУЯНКИН, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
Нижне-Волжский НИИСХ Россельхозакадемии
E-mail: akras_01@rambler.ru
Резюме. Основная растениеводческая продукция в стране сегодня - зерно. Его производство сосредоточено в регионах с недостаточным увлажнением. Аридизация климата на фоне снижения плодородия почвы приводит к снижению продуктивности посевов. Решение этой проблемы путем увеличения доли чистых паров до 40...50 % пашни вызывает распыление почвы и снижение водопроницаемости пахотного слоя, что усиливает негативное воздействие частых засух. Ранее применяемые глубокие обработки каштановых солонцеватых почв обычными плугами и плоскорезами не решают проблемы накопления продуктивной влаги в почвогрунтах. Выход из ситуации возможен при использовании нового способа глубокой обработки почвы - щелевом рыхлении специальным орудием ЩР-4,5, ранее широко применявшимся на северо-западе Казахстана. На каштановых солонцеватых почвах России сходные результаты по влагонакоплению получены при обработке орудием РАНЧО конструкции Нижне-Волжского НИИСХ с чизельным рабочим органом на глубину до 0,32 м. Усвоение осенне-зимних осадков при чизелевании повышается, по сравнению с отвальной обработкой, на 7,0...14,0 %, а с «нулевой» осенней обработкой во влажную осень - вдвое. Ключевые слова: засуха, пары, глубокая обработка, каштановые солонцеватые почвы, плотность, структура почвы, продуктивная влага, распыленность пашни, сток талых вод, потеря осадков, эрозия пашни.
Производство зерна, как в Казахстане, так и в России сосредоточено в основном в регионах с недостаточным увлажнением. По этой причине страны не могут ежегодно, стабильно реализовывать свой зерновой потенциал в полной мере. Ситуация усугубляется еще и тем, что в последние годы в зерносеющих регионах все чаще проявляются засухи. В отдельные годы ими бывают охвачены территории, находящиеся на расстоянии несколько тысяч километров. Наглядным примером тому служит 2012 г., когда воздействию небывалой засухи подвергалось пространство от Краснодара до Красноярска в России, а также значительная часть Казахстана.
В засушливых регионах влага - основной фактор формирования урожая. Однако человек не в силах увеличить количество выпадающих осадков. Далеко не всегда срабатывает и комплекс агротехнических влагосберегающих мероприятий, направленных на накопление и сохранение влаги в почве. Причина одна - неправильный выбор стратегии и тактики эффективного использования выпадающих осадков в условиях сухой степи и полупустыни.
Особенно остро это проявляется на территории Вол-
гоградской области, где засуха случается ежегодно, отличаясь лишь сроками наступлением и степенью интенсивности. За последние 10 лет в регионе списание и гибель озимых хлебов отмечается ежегодно на площадях от 200,0 до 600,0 тыс.га. Нередко имеют место случаи гибели посевов после паровых полей, площади которых в области достигают 1700 тыс. га.
В связи с этим ученые нашей страны ведут активный поиск путей решения указанной проблемы [1].
В Нижне-Волжском НИИСХ были начаты исследования с целью определения причин, препятствующих увеличению влагозапасов в основном паровом поле, а также поиск более рациональных подходов к основной обработке каштановых солонцеватых почв сухостепной и полупустынной зон Нижнего Поволжья.
Одна из особенностей региона - неустойчивость снежного покрова в зимние месяцы. Аридизация климата проявляется здесь в виде частого схода снега зимой, в связи с чем ранее действовавшие приемы снегонакопления на полях (кулисы, «снежная пахота») на большей части области стали не эффективны.
Дополнительные проблемы породил масштабный отказ от глубокой обработки почвы в условиях парозерновой монокультуры озимых колосовых. Всеобщая ставка на двух-трехпольное чередование культур все чаще дает крупные сбои.
Метеорологические условия последних двух сельскохозяйственных лет выявили крайнюю ненадежность основного звена «пар - озимая пшеница» на большей части Волгоградской области. Например, в 2012 г. урожайность озимой пшеницы варьировала от 0,5 т/га на юге до 1,5...2,0 т/га в центре области, а на 400,0 тыс. га посевы вообще погибли.
На наш взгляд, это вызвано деградацией солонцеватых почв и без того малогумусных (0,7...1.2 %) от природы. В результате повышенной распыленности почвенных агрегатов поверхность пашни «сливается» в сплошную корку, что приводит к резкому снижению водопроницаемости. Соответственно усвояемость выпадающих осадков уменьшается из-за повышенного испарения, а также стока дождевых и талых вод.
Повышенная распыленность пашни в парах подтверждается результатами сухого просеивания почвы, особенно в верхнем 0.10 см слое (табл. 1).
Особенно интенсивно разрушение структуры почвы происходило последние 20-25 лет. Материалы НижнеВолжского НИИСХ за 1983-1991 гг. свидетельствуют о
Таблица 1. Влияние основных обработок почвы и процесса парования на
параметры структуры светло-каштановых почв Нижнего Поволжья перед посевом озимой пшеницы
Основная обработка Слой по- Доля водопрочных агрегатов (%) размером
почвы под пар чвы, см 2,0...3,0 р ,0 Г** ,0 ец 1,0...0,5 0,5... 0,25 менее 0,25
Отвальная (0,20.0,22 м) 0.10 0,00 0,31 1,08 6,23 92,38
10.20 0,00 0,32 2,65 8,44 88,59
20.30 0,07 0,41 3,26 10,63 85,63
Чизелевание на 0,30.0,32 м 0.10 0,01 0,15 2,61 1,30 89,25
10.20 0,02 0,25 2,72 3,06 87,98
20.30 0,08 0,95 2,87 9,14 86,96
Без обработки 0.10 0,02 0,14 1,30 8,06 90,48
10.20 0,02 0,25 3,06 8,93 87,74
20.30 0,10 0,80 4,98 9,99 84,13
Таблица 2. Влияние способов основной обработки светло-каштановых солонцовых почв на параметры
почвенного увлажнения и усвоения осенне-зимних осадков в Нижнем Поволжье в слое 0...100 см
Основная обработка почвы Засушливая осень 2010 г. Влажная осень 2011 г.
осенне- зимние осадки, мм запасы продуктивной влаги весной, мм усвоение осадков, % глубина промачи-вания, см осенне- зимние осадки. мм запасы продуктивной влаги весной, мм усвоение осадков, % глубина промачи-вания, см
Отвальная на 0,20.0,22 м 135,7 64,7 47,7 45,0 237,1 118,6 50,0 100,0 Чизелевание на 0,30.0,32 м 4,0 61,9 60,0 135,6 57,2 120,0 Без основной обработки 95,0 70,0 70,0 52,0 21,9 60,0
бири и Северного Казахстана, изучали приемы рых-
значительно лучших показателях структурного состава верхнего 0.10 см слоя почвы в звене севооборота «черный пар - озимая пшеница», по сравнению с аналогичными параметрами в 2011-2012 гг. [2].
Анализ усвоения выпадающих осадков пашней при разных способах основной обработки в зависимости от характера последующего осенне-зимнего периода свидетельствует, что при отказе от основной обработки почвы под пар или под вторую культуру после пара в условиях сухой осени, на первый взгляд, складываются лучшие параметры увлажнения (95,0 мм продуктивной влаги) почвогрунтов (табл. 2). Однако они не обеспечивают страховки урожая от возможной засухи.
Наивысшие параметры усвоения выпадающих осадков и накопления полезной влаги (при комплексной оценке) достигаются в условиях влажной осени при чизелевании пашни, в нашем случае орудием РАНЧО конструкции Нижне-Волжского НИИСХ.
Эти результаты в значительной степени перекликаются с выводами, полученными в 80-90-х гг. XX века на каштановых почвах зоны степей и полупустынь Северного Казахстана. Суть их заключалась в том, что основной обработкой почвы можно добиться максимального накопления продуктивной влаги, при почти полной аккумуляции талых вод и минимальных потерях на физическое испарение после поглощения почвой.
Глубоко обработанная почва хорошо аккумулирует влагу, но плохо ее сохраняет и наоборот, более плотная почва после мелкой или поверхностной обработки, хуже накапливает влагу, но лучше ее сохраняет. Осенняя обработка плугом не обеспечивает накопления необходимого снежного покрова на полях, поэтому весной просто нечего аккумулировать. Почвообрабатывающие орудия типа плоскореза - способствуют увеличению мощности снежного покрова, по сравнению с плугом, но не обеспечивают максимальной аккумуляции талых вод весной в нижних горизонтах почвы (их потеря на сток в этом случае также достигает 50 %). Различные широко пропагандируемые для осенней обработки почвы орудия типа дискаторов, комплексных агрегатов различных форм и др. в условиях сухих степей только усугубляют положение дел при засухе. Крупномасштабное применение на просторах России и Казахстана не адаптированных к засушливым условиям почвообрабатывающих орудий, на наш взгляд, способствовало усилению отрицательного воздействия засухи 2012 г. во многих зерносеющих регионах.
Проблема стока талых вод в засушливых условиях появилась не сегодня. Еще в 80-х гг. прошедшего столетия во многих научных учреждениях Западной Си-
ления почвы щелевателями, плоскорезами, чизелями, стойками СибИМЭ, плугами со стойками «Параплау» и др. с целью повышения их аккумуляции [3, 4].
Перечисленные почвообрабатывающие орудия улучшали ситуацию с аккумуляцией талых вод весной, но в целом проблема стока в засушливых регионах страны осталась не решенной. Поэтому в условиях недостаточного увлажнения, по-прежнему, наблюдаются большие потери урожая от неэффективного использования накопленной за зиму влаги, что ведет к разрушению почвы, снижению содержания гумуса в ней и поступлению в реки и водоемы вместе с талой водой остатков пестицидов, применяемых на полях.
Добиться улучшения влагонакопления тяжелыми почвами с плохой водопроницаемостью, малым содержанием гумуса и наличием уплотненной подпахотной «подошвы» удалось при использовании принципиально нового способа обработки - щелевого рыхления [5]. Суть его заключается в том, что почва обрабатывается рабочими стойками (без лап), которые располагаются на расстоянии 0,5 м одна от другой в шахматном порядке, за счет чего обеспечивается рыхление межще-левого пространства путем горизонтальных изломов и сдвигов почвы в вертикальном и горизонтальном направлении. В отличие от плуга и плоскореза, при работе которых образуется плотная, выровненная «подошва», при щелевом рыхлении поверхность ниже обрабатываемого слоя имеет гребневидный профиль. При таком состоянии «ложа» подпочвенный сток талых вод сводится к минимуму.
После работы традиционных почвообрабатывающих орудий (плуг, щелерез, плоскорез) обработанный слой почвы в засушливые годы состоит в основном из глыб, которые вперемешку с распыленными частицами почвы лежат на выровненном и искусственно переуплотненном ложе и представляют собой плохо проницаемую для влаги массу. При работе же щелевого рыхлителя обработанный слой почвы из-за невыровненного гребневидного ложа, находится во вспученном состоянии с максимальным сохранением стерни. В результате на такой поверхности зимой хорошо накапливается снег и создаются условия для снегозадержания, а весной
Таблица 3. Влияние осенней обработки на влагозапасы в метровом слое
почвы (Аркалыкская опытная станция, в среднем за 1981-1985 гг.)
Продуктивная влага, мм Усвоение почвой
Прием обработки в предзимье в снеге после снего- таяния мм %
Без обработки 22 120 71 49 41
Плоскорезная на 12.14 см 21 117 94 74 63
Плоскорезная на 25.27 см 18 119 107 89 74
Щелевание через 1 м на глубину 30 см 24 124 89 65 53
Щелевое рыхление через 0,5 м на глубину 30 см 19 124 120 100 81
Таблица 4. Распределение продуктивной влаги в почве ранней весной после снеготаяния в зависимости от приема осенней обработки (Аркалыкская опытная станция, 1981-1985 гг.), мм
Прием обработки Слой почвы, см Всего
0...20 І20...30І 30.40 50.100 0.100
Без обработки 42,3 16,7 4,3 7,6 78,9
Мелкая культивация на 12.14 см 57,8 20,6 6,8 8,2 93,4
Глубокое плоскорезное рыхление на
25.27 см 51,2 38,8 10,4 6,8 107,2
Щелевание через 1 м на глубину 30 см 46,7 24,3 9,1 8,8 88,9
Щелевое рыхление через 50 см на глуби-
ну 30 см 42,1 35,6 32,4 9,5 119,6
обеспечивается быстрое проникновение талых вод в нижние горизонты, что приводит к заметному повышению влагозапасов (табл. 3).
Приемы обработки влияют не только на запасы продуктивной влаги, но и на их распределение в метровом слое. Если после снеготаяния на фоне плоскорезного рыхления влага сосредоточена в основном в верхнем слое, то по щелевому рыхлению она проникает в более глубокие горизонты (табл. 4). В не обработанной с осени или обработанной на меньшую глубину почве запасы продуктивной влаги ранней весной значительно ниже.
Дальнейшие наблюдения за динамикой содержания продуктивной влаги в метровой толще показали, что в первые 30 дн. после схода снега происходит быстрая ее потеря с полей с глыбистой поверхностью. За этот короткий срок в таких условиях теряется от 25 до 30 мм продуктивной влаги, тогда как при обработке щелевым рыхлителем ее весенние потери на испарение за 5 лет наблюдений оказались в 2 раза меньше.
Таким образом, для хорошего усвоения осеннезимних осадков поля обязательно должны подвергаться основной обработке, предусматривающей разрыхление подпахотных горизонтов. По наблюдениям в Казахстане наилучшие результаты, особенно на каштановых солонцеватых почвах, дает щелевое рыхление.
Почвообрабатывающее орудие, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ обработки почвы - щелевой рыхлитель ЩР-4,5 - после государственного испытания, проведенного в 19871988 гг, выпускалось на ПО «Целиноградсельмаш».
За период 1988 по 1992 гг. это объединение произвело более 5,0 тыс. таких орудий, которые прекрасно зарекомендовали себя на осенней обработке в Северном Казахстане, где природно-климатические условия сходны по дефициту влаги и солонцева-тости почв с российскими засушливыми регионами. Поэтому щелевой рыхлитель стали использовать Западной Сибири и на Южном Урале. Положительные результаты в течение ряда лет были получены и на Уральской сельскохозяйственной опытной станции, которая расположена в междуречье Волги и Урала, по соседству с Волгоградской областью.
С развалом Советского Союза ПО «Целеноград-сельмаш» стало испытывать финансовые трудности, и выпуск щелевого рыхлителя ЩР-4,5 свернули, а проблемы связанные с весенним стоком талых вод остались, что дает о себе знать до сих пор.
В связи с изложенным, мы считаем, что щелевое рыхление (чизелевание), как прием основной обработки почвы в зоне сухих степей и полупустыни России и Казахстана, наиболее эффективно в плане рационального использования выпадающих в осенне-зимний период осадков, что существенно снижает отрицательное воздействие засухи на посевы сельскохозяйственных культур. По сравнению с вариантом без основной осенней обработки, щелева-ние повышает усвоение осадков холодного периода при влажной осени на 36,0 %. В засушливую осень это преимущество теряется. При сравнении запасов почвенной влаги после чизелевания и отвальной обработки, преимущество первого способа заметно ежегодно (10.15 %). Поэтому щелевое рыхление для районов с недостаточным увлажнением актуально и сегодня. Использование этого приема при подъеме паров под озимые культуры в Нижнем Поволжье, позволит стабилизировать роль парового клина в годы с 2-3 летнем циклом засухи.
Литература.
1. Мазитов Н.К., Гарипов Н.Э., Дмитриев С.Ю., Шарафиев Л.З., Ильин А.П. Экономика кормопроизводства в условиях засухи на основе применения отечественного комплекса техники//Вестник Казанского ГАУ. - 2011. - № 2 (20). - С. 103-105.
2. Овчинников А.С., Плескачев Ю.Н., Гурова О.Н. Кн.: Эволюция систем обработки почвы Нижнего Поволжья. Волгоград: Изд. Волгоградской ГСХА, 2011. - С.223.
3. Бакаев Н.М., Васько И.А. Эффективность комплекса осеннее-зимних агроприемов., // Зерновое хозяйство. - 1983. -№ 12.
4. Слесарев В.Н. Соверщшенствование противоэрозионной обработки почвы на юге Западной Сибири// Земледелие. -1985. - № 11.
5. Буянкин Н.И. Щелевой способ обработки почвы // Земледелие. - 1985. - №10.
RESERVES OF TILLAGE WITH 2-3-YEAR CYCLE OF DROUGHT (TO THE QUESTION OF DROUGHT
CONTROL)
N.I. Buyankin, A.M. Belyakov, V.I. Buyankin
Summary. The main crop production in the country is currently the Xia grain. Grain production is concentrated in the regions with insufficient humidification Niemi. Arid climate in the background of decreased fertility of arable land results in a decrease in the productivity of grain fields. The solution to this problem by increasing the proportion of fallow to 40-50% of the arable land is spraying the soil and reduced permeability of the arable layer in pairs, which increases the negative impact of frequent droughts. Previously used deep processing chestnut alkaline soils conventional plows, ploskorez and replacement units like these guns diskatorov not solve the problem of accumulation of moisture in soils. Exit the situation is seen in the introduction of a new method of deep soil - crevice tool loosening special nip-4, 5, formerly in common use at the north-western Kazakhstan. Similar results on chestnut alkaline soils of Russia on vlagonaderived accumulation in soil weapon «ranch» design Lower Volga Research Institute in option chisel working body to a depth of 0.32 m. The assimilation of the autumn-winter precipitation increases with chizelevanii on 7,0-14,0% compared to the moldboard treatment. And compared to the «zero» of the autumn by treatment chizelevanie stubble in damp autumn increases moisture reserves in the spring half.
Key words: drought, couples, deep treatment, brown salty soil density, soil texture, available moisture, spraying of arable land, meltwater runoff, loss of rainfall, the erosion of arable land.
