CC BY
33
о
СЧ CM
Ф
s ^
ф
4
ш ^
5
ш со
18. Шпаар Д. Зерновые культуры: учебно-практическое руководство. М.: ИД ООО «ДЛВ Агродело», 2008. Т 1. С.149-170.
Areal of Application of Zero and Surface Tillage in the Cultivation of Cereal Crops in the European Part of the Russian Federation
G.N. Cherkasov, I.G. Pykhtin, A.V. Gostev
All-Russian Research Institute of Farming and Soil Protection from Erosion, ul. Karla Marksa, 70b, Kursk, 305021, Russian Federation
Abstract. The research was carried out at the premises of the laboratory of farming systems of the All-Russian Research Institute of Farming and Soil Protection from Erosion with the use of a systematic approach, logical and mathematical analysis of accumulated and generalized experimental data and developments of leading research institutions of the Russian Federation. Positive and negative aspects of the application of the studied tillage methods and conditions for their effective usage were revealed. It helped to develop the concept of construction of tillage system and, on the basis of it, to give recommendations on the use of zero and surface tillage for cereal crops in a territory of the European part of the Russian Federation. It was formulated the criteria for the application of such soil treatments for agriculture in Russia (the crop, frequency ofapplication of treatments for different soil types, weather conditions, the quality of forecrop harvesting, etc.). On the basis of the created concept and criteria formulated it was concluded that the cultivation of winter wheat and rye, as well as spring wheat and barley by surface methods is expedient in the majority of regions. Zero cultivation for these crops is expedient in the territories of the Volga region, the North Caucasus region, as well as in the south part of the Central Black Earth Region and in the European part of the Ural region with scientifically founded approach to its use, or with limited material resources, when the yield of 21/ ha will be profitable for the farm. The analysis of the data for the study enabled to generate maps of the possible application of zero and surface treatments at the cultivation of cereal crops in the territories of the regions of the European part of the Russian Federation that allow to select the area of their application. Today we are working on defining the area of their application for the Republic of Crimea; further it is necessary to do the same work for Siberia and the Far East.
Keywords: agriculture, tillage, resource saving, minimum tillage, zero tillage, surface tillage, cereal crops.
Author Details: G.N. Cherkasov, D. Sc. (Agr.), corresponding member of the RAS, di-rector;I.G. Pykhtin, D. Sc. (Agr.), chief research fellow; A.V. Gostev, Cand. Sc. (Agr.), head of laboratory (e-mail: gav33@list.ru).
For citation: Cherkasov G.N., Pykhtin I.G., Gostev A.V. Areal of Application of Zero and Surface Tillage in the Cultivation of Cereal Crops in the European Part of the Russian Federation. Zemledelie. 2017. No 2. Pp. 10-14 (in Russ.).
УДК 631.4
Содержание и распределение легкорастворимых солей в профиле агрочернозёмов в зависимости от способа основной обработки
Д.Г. ПОЛяКОВ1, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник (e-mail: geoecol-onc@mail.ru) Ф.Г. БАКИРОВ1, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией Г.В. ПЕТРОВА2, доктор сельскохозяйственных наук, ректор (e-mail: orensau@mail.ru) Ю.М. НЕСТЕРЕНКО1, доктор географических наук, зав. отделом А.В. ХАЛИН1, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Юренбургский научный центр Уральского отделения РАН, Оренбург а/я 59, 460014, Российская Федерация
2Оренбургский государственный аграрный университет, ул. Челюскинцев, 18, Оренбург 460014, Российская Федерация
Исследования проводили с целью определения влияния способов основной обработки почвы на формирование солевого профиля агрочерноземов. Экспериментальная работа выполнена в 2016 г. на базе стационарного опыта учебно-опытного поля Оренбургского ГАУ, заложенного в 1988 г., по общепринятым методикам. Определение катионно-анионного состава водной вытяжки осуществляли в аккредитованной лаборатории ФГБУГЦАС «Оренбургский» по ГОСТ26423-26428. Среди 16вариантов стационарного опыта были выбраны ежегодная вспашка (контроль) и мелкое рыхление, с чередованием глубины обработки 20-22 и 25-27см и 8-10 и 10-12 см соответственно. Почва участка - чернозем южный малогу-мусный маломощный тяжелосуглинистый, со следующими агрохимическими характеристиками: содержание гумуса (по Тюрину) -4,4 %; рН - 7,8; N-NO3 - 10,2мг/100 г; N-NH4 - 4,5 мг/100 г; P2O5 и К2О (по Ма-чигину) - 4,5 и 35 мг/100 г соответственно. По вспашке верхний горизонт аккумуляций солей располагался на глубине 50-100 см, с максимумом в слое 70-80 см, нижний -глубже 120 см, при мелком рыхлении - 1050 см, 20-40 см и 60 см соответственно. Мощность верхнего слоя аккумуляции солей по вспашке составила 50 см, с содержанием 15,746 мг-экв/100 г ионов, по мелкому рыхлению - 20 см и4,699 мг-экв/100 г ионов соответственно. В общем составе ионов солей отмечено преобладание Ca2+ и HCO3-, на втором месте Mg2+ и SO42-. Доминирование MgSO4 в верхнем горизонте аккумуляций
свидетельствует о миграции этой соли к слою наиболее быстрого иссушения. После вспашки содержание токсичных солей варьировало в пределах 0,028-0,073 %, мелкого рыхления - 0,023-0,047 %. Из токсичных в слоях солевых аккумуляций при обоих способах обработки преобладал MgSO4. Повышенное содержание токсичных солей в средней части профиля показывает возможность их миграции в верхние горизонты почвы и отрицательного влияния на урожайность по вспашке в сухие годы.
Ключевые слова: чернозем, агрочер-нозем, водный режим, солевой профиль, вспашка, мелкое рыхление.
Для цитирования: Содержание и распределение легкорастворимых солей в профиле агрочернозёмов в зависимости от способа основной обработки / Д.Г. Поляков, Ф.Г. Бакиров, Г.В. Петрова, Ю.М. Нестеренко, А.В. Халин// Земледелие. 2017. № 2. С. 14-16.
Многие исследователи отмечают изменение водного режима черноземов в агроландшафтах [1-5], в том числе в зависимости от способа основной обработки почвы [6-11]. В условиях степного почвообразования солевой режим почв служит индикатором их гидрологического режима [2]. Изменения солевого профиля в агроландшафтах были показаны в исследованиях черноземов Центрально-Черноземного экономического района и Каменной степи [12, 13].
Все изложенное позволило выдвинуть следующую гипотезу: изменение водного режима при различных способах обработки почвы достаточно для формирования отличий в солевом режиме и влияния на продуктивность степных агроландшафтов.
Цель нашей работы - исследование влияния способов основной обработки на формирование солевого профиля агрочерноземов.
Для реализации поставленной цели в весенний период на территории учебно-опытного поля Оренбургского ГАУ проводили исследования чернозема южного на базе стационарного опыта, заложенного в 1988 г Среди 16 вариантов были выбраны вспашка (контроль) и мелкое рыхление. Эти технологические операции проводят ежегодно с чередованием глубины 20-22 и 25-27 см и 8-10 и 10-12 см соответственно. Это гипотетически
мм
40
35 30 25 20 15 10 5 0
«Р Й5 Л43 я»3 Глубина, см
Рис. 1. Содержание влаги по профилю агрочернозема при разных способах основной обработки, мм: — — отвальная вспашка; — — мелкое рыхление.
определяет возможность развития отличительных признаков и свойств, в том числе состава и распределения легкорастворимых солей по профилю почвы. Считаем, что трансформацию свойств и режимов почв на выбранных участках обусловливает способ основной обработки почвы.
Почва участка - чернозем южный ма-логумусный маломощный тяжелосуглинистый со следующей агрохимической характеристикой: содержание гумуса (по Тюрину) - 4,4 %; рН - 7,8; N-NO3 -10,2 мг/100 г; N-NН4 - 4,5 мг/100 г; Р205 и К2О (по Мачигину) - 4,5 и 35 мг/100 г соответственно.
Исследуемые агрочерноземы не относятся к категории засоленных, так как содержание легкорастворимых солей не превышает 0,126 % на вспашке и 0,109 % на мелком рыхлении.
Для изучения солевого состава образцы отбирали почвенным буром на глубину 130 см, через 10 см методом конверта. Определение катионно-анионного состава водной вытяжки осуществляли в аккредитованной лаборатории ФГБУ ГЦАС «Оренбургский» по ГОСТ 26423-26428. Содержание токсичных и гипотетических солей рассчитывали по общепринятой методике [14].
Использование разных способов основной обработки почвы влияло на запасы влаги в холодный период года и ее распределение по профилю агро-черноземов (рис. 1). После вспашки их количество было на 70 мм больше, что приводило к увеличению горизонта сплошного промачивания и гипотетически выщелачиванию большего количества солей в более глубокие горизонты весной.
В составе и распределении солей по профилю почвы в исследуемых ва-
риантах отмечали как сходные черты, так и различия. Схожесть заключалась в наличии двух горизонтов скопления солей (рис. 2). Верхний - приурочен к зоне наиболее быстрого иссушения и маркирует пространство самого интенсивного водопотребления в вегетационный период. Положение и состав нижнего иллювиального солевого горизонта определяли среднегодовой уровень весеннего промачивания профиля.
Различия заключались в глубине солевых максимумов и их составе. При вспашке верхний горизонт аккумуляций залегал на глубине 50-100 см с максимумом в слое 70-80 см, нижний -глубже 120 см. При мелком рыхлении их наблюдали гораздо выше: первый на глубине 20-40 см, второй начинался с 60 см. Кроме того, после вспашки содержание солей по профилю и в горизонтах их скопления было выше, чем после мелкого рыхления.
Следовательно, при большем весеннем промачивании профиля агро-
черноземов после вспашки солевой максимум формировался глубже. Здесь же с током влаги растворялось и перераспределялось большее количество солей, в результате чего мощность слоев была шире, а содержание в них солей выше. Так, мощность верхнего слоя аккумуляции солей после вспашки составляла 50 см с содержанием 15,746 мг-экв/100 г ионов, а после мелкого рыхления - 20 см и 4,699 мг-экв/100 г ионов соответственно.
В общем составе ионов солей отмечали преобладание Са2+ и НС03-, на втором месте - Мд2+ и SO42-. В верхнем слое солевых аккумуляций указанные группы ионов менялись местами: после вспашки на глубине 50-90 см, при мелком рыхлении - 0-20 см. Это свидетельствует о различиях во влагозарядке и расходе почвенной влаги, определяющих перераспределение солей по профилю почвы. Преобладание MgSO4 в верхнем горизонте аккумуляций свидетельствовало о миграции этой соли к слою наиболее быстрого иссушения.
После вспашки содержание токсичных солей варьировало в пределах 0,028-0,073 % (см. табл.). Горизонты их скопления были приурочены к слоям 10-30, 50-90 и 120-130 см с максимумом в среднем горизонте. После мелкого рыхления концентрация токсичных солей колебалась от 0,023 до 0,047 % с максимумами на глубине 10-20 и 60-130 см. Анализ распределения гипотетических солей показал, что из токсичных при обоих способах обработки в слоях солевых аккумуляций преобладал MgSO4. Другие соли распределялись более равномерно. После мелкого рыхления доля токсичных солей в верхней части профиля (0-30 см) была сопоставима с их уровнем в глубоких горизонтах (30-130 см). После вспашки содержание токсичных солей в пахотном горизонте оказалось в 2-2,5 раза меньше, чем на глубинах от 50 до 130 см.
Таким образом, увеличение горизонта сплошного промачивания почвы
Рис. 2. Солевой профиль агрочернозема при различных способах основной обработки почвы: и - Иа+; - К ; - - Са2+; Л - //СО,; ■ - С1
- SO42-.
Содержание токсичных ионов в агрочерноземах при различных вариантах основной обработки почвы, мг-экв/ 100 г почвы
Глубина HCO3- Cl- so/- Na+ Mg2+ А К Сумма солей,%
Вспашка
0-10 0,15 0,15 0,164 0,16 0,25 0,464 0,410 0,029
10-20 0,10 0,10 0,399 0,14 0,50 0,599 0,640 0,038
20-30 0,05 0,15 0,450 0,15 0,50 0,650 0,650 0,040
30-40 - 0,15 0,314 0,18 0,25 0,464 0,430 0,028
40-50 0,05 0,15 0,485 0,16 0,50 0,685 0,660 0,041
50-60 0,25 0,15 0,515 0,18 0,75 0,915 0,930 0,059
60-70 0,25 0,10 0,792 0,19 1,00 1,142 1,190 0,073
70-80 - 0,15 1,064 0,17 1,00 1,214 1,170 0,073
80-90 - 0,20 0,795 0,26 0,75 0,995 1,010 0,060
90-100 0,20 0,10 0,271 0,269 0,25 0,571 0,519 0,038
100-110 0,25 0,20 0,371 0,30 0,50 0,821 0,800 0,053
110-120 0,30 0,20 0,364 0,31 0,50 0,864 0,810 0,056
120-130 0,20 0,25 0,557 0,28 0,75 1,007 1,030 0,063
Мелкое рыхление
0-10 - 0,30 0,135 0,13 0,25 0,435 0,380 0,023
10-20 0,10 0,15 0,504 0,11 0,50 0,754 0,610 0,044
20-30 - 0,30 0,361 0,14 0,50 0,661 0,640 0,037
30-40 - 0,30 0,358 0,19 0,50 0,658 0,690 0,038
40-50 - 0,15 0,335 0,19 0,25 0,485 0,440 0,029
50-60 - 0,20 0,201 0,13 0,25 0,401 0,380 0,023
60-70 0,10 0,20 0,451 0,16 0,50 0,751 0,660 0,045
70-80 0,01 0,20 0,524 0,18 0,50 0,734 0,680 0,043
80-90 0,01 0,20 0,592 0,21 0,50 0,802 0,710 0,047
90-100 0,05 0,15 0,545 0,17 0,50 0,745 0,670 0,045
100-110 0,01 0,20 0,551 0,23 0,50 0,761 0,730 0,046
110-120 0,01 0,15 0,563 0,19 0,50 0,723 0,690 0,043
120-130 - 0,25 0,471 0,17 0,50 0,721 0,670 0,041
за счет осадков холодного периода года приводит к растворению и перераспределению большего количество солей.
При вспашке, по сравнению с мелким рыхлением, наблюдается увеличение зоны элювирования солей по профилю агрочерноземов и их содержания в метровом слое и горизонтах аккумуляции в результате подтягивания из более глубоких слоев, которые при мелком рыхлении не за-действуются. Суммарное содержание ионов после вспашки превышает их концентрацию при мелком рыхлении в слоях 0-30 и 0-100 см на 0,52 и 3,30 мг-экв/100 г соответственно.
Повышенное содержание токсичных солей в средней части профиля после вспашки свидетельствует о возможности их миграции в сухие годы в верхние горизонты. Именно с этим может быть связано большее снижение урожайности после отвальной обработки почвы в условиях засухи.
Литература.
1. Большаков А.Ф. Водный режим черноземов Средне-Русской возвышенности. М.: Изд-во АН СССР, 1961. 200 с. N 2. Афанасьева Е.А. Черноземы Средне-
0 Русской возвышенности. М.: Наука, 1966. ^ 225 с.
о? 3. Лебедева И.И. Гидрологические про-2 фили южных черноземов и агрочерноземов
1 // Почвоведение. 2007. № 7. С. 837-846.
§ 4. Базыкина Г.С. Гидрологическая Ч деградация автоморфных почв в агро-® ландшафтах // Бюллетень почвенного ^ института им. В.В. Докучаева. 2012. Вып. $ 70. С. 43-55.
5. Турусов В.И., Чевердин Ю.И. Особенности гидрологического профиля и оценка валгозапасов черноземов Воронежской области // Земледелие. 2015. № 3. С. 5-8.
6. Казаков Г.И. Обработка почвы в Среднем Поволжье. Самара: СамВен. 1997. 196 с.
7. Азизов З.М. Водный режим почвы на зяби и в паровом поле // Аграрная наука. 2005. № 7. С. 5-7.
8. Савчук С.В. Способы основной обработки чистого пара под озимую пшеницу на черноземах южных Оренбургского Предуралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2010. № 2 (26-1). С. 24-27.
9. Водный режим чернозема южного при энергосберегающих обработках почвы / А.П. Солодовников, Г.И. Шестеркин, А.С. Линьков, А.С. Даренков // Аграрный научный журнал. 2014. № 4. С. 33-36.
10. Бельтюков Л.П., Донцов В.Г., Кувши-нова Е.К. Влияние различных технологий на водный, пищевой режимы почвы и продуктивность подсолнечника // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2015. № 3. С. 126-138.
11. Влагосберегающие приемы и технологии в земледелии Оренбуржья / Н.А. Максютов, В.М. Жданов, В.Ю. Скороходов, Ю.В. Кафтан, Д.В. Митрофанов, Н.А. Зен-кова, В.Н. Жижин // Зерновое хозяйство России. 2015. № 6. С. 67-72.
12. Щеглов Д.И. Черноземы Центра Русской равнины и их эволюция под влиянием естественных и антропогенных факторов. М.: Наука, 1999. 210 с.
13. Цветнова О.Б. Семенова Л.А., Щеглов Д.И. Трансформация солевого состава почв каменной степи при сельскохозяйственном использовании // Вестник Московского университета. Сер.17. Почвоведение. 2011. № 4. С. 22-25.
14. Засоленные почвы России / Е.И. Пан-кова, Л.А. Воробьева, И.М. Гаджиев и др. М.: Академкнига, 2006. 856 с.
Content and Distribution of Soluble Salts in a Profile of Agrochernozems Depending on the Tillage Method
D.G. Polyakov1, F.G. Bakirov1, G.V. Petrova2, Y.M. Nesterenko1, A.V. Halin1
Orenburg Scientific Center of the Ural Branch of the RAS, Orenburg, a/y 59, 460014, Russian Federation 2Orenburg State Agrarian University, ul. Chelyuskintsev, 18, Orenburg, 460014, Russian Federation
Abstract. The purpose of the research was to determine the influence of tillage methods on the formation of a salt profile of agrochernozems. The experimentalworkwasperfonmedin 2016accord-ing to the conventional techniques at the premises of the stationary test of the experimental field of Orenburg SAU, founded in 1988. Determination of cationic-anionic composition of water extraction was carried out in the accredit laboratory of the FGBU State Center of Agrochemical Service "Orenburgsky"according to GOST26423-26428. Among 16 variants of the stationary experiment it was selected annual plowing (control) and a shallow tillage, with the interchanged of a depth of20-22cm and25-27cm, and 10-12 cm and 810 cm, respectively. The soilof the plot was south-em chernozem, low humic, low thick heavy loamy, with the following agrochemical characteristics: humus content (according to Tyurin) is 4.4%; pH is 7.8; the content of N-NO3 is 10.2 mg/100 g, N-NH4 - 4.5 mg/100 g, P2O5 - 4.5 mg/100 g, K2O - 35 mg/100 g. Under conditions of plowing the upper horizon of salt accumulations was at a depth of50-100 cm, with the maximum at 70-80 cm; the bottom horizon was deeper 120 cm. In the case of surface loosening the values were 10-50 cm, 20-40cm and 60 cm, respectively. The thickness of the upper layer of salt accumulation at plowing was 50 cm, with the content of ions of 15.746 mg-eq/100 g, at surface loosening - 20 cm and4.699 mg-eq/100 g, respectively. In the overall composition of salt ions it was observed the predominance of Ca2+ and HCO3-, Mg2+ and SO42- took the second place. The domination MgSO4 in the upper horizon of accumulation indicates the migration of the salt to the layer of the fastest insiccation. After plowing the content of toxic salts varied in the range 0.028-0.073 %, after surface loosening - from 0.023 to 0.047 %. Among toxic salt in the layers of salt accumulations MgSO4 prevailed at both processing methods. The presence of an increased content of toxic salts in the middle part of the profile indicates the possibility of their migration into the upper layers of the soil and negative influence on the yield in the case of plowing in dry years.
Keywords: chernozem, agrochernozem, water regime, salt profile, plowing, surface loosening.
Author Details: D.G. Polyakov, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow(e-mail: geoecol-onc@mail.ru);F.G. Bakirov, D. Sc. (Agr.), head of laboratory; G. V. Petrova, D. Sc. (Agr.), rector (e-mail: orensau@mail.ru); Y.M. Nesterenko, D. Sc. (Geogr.), head of division, A.V. Halin, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow.
For citation: Polyakov D. G., Bakirov F. G., Petrova G.V., Nesterenko Y.M., Halin A.V. Content and Distribution of Soluble Salts in a Profile of Agrochernozems Depending on the Tillage Method. Zemledelie. 2017. No 2. Pp. 14-16(in Russ.).
