CC BY
156
УДК 633.11: 631.423.2
DOI 10.18286/1816-4501-2016-4-48-54
РЕЖИМ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ И ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В СЕВООБОРОТАХ ЛЕСОСТЕПИ ЗАВОЛЖЬЯ
Подсевалов Михаил Ильич, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры «Земледелие и растениеводство»
Тойгильдин Александр Леонидович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры «Земледелие и растениеводство»
Аюпов Денис Энисович, аспирант кафедры «Земледелие и растениеводство» ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА
432017 г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1; тел: 8(8422)55-95-75 e-mail: [email protected]
Ключевые слова: озимая пшеница, влажность почвы, водопотребление, водный баланс почвы, севооборот, обработка почвы, урожайность.
В статье рассмотрены особенности режима влажности почвы под озимой пшеницей по предшественникам чистый пар, горох, люпин и смеси гороха с люпином. Урожайность озимой пшеницы в зависимости от предшественника, обработки почвы и удобрений в условиях лесостепи Заволжья.
Введение
Производство зерна - одно из основных направлений земледелия Ульяновской области. Почвенно-климатические условия региона позволяют получать высокие урожаи высококачественного зерна озимой пшеницы, в то же время урожайность и эффективность ее производства в области не стабильны по годам [1].
Научно-обоснованная система земледелия требует оптимального сочетания различных факторов, влияющих на урожайность сельскохозяйственных культур. При возделывании такой ценной продовольственной культуры, как озимая пшеница, важно обеспечить правильное сочетание агротехнических приемов, среди которых -предшественники, способы основной обработки почвы и удобрения.
В условиях земледелия лесостепи Заволжья почвенная влага находится в первом минимуме и часто выступает фактором, резко снижающим эффективность агротехнических приемов и продуктивность растений [2, 3, 4, 5, 6].
Обеспеченность сельскохозяйственных культур влагой зависит от количества и распределения атмосферных осадков, физических свойств почвы, состава и соотношения культур, чередования их в севообороте и технологий возделывания. Влияние предшественника в режиме влажности по-
чвы имеет определенное значение в росте, развитии и урожайности озимой пшеницы. От предшественника зависит влагонакопле-ние и влагообеспеченность в период сева озимых культур и до ухода в зиму.
В связи с вышеизложенным, задача максимального накопления и рационального использования влаги при формировании урожая сохраняет свое приоритетное значение в технологиях сельскохозяйственных культур, в том числе и озимой пшеницы.
Цель исследований: изучить особенности режима влажности почвы и водопо-требление озимой пшеницы при формировании урожая по различным предшественникам, обработке почвы и удобрениям в условиях лесостепи Заволжья.
Задачи исследований:
- изучить режим влажности почвы и водопотребление озимой пшеницы при её размещении после различных предшественников и систем обработки почвы в севооборотах;
- изучить полевую всхожесть и динамику густоты стояния растений озимой пшеницы по изучаемым факторам в севооборотах;
- установить зависимость урожайности озимой пшеницы от предшественников, обработки почвы и удобрений в севооборотах.
Объекты и методы исследований
Исследования проводились в много-
летнем стационарном полевом опыте кафедры земледелия и растениеводства Ульяновской ГСХА в 4-х 6-польных севооборотах. Объектом изучения явились посевы озимой пшеницы, размещенной по следующим предшественникам (Фактор А): 1) чистый пар 2) горох 3) люпин 4) горох + люпин. Севообороты развернуты во времени и пространстве, культуры размещены на двух системах основной обработки почвы (фактор В): 1) комбинированная (сочетание вспашки и плоскорезной обработки с дифференциацией по глубине в зависимости от биологических требований культур); 2) минимизированная обработка (в расчете на уменьшение глубины, кратности, совмещения операций за счет применения энергосберегающих агрегатов), под парозанимающие культуры обработка почвы была следующей: 1) дискование на 10-12 см + безотвальное рыхне-ние на 20-22 см 2) дискование на 10-12 см + культивация на 12-14 см. После уборки предшественника под озимую пшеницу по всем вариантам применялось двукратное дискование соответственно на 8-10 см и 1012 см + предпосевная культивация на 6-8 см.
Севообороты размещены на двух фонах двух удобрения (фактор С), под озимую пшеницу дозы были следующими: 1) солома + ^0Р30К30 (фон средний); 2) солома + ^6оР45К45 (фон повышенный).
Посевная площадь делянки 280 м2, учетная 200 м2. Делянки располагаются систематически в трехкратной повторности.
Метеорологические условия за 20132015 гг. отличались от среднемноголетних, самый благоприятный по влагообеспечен-ности был 2013 год (ГТК „ =0,88), наибо-
^ 1 май-июнь ' "
лее засушливый 2015 год (ГТК „ =0,46).
май-июнь
Исследования проводились по обще-приянтым методикам.
Результаты исследований
Запасы влаги в корнеобитаемом слое в условиях лесостепи Заволжья определяются суммой осадков и температурнымым режимом, существенное влияние на расход их из почвы оказывают сельскохозяйственные культуры, в этом плане подбор предшественников, особенно для озимых, имеет важное значение.
Роль предшественников для озимых культур в условиях дефицита влажности лесостепного Заволжья определяется запасами достаточного количества доступной влаги в почве к посеву, чтобы сформировать полноценные всходы, что зависит от предшественников и погодных условий.
По наблюдениям различных авторов, в условиях лесостепи Заволжья содержание влаги весной в почве под различными сельскохозяйственными культурами обычно высокое [7, 8]. Как показывают наши данные,
Таблица 1
Расход влаги предшественниками озимой пшеницы в севооборотах (2012 - 2014 гг.).
Севооборот (предшественник) Фактор А Обработка почвы Фактор В Запас доступной воды в 1 м слое почвы, мм Убыло-, прибыло+, мм Осадки, мм Расход влаги, мм
Посев предшественника, мм Посев озимой пшеницы, мм
I севооборот пар чистый В1 177 168 -9 156 165
В2 162 159 -3 162
II севооборот Горох В1 176 131 -45 156 201
В2 160 122 -38 194
III севооборот Люпин В1 176 129 -47 156 203
В2 159 120 -39 195
IV севооборот Горох+люпин В1 175 127 -48 156 204
В2 158 123 -35 191
Таблица 2
Густота стояния растений озимой пшеницы в зависимости от предшественников и обработки почвы в севооборотах за 2013-2015 гг.
Севооборот (предшественник) Фактор А Обработка почвы Фактор В Запасы доступной влагиперед посевом в слое, мм Число растений, шт/м2 Полнота всходов, % Сохранность, % Выживаемость растений, %
0-20 см 0-20 см всходы уборка
I севооборот пар чистый В1 41 168 476 356 86,5 74,8 64,7
В2 40 159 468 346 85,1 73,9 62,9
II севооборот Горох В1 25 131 456 308 82,9 67,5 56,0
В2 26 122 452 308 82,2 68,1 56,0
III севооборот Люпин В1 26 129 457 310 83,1 67,8 56,4
В2 24 120 452 308 82,2 68,1 56,0
IV севооборот Горох+люпин В1 25 127 458 306 83,3 66,8 55,6
В2 24 123 450 307 81,8 68,2 55,8
содержание доступной влаги в почве перед севом парозанимающих культур в среднем за 2012 - 2014 гг. по комбинированной обработке находилось в пределах 175- 177 мм, что больше чем по минимальной обработке почвы на 15-20 мм (табл. 1).
За время парования непродуктивный расход влаги в чистых парах часто превышает сумму осадков весенне-летнего периода. По нашим данным, потери воды на физическое испарение в чистом пару составили 162-165 мм, израсходовав из весенних запасов 3-9 мм, при этом агрогидрологическая роль чистого пара свелась только к сохранению запасов влаги, накопленной в почве за счет осенне-зимних осадков, т.е. накопления влаги в течение лета не проиходило.
Вегетирующие парозанимающие культуры для создания урожая использовали влагу как выпадающих осадков, так и из почвы, и запасы влаги в почве определялись сроком уборки парозанимающей культуры: во-первых, раноубираемые культуры меньше использовали запасы влаги из почвы. Во-вторых, чем раньше уборка культуры, тем продолжительнее период для накопления влаги в почве к посеву озимой пшеницы.
Общий расход воды за счет физиологического ее потребления культурами, возделываемыми в парах, и физического испарения с поверхности почвы был намного больше (191-204 мм), чем в чистом пару, по-
скольку расходуемая влага использовалась на образование биомассы гороха и люпина.
Несмотря на значительные потери на физическое испарение из почвы, влагообе-спеченность в чистых парах складывалась благоприятнее. В среднем за годы исследований содержание продуктивной влаги в метровом слое при посеве озимой пшеницы после чистого пара находилась на уровне 159-168 мм, после гороха, люпина и смеси горох + люпин величина этого показателя была ниже - соответственно 122 - 131 мм; 120 - 129 и 123 - 127 мм, что на 20-24 % меньше, чем после чистого пара.
Запасы продуктивной влаги отличались и по обработке почвы перед посевом озимой пшеницы. В чистом пару количество влаги составило по комбинированной обработке 168 мм, а по минимизированной - 159 мм. На вариантах с занятыми парами комбинированная обработка также имела преимущество перед минимальной на 5-9 мм.
Полученные данные показывают, что, несмотря на потери влаги и на испарение из почвы за время парования, влагозапасы на чистых парах к дате посева озимой пшеницы выше, особенно в верхнем слое, чем после гороха, люпина и смеси гороха с люпином.
Многие авторы указывают, что для получения полных всходов необходимо, чтобы к периоду посева озимых в верхнем слое
почвы (0-20 см) содержалось не менее 2530 мм продуктивной влаги, но удовлетворительные урожаи озимой пшеницы можно получить при 15-20 мм. Для прорастания семян озимой пшеницы необходимо не менее 1012 мм продуктивной влаги, но нормальные и дружные всходы можно получит лишь при 20 мм доступной влаги. Степень обеспеченности растений озимой пшеницы влагой после различных предшественников оказывает влияние на состояние растений и в последующие периоды роста [5, 9, 10, 11, 12].
Наши исследования показывают, что к моменту посева озимой пшеницы по чистом пару запасы продуктивной влаги в посевном слое находились на уровне 40-41 мм, тогда как после парозанимающих культур - 24-26 мм, что вполне достаточно для получения полноценных всходов (табл. 2).
Влагообеспеченность посевного, а в дальнейшем и метрового слоя почвы оказали влияние на полноту всходов, сохранность и выживаемость. Количество растений в период полных всходов после чистого пара составило 468-476 шт./м2 (85,1-86,5 %). После занятых паров количество всходов составило 450-458 шт./м2, при полевой всхожести
81.8-83,3 %. По всем предшественникам отмечалось преимущество комбинированной обработки почвы.
В период вегетации озимой пшеницы происходило изменение числа растений на единице площади в зависимости от предшествующих культур и обработки почвы. В среднем за три года количество растений к уборке после занятых паров составиво 307310 шт./м2, тогда как после чистого пара -346 по минимальной обработке и 356 шт./ м2 по комбинированной. Сохранность растений озимой пшеницы по чистому пару составляла 73,9-74,8 % при выживаемости
62.9- 64,7 %, после занятых паров соответственно 66,8- 68,2 % и 55,6-56,4 %.
Таким образом, минимальная система основной обработки почвы, рекомендуемая для снижения прямых затрат при выращивании сельскохозяйственные культур, по накоплению влаги, влиянию на полевую всхожесть и сохранность растений существенно уступала комбинированой обработке в севообороте. По минимальной об-рабоке почвы запасы продуктивной влаги в
метровом слое были ниже на 10 - 12%, чем на вариантах с комбинированной обработкой. Это обусловлено ухудшением водопроницаемости пахотного слоя, что приводило к увеличению физического испарения осадков, выпадающих во второй половине вегетации.
Начальный период вегетации озимых культур в лесостепной зоне Заволжья обычно проходит в условиях оптимального увлажнения, что позволяет растениям сформировать несколько побегов и успешно перенести зимовку. По нашим данным, к моменту ухода в зиму запасы доступной влаги в почве увеличивались за счет выпадающих осадков и достигали 175-180 мм по чистому пару и 140-150 мм по занятым парам, не отличаясь по вариантам обработки почвы.
В период возобновления вегетации озимой пшеницы наибольшая влагозарядка почвы была отмечена по чистому пару и составила 184 мм, что на 13-14 мм больше, чем после занятых паров. Весенние запасы продуктивной влаги и количество атмосферных осадков в период весенне-летней вегетации в дальнейшем оказали существенное влияние на режим влажности и водопотре-бление.
С начала весенней вегетации до колошения происходило нарастание надземной массы, что сопряжено с увеличением расхода влаги посевами. Значительное снижение запасов влаги в почве отмечалось по чистому пару -до 101 мм, по другим предшественникам запасы уменьшились до 87- 89 мм. К уборке озимой пшеницы запасы доступной влаги в метровом слое почвы по чистому пару уменьшились до 60 мм, после гороха до 62 мм, после люпина и горохо-люпиновой смеси до 63 мм. За период «возобновление вегетации - полная спелость» запасы доступной влаги в почве уменьшились на 124 мм по варианту с чистым паром и на 107 - 109 мм после занятых паров (таблица 3).
Величина суммарного водопотребле-ния озимой пшеницы по различным предшественникам в этот период составляла 134 - 148 мм, основным источником влаги служили запасы почвы в метровом слое - по чистому пару 68,2% , по занятым парам 64,965,4 %, а доля осадков по чистому пару составила 31,8 %, после гороха 35,1 % и после
N
Таблица 3
Расход влаги в посевах озимой пшеницы в севооборотах (в сред
Период наблюдений Предшественник Запасы влаги в слое 0-1,0м, мм Убыло, прибыло, мм Осадки, мм Расход влаги за период, мм Из запасов почвы За счет осадков
Весной Уборка мм % мм % мм %
Возобновление вегетации- колошение Пар чистый 184 83 -101 47 148 58,7 101 68,2 47 31,8
Горох 171 84 -87 47 134 56,5 87 64,9 47 35,1
люпин 170 82 -88 47 135 57,4 88 65,2 47 34,8
Горох + люпин 170 81 -89 47 136 57,9 89 65,4 47 34,6
Колошение - уборка Пар чистый 83 60 -23 81 104 41,3 23 22,1 81 77,9
Горох 84 62 -22 81 103 43,5 22 21,4 81 78,6
люпин 82 63 -19 81 100 42,6 19 19,0 81 81,0
Горох + люпин 81 63 -18 81 99 42,1 18 18,2 81 81,8
Возобновление вегетации- уборка Пар чистый 184 60 -124 128 252 100 124 49,2 128 50,8
Горох 171 62 -109 128 237 100 109 46,0 128 54,0
люпин 170 63 -107 128 235 100 107 45,5 128 54,5
Горох + люпин 170 63 -107 128 235 100 107 45,5 128 54,5
нем за 2013-2015 гг.)
Таблица 4
Эвапотранспирация и коэффициент водопотребления озимой пшеницы после различных паров (в среднем за 2013-2015 гг.)
Показатель Пар чистый Горох Люпин Горох + люпин
Урожай сухой надземной биомассы, т/га 7,92 6,57 6,32 6,21
Урожай зерна, т/га 4,40 3,65 3,51 3,45
Запасы продуктивной воды перед возобновлением вегетации, мм 184 171 170 170
Осадки за период возобновление вегетации-уборка, мм 128 128 128 128
Запасы продуктивной влаги в слое почвы 1 м перед уборкой, мм 60 62 63 63
Общий расход продуктивной влаги, мм 252 237 235 235
Коэффициент водопотребления, м3/т* 318 572 361 649 372 670 378 681
люпина 34,6 -35,1 %.
Общий расход влаги посевами озимой пшеницы по чистому пару составил 252 мм, из них из почвы было использовано 124 мм, а 128 мм из выпавших осадков, что составило соотвественно 49,2 и 50,8 % от расхода воды за период весенняя вегетация - уборка. После гороха, люпина и горохо-люпино-вой смеси расход влаги составил 237 - 235 мм, при этом из почвы использовалось 46,045,5 % и за счет осадков - 54,0-54,5 %.
Основным показателем эффективного использования воды растениями считается коэффициент водопотребления. В среднем за три года на формирование одной тонны урожая надземной биомассы озимой пшеницы по чистому пару затрачивалось 318 м3. По занятым парам потребление воды ози-
мой пшеницы было больше и составило 361 -378 м3, а на одну тонну зерна по чистому пару израсходовано 572 м3, после занятых паров 649-681 м3 (таблица 4).
Урожайность сельскохозяйственных культур является интегральным показателем степени эффективности комплекса агротехнических приемов возделывания сельскохозяйственных культур. В наших опытах получены данные по урожайности за 2012 и 2015 годы, свидетельствующие о высокой продуктивности озимой пшеницы сорта Бирюза (таблица 5).
Прежде всего, обращает на себя внимание то обстоятельство, что урожайность озимой пшеницы подвержена изменениям по годам в связи с различными метеорологическими условиями. Наибольшая урожай-
Таблица 5
Урожайность озимой пшеницы в зависимости от предшественников, обработки почвы и удобрений в севооборотах за 2012-2015 годы, т/га.
Предшественник Фактор А Обработка почвы Фактор В Удобрения Фактор С Год В среднем Среднее по факторам
2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. А С В
Пар чистый В1 С1 4,13 3,55 5,55 4,05 4,32 4,40* 100 3,82 100 3,64 100
С2 4,33 3,82 6,01 4,23 4,60
В2 С1 4,11 3,51 5,33 3,92 4,22
С2 4,22 3,78 5,70 4,06 4,44
Горох В1 С1 3,59 3,14 5,08 2,66 3,62 3,65 83,0
С2 3,78 3,44 5,26 2,75 3,81
В2 С1 3,46 3,09 4,79 2,55 3,47
С2 3,74 3,38 5,02 2,69 3,71
Люпин В1 С1 3,53 3,27 4,91 2,16 3,47 3,51 79,8 3,69 96,6 3,85 105,8
С2 3,74 3,50 5,12 2,23 3,65
В2 С1 3,47 3,25 4,73 2,01 3,36
С2 3,68 3,45 4,91 2,15 3,55
Горох + люпин В1 С1 3,32 3,56 4,89 2,14 3,48 3,45 78,4
С2 3,57 3,45 5,04 2,30 3,59
В2 С1 3,22 3,14 4,66 2,03 3,26
С2 3,40 3,42 4,90 2,20 3,48
Среднее 3,71 3,42 5,12 2,76 3,75
НСР05 А 0,04 0,06 0,09
В 0,03 0,04 0,06
С 0,03 0,04 0,06
"- над чертой урожайность,т/га, под чертой отношение к контролю,%
ность озимой пшеницы достигнута во влажный и теплый вегетационный период 2014 года, особо благоприятной была осень 2013 года после посева, благодаря чему растения хоршо развились и перезимовали и реализовали продуктивный потенциал. После читого пара по комбинированой обработке почвы и повышенном фоне удобрений урожайность составила 6,01 т/га, на других вариантах опыта урожайности находился на уровне 4,66-5,55 т/га.
В 2015 году урожайность варьировала в пределах от 2,01 до 4,23 т/га, со значительным преимуществом читого пара, что вызвано прежде всего недостатком влаги перед посевом по паровым предшественникам, низким температурным фоном зимы 2014-2015 гг., малоснежным периодом при низких температурах (декабрь 2014 г.).
В целом следует констатировать, что при возделывании озимой пшеницы выявлено преимущество чистого пара в качсетве предшественника, где урожайность зерна составила 4,40 т/га, что больше, чем после занятых паров на 0,75-0,98 т/га или 20,628,4%.
В среднем за годы исследований получены достоверные прибавки урожайности зерна озимой пшеницы по комбинированной обработке почвы в сравнении с минимальной технологией, в среднем прибавка составила 0,13 т/га, или 3,5%. Нами получена прибавка урожайности по фону удобрения солома + ^0РК, где урожайность составила 3,85 т/га, что больше. чем по фону солома + ^0Р30К30 на 0,21 т/га ,или 5,8 %.
Библиографический список
1. Морозов, В.И. Зерновая отрасль в рыночном измерении и ее эффективность в земледелии Ульяновской области / В.И. Морозов, С.В. Басенкова // Поволжье Агро. -2014. - №5(52) - С. 48-50.
2. Научно практические основы совершенствования севооборотов в лесостепи Поволжья // Н.С. Немцев [и др.]. - Ульяновск, 2000.-152с.
3. Шульмейстер, К.Г. Избранные труды. Том 2 / К.Г. Шульмейстер. - Волгоград, 1995. - 480 с.
4. Плодородие почвы и продуктивность агробиоценозов в полевых севооборотах лесостепи Поволжья / Р.С. Голомолзин, В.И. Морозов, М.И. Подсевалов, С.В. Шайкин, А.В. Карпов, Е.А. Петухов. - М.: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2012. - 98с.
5. Захаров, А.И. Эффективность адаптивно-ландшафтной системы земледелия в засушливых условиях Ульяновской области /
A.И. Захаров, С.Н. Никитин // Земледелие. -2013. - №3.- С. 3-5.
6. Подсевалов, М.И. Влияние севооборотов и обработки почвы на режим влажности и урожайность яровой пшеницы / М.И. Подсевалов, И.К. Милодорин // Теория и практика актуальных исследований. Материалы международной научно - практической конференции 17 апреля 2012. - Краснодар, 2012. - Том 2. - С. 187-191.
7. Нарциссов, В.П. Предшественники и урожайность озимых на серых лесных почвах Волго-Вятского района / В.П.Нарциссов,
B.П. Заикин // Агрономические основы специализации севооборотов. - М.: Агропро-миздат, 1987. - С. 40.
8. Земледелие в среднем Поволжье / Г.И. Казаков, Р.В. Авраменко, А.А. Марковский [и др.]; под ред. Г.И. Казакова. - М.: Колос, 2008. - 308 с.
9. Дубовик, Д.В Влияние агротехнических приемов на урожайность озимой пшеницы / Д.В.Дубовик, Е.В.Дубовик, Д.Ю. Виноградов // Земледелие. - 2014.-№1.-С.39-40.
10. Турусов, В.И.Технология возделывания озимой пшеницы в Воронежской области / В.И.Турусов, В.М.Гармашов, Ю.Д.Сыромятников, С.А.Гаврилова // Земледелие. - 2013. -№8.-С.28-30.
11. Пичугин, А.Н. Запасы доступной влаги в почве под озимой пшеницей по занятому и сидеральному парам / А.Н.Пичугин // Земледелие. - 2013. -№6.- С.12-15.
12. Немцев, С.Н. Агроэкологические основы почвозащитных систем земледелия в Лесостепи Среднего Поволжья / Н.С. Немцев. - Ульяновск, 2005. - 240с.
