CC BY
35
УДК 631.51
Совершенствование основной обработки почвы в ЦЧР
A.B. ДЕДОВ, доктор сельскохозяйственных наук T.A. ТРОФИМОВА, кандидат сельскохозяйственных наук Д.А. БОЛУЧЕВСКИЙ Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I E-mail: [email protected]
Внедрение минимизации основной обработки в ЦЧР возможно на почвах, устойчивых к уплотнению, на сравнительно чистых от сорняков полях, при подборе культур, обеспечивающих урожайность не ниже, чем при традиционных приемах обработки.
Ключевые слова: минимизация обработки почвы, основная обработка, вспашка, безотвальная обработка, урожайность, засоренность, плотность почвы.
Одно из направлений адаптивно-ландшафтного земледелия - переход на ресурсосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур, включающие минимизацию обработки почвы. При этом расход энергии на обработку почвы сокращается с более чем 40 % от общих затрат на возделывание культур до 10-15 % [1, 2].
Возможности применения минимальной обработки почвы возрастают по мере обеспеченности хозяйств производственными ресурсами, удобрениями, пестицидами, при соблюдении севооборотов, высокой культуре земледелия. Минимизация предполагает научно обоснованное сокращение глубины основной обработки почвы; замену отвальной вспашки на безотвальное рыхление; совмещение нескольких операций и приемов в одном рабочем процессе; внедрение «щадящих» технологий обработки почвы - полосной, нулевой и др.
На протяжении многих лет в четырех опытах нашего института исследуются пути минимизации основной обработки почвы в ЦЧР.
В двухфакторном стационарном опыте 1, заложенном в 1968 г., исследования проводили в 10-польном зернопропашном севообороте: кукуруза на силос - озимая пшеница -сахарная свекла - однолетние травы - озимая пшеница - кукуруза на си-
лос - горох - озимая пшеница - подсолнечник - ячмень. Через 17 лет после закладки опыта изучаемыми культурами были горох и озимая пшеница. Опыт включал следующие варианты основной обработки почвы: 1- ежегодная вспашка на 2022 см (контроль); 2, 3 и 4 - ежегодная вспашка соответственно на глубину 2S-27, 30-32 и 3S-37 см; S -разноглубинная вспашка в севообороте двухъярусным плугом; 6 - разноглубинная обработка в севообороте, в том числе 30 % лемешного рыхления на 10-12 см под озимые; 7
- разноглубинная обработка в севообороте (30 % плоскорезного рыхления на 10-12 см под озимые); 8 -разноглубинная обработка в севообороте (60 % плоскорезного рыхления под зерновые и однолетние травы); 9 - разноглубинная плоскорезная обработка в севообороте; 10 -ежегодное рыхление плугом без отвалов на 2S-27 см. Вспашку в вариантах 1 -4 проводили плугом I1H-4-3S, двухъярусную вспашку - плугом ПЯ-3-40, плоскорезную обработку - КПГ-2S0, рыхление плугом без отвалов
- плугом nH-4-3S со снятыми отвалами, лемешное лущение - лущильником nn/l-10-2S.
В краткосрочном опыте 2 исследования проводили в 1990-1994 гг. в звене севооборота сахарная свекла - ячмень - подсолнечник. Опыт трехфакторный: фактор А - система зяблевой обработки почвы (обычная зябь, улучшенная зябь, улучшенная зябь с элементами полупара), фактор В - приемы основной обработки почвы (вспашка плугом ПН-4-35 под ячмень, подсолнечник, сахарную свеклу; плоскорезная обработка Knr-2S0; обработка чизельной стойкой «параплау»). Под пропашные культуры основную обработку почвы проводили на глубину 2S-27 см, под ячмень - на 20-22 см. Посевные делянки сахарной свеклы делились пополам: с ручной прополкой и без прополки.
В краткосрочном опыте 3 (20072009 гг.) изучали различные приемы основной обработки почвы под ячмень после различных предшественников (кукурузы на силос и сахарной свеклы). Схема опыта включала вспашку плугом nH-6-3S на глубину
16-18 см и безотвальное рыхление культиватором КПЭ-3,8 на 16-18 см.
В стационарном опыте 4 (20082012 гг.) исследовали три фактора: А - пар (занятый и сидеральный), В - приемы основной обработки почвы (вспашка плугом ПH-6-3S под сахарную свеклу на 2S-27 см, под остальные культуры севооборота -на 20-22 см и дискование БДТ-7 на 10-12 см), С - различные дозы и сочетания минеральных и органических удобрений (см. табл. 4) в четырехпольном севообороте пар (занятый, сидеральный) - озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень.
Почва в опытах 1 и 2 - чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый, в опытах 3 и 4 - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Наблюдения, учеты и анализы проводили по общепринятым методикам.
Результаты исследований в опыте 1 доказали возможность минимизации основной обработки в севообороте за счет уменьшения глубины обработки почвы: под озимые культуры - с 20-22 см до 10-12 см, под горох - с 2S-27 см до 20-22 см.
Установлено, что под озимую пшеницу после занятых паров и непаровых предшественников наиболее эффективным было дискование на глубину 10-12 см лемешными или плоскорезными орудиями. При этом коэффициент энергетической эффективности в опыте 1 повышался с 1,81 (вспашка на 20-22 см, контроль) до 1,90-2,00.
Один из путей минимизации основной обработки почвы - замена отвальной вспашки на безотвальное рыхление. Нашими исследованиями доказана возможность проведения после сахарной свеклы и кукурузы на силос безотвальной обработки под яровые зерновые культуры.
В опыте 2 при замене отвальной вспашки под ячмень, сахарную свеклу и подсолнечник на плоскорезное рыхление или обработку «параплау» урожайность пропашных культур по сравнению с контролем существенно не снизилась, а коэффициент энергетической эффективности по всем культурам был на уровне отвальной обработки почвы (табл. 1).
В опыте 3 наиболее энергосбере- ш
гающим приемом основной обработ- |
ки почвы под ячмень после пропаш- §
ных предшественников было мелкое |
безотвальное рыхление (табл. 2). Ш
Так, по вспашке на 16-18 см (конт- 2
роль) под ячмень по кукурузе на си- &
лос коэффициент энергетической р
эффективности составил 1,89, по 2
со
S
I. Продуктивность культур и энергетическая эффективность при различных приемах основной обработки почвы (в среднем за 1990-1994 гг., опыт 2)
Вариант обработки почвы Урожайность, т/га Коэффициент энергетической эффективности
сахарная свекла ячмень подсолнечник сахарная свекла ячмень подсолнечник
Вспашка (контроль) Плоскорез Параплау НСР05 38,5 37,8 37,0 4,3 2,97 2,73 2,83 0,23 1,54 1,47 1,45 0,11 1,41 1,41 1,37 2,13 2,11 2,11 3,02 3,09 2,90
Примечание. Глубина обработки под пропашные культуры -ячмень - 20-22 см. 25-272 см, под
2. Энергетическая оценка эффективности различных приемов основной обработки почвы под ячмень после разных предшественников (в среднем за 2007-2009 гг., опыт 3)
Вариант обработки почвы Урожайность, т/га Затраты техногенной энергии, ГДж/га Выход2 энер-гии2с2урожаем основной продукции, ГДж/га Коэффициент энергетической эффективности
Вспашка на 16-18 см Безотвальное рыхление на 16-18 см нср05 2,69/3,59 2,78/3,11 0,41/0,35 3,70/3,72 3,26/3,24 7,00/9,56 7,40/8,29 1,89/2,57 2,27/2,66
Примечание. В числителе - предшественник кукуруза на силос, в сахарная свекла знаменателе2-
сахарной свекле - 2,57, а при безотвальном рыхлении на 16-18 см он увеличился соответственно до 2,27 и 2,66. Следует отметить, что мелкую безотвальную обработку почвы под ячмень проводили на фоне глубокой отвальной вспашки под предшествующую культуру.
Минимизация основной обработки почвы не всегда дает положительные результаты. Длительное применение в стационарном опыте 4 дискования на 10-12 см под все культуры севооборота способствовало снижению их продуктивности. Так, в среднем за 2008-2012 гг. по вспашке на глубину 25-27 см урожайность сахарной свеклы составила 42,7 т/га, а по дискованию - 29,6 т/га (НСР05=1,25 т/га), ячменя - соответ-
ственно 3,23 и 2,96 т/га (НСР05=0,12 т/га). Коэффициент энергетической эффективности при возделывании сахарной свеклы по мелкой обработке снизился с 1,40 (вспашка) до 1,22, при возделывании ячменя - несколько повысился с 2,32 до 2,34.
Минимизация или полный отказ от обработки почвы приводят к росту засоренности посевов. При этом доля затрат на пестициды возрастает до 25 % от общих затрат при возделывании культур [1].
При безотвальной обработке почвы под всеми изучаемыми культурами (опыт 2) отмечалось достоверное увеличение их засоренности (табл. 3). Использование в качестве орудий основной обработки почвы плоскореза и стоек «параплау» по-
вышало засоренность сахарной свеклы соответственно на 27 и 49 %, подсолнечника - на 28,2 и 62,4 %, ячменя - на 22 и 57 % по сравнению с обработкой плугом. Воздушно-сухая масса сорняков по плоскорезной обработке в среднем возросла на 40 %, а по обработке «параплау» -на 38 %.
В опыте 3 независимо от предшественника мелкая безотвальная обработка также способствовала повышению количества и массы сорняков в посевах ячменя по сравнению со вспашкой. Применение под ячмень безотвальных приемов повысило засоренность посевов ячменя после кукурузы в 1,9-3,0 раза, после сахарной свеклы - в 1,4-2,0 раза.
Исследования показали (опыты 3, 4), что поверхностная и мелкая обработки почвы стимулируют развитие и распространение корнеотпрыс-ковых сорняков (осот розовый), так как в результате измельчения корневой системы сорного растения пробуждаются его спящие почки.
Обработка почвы рассматривается, прежде всего, с точки зрения регулирования плотности последней. При сопоставлении величин равновесной и оптимальной для культур плотности почвы определяется потребность в той или иной механической обработке. Уменьшение интенсивности рыхления до полного отказа от него возможно лишь на почвах, равновесная плотность которых близка или равна оптимальной [3, 4]. Интенсивность механической обработки должна возрастать с увеличением разности между равновесной и оптимальной плотностью почвы.
Анализ полученных в многолетнем стационарном опыте 1 данных показал, что существенных различий между вариантами обработки почвы по плотности чернозема обыкновенного в период вегетации гороха и озимой пшеницы не наблюдалось.
3. Влияние различных способов основной обработки почвы на засоренность посевов в звене севооборота сахарная свекла - ячмень - подсолнечник (в среднем за 1990-1994 гг., опыт 2)
Сахарная свекла Ячмень Подсолнечник
Вариант сорняки
обработки2почвы мало- много- всего мало- много- всего мало- много- всего
летние летние летние летние летние летние
Вспашка 34 24 58 69 21 81 128 18 146
85,4 102 187,4 28,7 25,8 54,5 23,1 15,0 38,1
Плоскорез 48 26 74 78 12 99 166 22 188
136,8 126,6 263,4 39,4 12,5 51,9 24,3 16,4 40,7
Параплау 43 31 81 116 18 131 214 24 238
118,9 140 258,9 32,6 22,8 55,4 25,4 19,2 44,6
нсро5 3,9 4,0 10,5 8,5 5,9 10,2 20,4 3,6 30,5
16,8 22,5 33,0 3,4 2,7 4,8 1,8 1,3 7,2
Примечание.2В2числителе2- количество сорняков, шт/м2; в знаменателе - масса сорняков, г/м2.
4. Плотность почвы (г/см3) в слое 0-30 см под сахарной свеклой в зависимости от различных приемов обработки почвы и удобрения (в среднем за 2008-2012 гг., опыт 4)
Приемы обработки почвы (фактор В)
Система вспашка дискование
удобрения (фактор С) третья пара настоящих листьев перед уборкой третья пара настоящих листьев перед уборкой
Контроль (С) (NpK)100 + Н + Ск + Соп (NpK)200 C Ск C 2СоП (NPK)lS0 C Д C Ск C Соп НСР05 (частных эффектов) 1,22 1.19 1,18 1.20 0,04 1,27 1,24 1,24 1,26 0,03 1,29 1,23 1,28 1,25 1,32 1,28 1,30 1,29
Примечание. Ск - пожнивный посев горчицы сарептской на зеленый корм после озимой пшеницы; Н - навоз, 40 т/га; Соп - биологический урожай соломы озимой пшеницы, 5-7 т/га; 2Соп - двойная доза соломы; Д - дефекат, 10 т/га.
Здесь нужно учитывать, что исследования проводили на почве с высоким содержанием водопрочных структурных агрегатов (67-76 %).
Во все сроки определения показателя (всходы, цветение, созревание) сохранялась тенденция повышения плотности почвы в вариантах с ежегодной плоскорезной обработкой по сравнению с отвальной. При ежегодном рыхлении плугом без отвалов и разноглубинной обработке почвы в севообороте величина плотности почвы была на уровне контрольного варианта. При увеличении глубины вспашки с 20-22 до ЗS-37 см прослеживалась тенденция снижения плотности чернозема обыкновенного на 1-9 %.
Все изучаемые приемы обработки чернозема обыкновенного в опыте 1 поддерживали плотность пахотного слоя в пределах нормы для сельскохозяйственных культур, что говорит о возможности минимализа-ции обработки данной почвы.
Кратковременное использование в системе основной обработки чернозема обыкновенного безотвальных рыхлений плоскорезом и плугом «параплау» (опыт 2) не оказало существенного влияния на показатели сложения почвы. Плотность почвы по всем изучаемым культурам в звене севооборота (сахарная свекла - ячмень - подсолнечник) в начале вегетации растений и перед уборкой не превышала оптимальных значений, максимальная плотность в слое 0-40 см составляла 1,21 г/см3.
В исследованиях, проведенных в краткосрочном опыте З на черноземе выщелоченном, после вспашки на обычную глубину плотность слоя 0-30 см была на 0,02-0,04 г/см3 ниже в зависимости от предшественника и срока определения, чем после мелкой безотвальной обработки почвы.
Плотность почвы повышается при длительном отсутствии (более 6 лет) вспашки или глубокого рыхления. Установлено (опыт 4), что при отвальной обработке под сахарную свеклу слой почвы 0-30 см был менее уплотнен по сравнению с мелким рыхлением (табл. 4). Наблюдалось существенное увеличение плотности почвы в слое 20-30 см в варианте с дискованием по сравнению со вспашкой независимо от приемов повышения плодородия.
Установлено, что при различных приемах основной обработки почвы под ячмень в начале вегетации ее плотность в слое 0-30 см не превышала 1,23 г/см3. Разница в показателях между приемами обработки почвы, независимо от удобрений, была не существенная. Перед уборкой ячменя наблюдалось значительное увеличение плотности почвы в слоях 1020 и 20-30 см по мелкой основной обработке до 1,30-1^ г/см3, что превышает величину оптимальной плотности для зерновых культур.
Исследования, проведенные в различных опытах, показали, что с увеличением интенсивности обработки почвы содержание подвижных элементов питания в пахотном слое повышается. Различные приемы минимизации обработки снижали содержание нитратного азота по сравнению с отвальной на 12-30 %.
Таким образом, на основании многолетних исследований можно сделать следующие выводы:
- минимизация основной обработки почвы позволяет сократить производственные затраты и обеспечить урожай отдельных сельскохозяйственных культур (озимые и яровые зерновые), равный урожаю, полученному при отвальной обработке. Эффективно краткосрочное (в течение трех лет) применение раз-
ноглубинных безотвальных обработок в звене севооборота сахарная свекла - ячмень - подсолнечник;
- при замене отвальной вспашки на безотвальное рыхление, поверхностную или мелкую обработку почвы увеличивается численность сорных растений в посевах культур, в том числе корнеотпрысковых; снижается содержание нитратных форм азота в слое 0-30 см;
- успешное внедрение приемов минимизации обработки возможно на почвах, устойчивых к уплотнению; при подборе культур, обеспечивающих урожайность по минимальным обработкам не ниже, чем по традиционным способам. На деградированных черноземах полный отказ от отвальной обработки или глубокого рыхления ведет к сильному переуплотнению почв.
Литература
1. Баздырев Г.И. Вклад профессора А.И. Пупонина в разработку и освоение почвозащитных ресурсосберегающих технологий на основе минимализации обработки почвы/Ресурсосберегающие технологии обработки почвы в адаптивном земледелии. - М.: Изд-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2010. -С. 29-54.
2. Лыков А.М., Макаров И.П., Рассадин А.Я. Методологические основы теории обработки почвы в интенсивном земледелии//3емледелие, 1982. - № 6. - С. 14-17.
3. Макаров И.П. Эффективность приемов минимализации обработки почв/ Актуальные проблемы земледелия. - М.: Колос, 1984. - С. 85-89.
4. Сидоров М.И., Зезюков Н.И. Земледелие на черноземах. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1992. - 182 с.
Improving of main soil treatment in Central Chernozem zone
A.V. Dedov, T.A. Trofimova, D.A. Boluchevskyi
It was shown that introduction of minimization of main soil treatment in Central Chernozem zone is possible j on soil resistant to compaction, on fields S relatively clean of weeds, in the selection a of crops that provide yield no lower than a at traditional methods of treatment. |
Keywords: minimization of soil treatment, 2 main soil treatment, plowing, boardless soil treatment, yield, contamination, density of the soil. g
■ Q
