CC BY
18
Выводы. Несомненно, развитие систем мониторинга и открытый доступ к спутниковой информации являются отправной точкой для достаточно точного и экономически выгодного мониторинга на основе данных дистанционного зондирования. Этот подход позволяет решать ряд важнейших задач, таких как: наблюдение за фенофазами культур, контроль границ полей, анализ и оценка состояния посевов, вплоть до прогнозирования урожайности до уборки. В Волгоградской области спутниковый мониторинг состояния посевных площадей развит еще очень слабо, необходима разработка геоинформационных слоев посевных площадей, полевое эталонирование и апробация методов дистанционной оценки в природно-климатических условиях региона.
Литература:
1. Барталев С.А., Лупян Е.А. Исследования и разработки ИКИ РАН по развитию методов спутникового мониторинга растительного покрова // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2013.
- Т. 10. - № 1. - С. 197-214.
2. Ерошенко Ф.В., Барталев С.А., Сторчак И.Г., Плотников Д.Е. Возможности дистанционной оценки урожайности озимой пшеницы на основе вегетационного индекса фотосинтетического потенциала. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса.
- 2016. - Т. 13. - № 4. - С. 99-112.
3. Савин И.Ю., Джан С., Шишконакова Е.А., Жоголев А.В., Габдуллин Б.С. Карта озимых культур сезона 2017 года, размещенная на сервисе ВЕГА: результаты выборочной
проверки качества. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2017. - Т. 14. -№ 4. - С. 125-131.
4. Терехин Э.А. Распознавание залежных земель на основе сезонных значений вегетационного индекса NDVI // Компьютерная оптика. - 2017. - Т. 41, № 5. - С. 719-725.
5. Ermolaev O. P., Mal'tsev K. A., Ivanov M.A. Automated Construction of the Boundaries of Basin Geosystems for the Volga Federal District // Geography and Natural Resources. -2014. - Vol. 35. - No. 3. - P. 222-228.
CROP CONDITION MONITORING METHODS WITH REMOTE SENSING
12 S.S. Shinkarenko, K.S-Kh.N., 2 E.A. Malyshko
1FSC of Agroecology RAS, Volgograd, Russia 2Volgograd State University, Volgograd, Russia
Satellite monitoring technologies for agricultural land are widely used. The article discusses the technology of satellite monitoring of sown areas based on the calculation of the NDVI area statistics for the contours of individual fields. At the first stage, a layer mask with the borders of the fields of the Oktyabrsky district of the Volgograd region was developed according to interpretation of Sentinel-2 satellite images with a resolution of 10 m in the QGIS program. The average values of the 16-day MODIS NDVI raster for each field on six dates of the vegetation period were calculated with the methods of zonal statistics . The developed geo-information system of the state of sown areas allows to carry out statistical processing of seasonal and long-term data of the vegetation index for each field. This data set is used to separate areas by crop, assess their condition and the influence of various factors on it.
Key words: agrolandscape, precision agriculture, monitoring, Volgograd region, GIS, remote sensing.
УДК 631.5/445.51
СПОСОБЫ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ЧЕРНОГО ПАРА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Е.А. Шевяхова, к.с.-х.н. - Нижне-Волжский НИИСХ - филиал ФНЦ агроэкологии РАН, Волгоград
С целью выявления наиболее эффективного ресурсосберегающего способа основной обработки почвы в условиях светло-каштановых почв Волгоградской области в 2016-2018 гг. на опытном поле Нижне-Волжского НИИСХ изучали различные способы основной обработки в трехпольном севообороте: черный пар - озимая пшеница - сафлор (яровая пшеница).
Наилучшая влагообеспеченность почвы к моменту посева озимой пшеницы отмечена по чизельной обработке орудием 040-5-40 (в среднем 13,3 мм в пахотном слое и 136,8 мм - в метровом слое).
К уборке фон с чизельной обработкой сохранил за собой преимущество в сохранении и рациональном использовании продуктивной влаги. Этот же вариант обеспечил максимальное количество нитратного азота как в начале, так и в конце вегетации озимой пшеницы.
Показатели подвижного фосфора и обменного калия также были выше на варианте с глубоким
чизельным рыхлением. Выявлено преимущество варианта с оборотом пласта в снижении количества сорного агроценоза в посевах озимой пшеницы.
Проведен анализ структурных элементов урожая озимой пшеницы: количество продуктивных стеблей, масса зерна с одного колоса, масса тысячи семян и урожайность.
В целом лучшие показатели по структуре и урожайности озимой пшеницы при различных вариантах основной обработки почвы дает фон с глубокой чизельной обработкой орудием 040-5-40. Наибольшая урожайность отмечена также на варианте с чи-зельным рыхлением - 4,0 т/га.
В условиях сухостепной зоны Нижнего Поволжья лучший способ обработки почвы - чизельная глубокая обработка орудием 040-5-40 на глубину 0,320,35 м.
Ключевые слова: черный пар, обработка почвы, продуктивная влага, пищевой режим, озимая пшеница, урожайность.
Л имитирующим фактором получения высоких и стабильных урожаев зерновых культур в Нижнем Поволжье является величина запасов продуктивной влаги, накопление которой происходит главным образом за счет осенне-зимних осадков. В зависимости от применяемой системы и глубины обработки почвы накопление влаги протекает с разной интенсивностью. Известно, что лучшим предшественником под озимую пшеницу является черный пар, после которого ко времени посева
накапливается достаточное количество влаги для получения оптимальных всходов. Это доказывается многочисленными исследованиями научных институтов [1, 2].
Поэтому дальнейшее совершенствование способов основной обработки черного пара и уходных мероприятий за ним является одним из условий стабильной урожайности и увеличения производства зерна озимой пшеницы [3].
Многие научно-исследовательские учреждения
накопили данные, подтверждающие важное значение глубокой отвальной вспашки, при которой биологически активный обогащенный усвояемыми формами азота и фосфора слой перемещается вниз, а на его место выворачивается нижний менее плодородный, но более оструктуренный слой. Ежегодное или периодическое оборачивание и перемешивание пахотного слоя способствует эффективной борьбе с сорняками, вредителями, возбудителями болезней культурных растений в результате их заделки в почву. Одновременно с признанием глубокой отвальной вспашки в последние годы внедряются безотвальные (плоскорезные) обработки. Плоскорезная обработка оставляет на поле стерню, которая защищает почву от эрозии и ослабляет засушливое действие климата. Правильный выбор способов и приемов обработки в сочетании с другими агротехническими приемами позволяют пополнять водный баланс почвы за счет уменьшения стока талых вод и сокращения испарения воды из почвы [4, 5].
Таким образом, основополагающим звеном в выборе способа и глубины основной обработки почвы должно быть одно: принцип защиты почвы от ветровой и водной эрозии наряду с влаго- и ресурсосбережением [6].
Материалы и методы исследований. На опытном поле Нижне-Волжского НИИСХ - филиал ФНЦ агроэкологии РАН в 2016-2018 гг. изучались приемы основной обработки черного пара в трехпольном севообороте со схемой чередования культур во времени и пространстве: пар черный - озимая пшеница - сафлор (яровая пшеница).
В опытах исследовали эффективность следующих систем обработки чистого пара: вспашка плугом ПН-4-35 на глубину 0,25-0,27 м (контроль), чи-зельная обработка орудием 0Ч0-5-40 на глубину 0,32-0,35 м и вариант без основной обработки почвы (стерня).
Почва опытного участка светло-каштановая, солонцеватая, тяжелосуглинистая с содержанием в слое 0-30 см гумуса 1,75%, сумма поглощенных оснований - 25-35 мг-экв./100 г почвы. Почва отличается низкой обеспеченностью нитратным азотом, достаточной - подвижными формами фосфора и повышенной - обменного калия, реакция почвенного раствора рН-7,3.
Варианты отвальной, безотвальной и без основной обработок закладывались в 4-х кратной по-вторности. Размер каждой делянки 95 мх18 м (1,7
га), поля севооборота - 6,9 га, всего опыта - 20,7 га. Между ярусами находится разворотная полоса шириной 35 м.
Ранне-весеннее закрытие влаги на парах с чи-зельной обработкой и на делянках без основной обработки проводили зубовыми боронами. Первую культивацию осуществляли культиватором КПС-4 на глубину 6-8 см, последующие - на 5-6 см с одновременным боронованием и прикатыванием пара.
В опыте рассматривались способы основной обработки черного пара, их влияние на водно-физические свойства почвы, пищевой режим, засоренность посевов озимой пшеницы, структурные показатели и уровень урожая.
Результаты и их обсуждение. Водный режим почв является одним из важнейших компонентов почвенных процессов. Улучшение влагообеспечен-ности растений приводит к эффективности агротехнических мероприятий, и в свою очередь, к повышению урожайности.
Большая роль в сохранении и рациональном использовании продуктивной влаги сельскохозяйственными культурами принадлежит системе обработки почвы [7].
Наблюдения за динамикой влажности почвы показали, что к моменту посева озимой пшеницы во все годы исследований отвальный пар испарил значительно больше продуктивной влаги, чем при других способах обработки (таблица 1). Если к моменту посева на отвальном пару в слое почвы 0-30 см было 9,9 мм продуктивной влаги, то на безотвальном и фоне без основной обработки, соответственно, 13,3 и 12,0 мм (средние данные за 2 года). В метровом слое почвы показатели продуктивной влаги были также выше на фонах чизельной обработки и без основной обработки (136,8 и 126,2 мм) по сравнению с контролем (112,3 мм).
На начало возобновления весенней вегетации чизельный фон и фон без основной обработки продуктивной влаги имели несколько выше по сравнению с отвальным фоном как в слое 0-30 см, так и в метровом слое.
Ко времени сева озимой пшеницы по парам в 2016 году устойчивое увлажнение просматривалось лишь на глубине 10 см и более, что позволило получить своевременные и дружные всходы. Иная картина наблюдалась в 2017 году: продуктивной влаги в пахотном слое оставалось в пределах 10,114,6 мм, вследствие чего всходы оказались неравномерными.
Таблица 1 - Влияние способов основной обработки пара на запасы продуктивной влаги (2016-2018 гг.)
Способ основной обработки пара Год Запас продуктивной влаги(мм) в слое почвы
0-30 см 0-100 см
посев уход в зиму ввв* уборка посев уход в зиму ввв уборка
Отвальная обработка плугом ПН-4-35 на глубину 0,25-0,27 м (контроль) 2016-2017 9,8 51,1 46,0 1,0 93,0 109,1 140,0 15,6
2017-2018 10,1 52,0 30,2 0,0 51,5 115,0 131,3 1,2
Среднее 9,9 51,5 38,4 1,0 72,2 112,3 135,6 8,4
Чизельная обработка орудием ОЧО-5-40 на глубину 0,32-0,35 м 2016-2017 12,0 56,0 47,7 3,3 109,4 130,0 156,2 16,3
2017-2018 14,6 60,0 39,2 0,0 73,6 143,6 129,8 3,2
Среднее 13,3 58,0 43,4 3,3 91,5 136,8 143,0 9,7
Вариант без основной обработки (стерня) 2016-2017 10,9 53,0 44,0 0,1 96,1 122,0 150,0 9,6
2017-2018 13,2 58,0 39,5 0,0 77,7 130,0 127,0 0,9
Среднее 12,0 55,5 41,7 0,1 86,9 126,2 138,0 5,2
1римечание: * ввв - весеннее возобновление вегетации
Способы основной обработки пара оказали влияние и на засоренность посевов озимой пшеницы. На опытном участке преобладали в основном однолетние сорняки: ширица запрокинутая (Amaranthusretroflexus L.), гречишка вьюнковая (Fallopia convolvulus), лебеда раскидистая (Atriplexpatula L.), марь белая (Chenopodiumalbum L.), из многолетних сорняков в незначительном количестве (куртины) - молокан татарский (Lactucatatarica).
Чистый пар является одним из эффективных средств в борьбе с сорной растительностью как однолетней, так и многолетней. Он истощает вегетативные органы размножения при регулярном их подрезании культивациями, уменьшает количество семян малолетних сорняков в верхнем корнеоб-итаемом слое почвы [2].
Данные выводы подтверждаются нашими исследованиями. На делянках без обработки (стерня) и чизельного рыхления по сравнению с отвальной
В фазу колошения отвальный фон также содержал низкое количество нитратов по сравнению с другими способами основной обработки. Таким образом, в течение всей вегетации озимой пшеницы отвальный фон был меньше обеспечен нитратами по сравнению с другими исследуемыми способами основной обработки.
В годы исследований (2016-2018 гг.) отмечена тенденция к повышенному содержанию подвижного фосфора (Р205) перед посевом на фоне чизельной обработки орудием 040-5-40 по сравнению с отвальным фоном и фоном без основной обработки черного пара. В фазу колошения на чизельной обработке содержалось Р205 5,1 мг/100 г почвы, а на отвальном фоне и фоне без основной обработки 4,7 и 4,1 мг/100 г почвы соответственно (средние данные за 2017-2018 гг.).
Таким образом, фон опыта с чизельным глубоким рыхлением был несколько лучше обеспечен подвижным фосфором в течение вегетации озимой пшеницы.
Содержание обменного калия было в пределах 40,0-47,4 мг/100 г почвы перед посевом по вариантам опыта. К фазе колошения показатели несколько уменьшились, но оставались по-прежнему выше на чизельном фоне как в начале, так и в конце вегетации озимой пшеницы.
Лабораторный анализ структурных показателей озимой пшеницы включал в себя учет количества продуктивных стеблей, массу зерна с одного колоса, массу тысячи семян и урожайность. Эти данные приведены в таблице 3 и 4. Изучаемые способы основной обработки черного пара оказывали вли-
обработкой засоренность была несколько выше, но при уходе за паром сорняки практически полностью уничтожались. Перед уборкой урожая озимой пшеницы их было сравнительно немного - 35 шт./ м2 при отвальной обработке, 47 шт./м2 - при чизельной и 58 шт./м2 - на фоне без основной обработки.
Ряд исследователей утверждают, что лучшие условия для максимального накопления нитратов в почве создаются в пару. Количество подвижных форм азота, фосфора и калия в почве не постоянно и зависит от многих факторов, в том числе от способов основной обработки [8, 9].
В наших исследованиях наблюдения за динамикой содержания элементов минерального питания показали, что за период парования на фоне чизель-ного глубокого рыхления содержание нитратов (Ы03) в пахотном слое почвы к моменту сева озимой пшеницы было несколько выше по сравнению с контролем и фоном без основной обработки (таблица 2).
яние на структурные показатели урожая озимой пшеницы. Так, количество растений и продуктивных стеблей было больше на чизельном фоне по сравнению с отвальным фоном и фоном без основной обработки (таблица 3).
В среднем за два года исследований максимальная продуктивная кустистость составляла 3,2 на варианте с чизельной обработкой орудием 040-5-40, несколько ниже этот показатель был на отвальной вспашке и на фоне без основной обработки 2,5-2,4.
По нашим наблюдениям, чизельная обработка способствовала увеличению веса зерна с одного колоса на 0,2 г по сравнению с контролем и фоном без основной обработки.
Способы основной обработки почвы практически не влияли на показатель массы 1000 зерен, и он был в пределах 39,8-40,8 г.
Результаты двухлетних данных показывают, что уровень урожая озимой пшеницы зависел от метеорологических условий вегетации и от способа основной обработки почвы (таблица 4).
Наибольший урожай озимой пшеницы сорта Ка-мышанка 5 - 4,0 т/га получен по фону чизельной обработки черного пара. Отвальный фон (контроль) снижал урожайность на 0,2 т/га по сравнению с чизельной обработкой. Минимальную урожайность сформировала озимая пшеница на фоне без основной обработки - 3,3 т/га. Из таблицы 4 можно проследить тенденцию роста урожайности как в благоприятном по влагообеспеченности 2017 году на фоне чизельной обработки на 0,2-0,4 т/га, так и в засушливом 2018 году - на 0,1-1,0 т/га по сравнению с другими изучаемыми вариантами опыта.
Таблица 2 - Пищевой режим в слое почвы 0-30 см в зависимости от способов основной обработки черного пара (мг/100 г почвы)
Способ основной обработки пара Фаза NO3 р2°5 к,°
20162017 20172018 Среднее 20162017 20172018 Среднее 20162017 20172018 Среднее
1* посев 3,7 4,5 4,1 6,2 5,8 5,0 41,8 40,1 40,9
колошение 1,6 1,3 1,4 5,0 4,7 4,7 40,0 39,0 39,5
2 посев 5,5 5,8 5,6 6,4 6,0 5,9 47,0 47,8 47,4
колошение 2,3 2,8 2,5 5,3 5,0 5,1 47,7 47,0 47,2
3 посев 4,3 3,5 3,9 5,0 4,9 5,0 40,1 40,0 40,0
колошение 1,8 1,5 1,6 4,4 3,9 4,1 38,8 39,0 38,9
Чизельная обработка
орудием 040-5-40 на глубину 0,32-0,35 м; 3 - Вариант без основной обработки.
Таблица 3 - Влияние способов основной обработки почвы на показатели структуры урожая озимой пшеницы сорта Камышанка 5 (2017-2018 гг.)
Способ основной обработки пара Год Количество, шт./м2 Прод.кустистость Масса зерна с одного колоса, г Масса 1000 зерен, г
растений прод.стеблей
Отвальная обработка плугом ПН-4-35 на глубину 0,25-0,27 м (контроль) 2017 172 425 2,9 1,1 43,4
2018 208 413 2,1 1,0 36,5
Среднее 190 419 2,5 1,0 39,9
Чизельная обработка орудием ОЧО-5-40 на глубину 0,32-0,35 м 2017 182 493 3,7 1,2 44,7
2018 206 434 2,7 1,2 37,0
Среднее 194 463 3,2 1,2 40,8
Вариант без основной обработки 2017 170 470 2,9 1,0 43,8
2018 200 420 2,0 1,0 35,8
Среднее 185 445 2,4 1,0 39,8
Таблица 4 - Влияние способов основной обработки черного пара на урожай озимой пшеницы сорта Камышанка 5, т/га
Способ основной обработки Год исследований Среднее
2017 2018
Отвальная обработка плугом ПН-4-35 на глубину 0,25-0,27 м (контроль) 4,4 3,3 3,8
Чизельная обработка орудием ОЧО-5-40 на глубину 0,32-0,35 м 4,6 3,4 4,0
Без основной обработки 4,2 2,4 3,3
Исследования по влиянию способов основной обработки черного пара при возделывании озимой пшеницы ведутся по настоящее время.
Заключение.
1. Основная обработка черного пара орудием ОЧО-5-40 на глубину 0,32-0,35 м в условиях сухостепной зоны светло-каштановых почв способствует большему накоплению почвенной влаги к началу сева озимой пшеницы и лучшей ее сохранности ко времени созревания.
2. Чизельный фон способствует лучшему нитратному режиму пахотного слоя на протяжении всего вегетационного периода озимой пшеницы.
3. Максимальный урожай озимой пшеницы при основной обработке черного пара в условиях тяжелосуглинистых светло-каштановых почв Волгоградской области дает вариант с обработкой чизельным орудием 040-5-40 на глубину 0,32-0,35 м - 4,0 т/га.
Литература:
1. Гурова, О.Н. Влияние способов основной обработки черного пара на урожайность озимой пшеницы / О.Н.Гурова, В.Ю. Мисюряев // Известия Нижневолжского Агроуниверситетского комплекса. - 2012. - №4 (28). -С.62-66.
2. Кислов, А.В. Ресурсосберегающие технологии возделывания озимой пшеницы и озимой тритикале на черноземах южных оренбургского Предуралья / А.В. Кислов, И.В. Васильев, С.А. Федюнин, Е.А. Ягофарова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2014. - № 3. - С.26-29.
3. Киреев, А.К. Чистый пар на богаре Юго-Востока Казахстана / А.К. Киреев, А.Э. Хидиров, Н.К. Тыныбаев, Е.К. Жусупбеков // Земледелие. - 2013. - № 2. - С.5-7.
4. Орсик, Л.С. Технология и технические средства для основной обработки почвы в сухостепных агроландшаф-тах Нижнего Поволжья / Л.С. Орсик, И.Б. Борисенко, В.М. Дринча, В.В. Леонтьев, В.М., Протопопов. - М.: Россельхо-закадемия. - 2004. - С.31-36.
5. Алабушев, А.В. Изменение продуктивности сельскохозяйственных культур под воздействием однотипных способов основной обработки почвы / А.В. Алабушев, А.А. Сухарев, А.С. Попов, С.И. Камбулов, А.Я. Логвинов //Земледелие. - 2015. - № 8. - С.25-32.
6. Фисунов, Н.В. Влияние обработки почвы и способа посева на водопотребление озимой пшеницы в Зауралье / Н.В. Фисунов, Д.И. Еремин // Земледелие. - 2013. - № 3. - С.24-25.
7. Рыжих, Л.Ю. Эффективность различных способов основной обработки серых лесных почв / Л.Ю. Рыжих, М.Ш.
Тагиров, Ф.Ф. Замалиева, Г.Ф. Копосов // Достижения науки и техники АПК. - 2016. - Т.30. - № 12. - С. 66-68.
8. Кирюшин, В.И. Проблема минимизации обработки почвы: перспективы развития и задачи исследований // Земледелие. - 2013. - № 7. - С.3-6.
9. Скороходов, В.Ю. Накопление и использование нитратного азота озимой рожью и яровой твердой пшеницей в весенне-летний период на черноземах южных Оренбургского Предуралья / В.Ю. Скороходов // Животноводство и кормопроизводство. - 2018. - Том 101. - № 3. - С. 163-171.
METHODS OF THE MAIN PROCESSING OF BLACK FALLOW
IN THE CULTIVATION OF WINTER WHEAT ON LIGHT CHESTNUT SOILS OF THE VOLGOGRAD REGION E.A. Shevyakhova, K.S-Kh.N. - Lower-Volga NIISKh, Affiliate of FSC of Agroecology, RAN, Volgograd
Various methods of basic tillage in a three-field crop rotation were studied: black fallow, winter wheat, and spring wheat on the experimental field of the Nizhne-Volzhsky scientific-research institute of agriculture in 2016-2018 in order to identify the most effective resource-saving method of primary tillage on light chestnut soils of the Volgograd region. The best moisture content of the soil at the time of sowing of winter wheat was noted by the chisel treatment with the OCHO-5-40 tool (on average 13.3 mm in the arable layer and 136.8 mm in the meter layer). By cleaning the background with chisel processing retained the advantage in the preservation and rational use of productive moisture. The same option provided the maximum amount of nitrate nitrogen both at the beginning and at the end of the growing season of winter wheat. Indicators of mobile phosphorus and exchangeable potassium were also higher in the variant with deep chisel. The advantage of the variant with the turnover of the soil layer in reducing the amount of weed agrocenosis in winter wheat crops was revealed. The analysis of the structural elements of the harvest of winter wheat was carried out: the number of productive stems, the mass of grain per spike, the mass of thousands of seeds and the yield. In general, the best performance in the structure and yield of winter wheat with different variants of the main tillage provides the background with a deep chisel treatment with an OCHO-5-40 instrument. The highest yield was also noted on the version with chisel loosening - 4.0 t / ha. In the conditions of the dry steppe zone of the Lower Volga region, the best way to tillage is deep processing with agricultural tools OCHO-5-40 to a depth of 0.32-0.35 m.
Keywords: black steam, tillage, productive moisture, food regime, winter wheat, yield.
