CC BY
7
DOI: 10.25930/0372-3054/006.5.12.2019 УДК: 633:631.51
ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ
КУРГАНСКОГО НИИСХ
С.Д. Гилев, И.Н. Цымбаленко, А.Н. Копылов, В.П. Ефремов, Н.В. Ионина
Представлен материал преимущественно методического плана по изучению систем земледелия без обработки почвы в условиях Зауралья. Научно-исследовательская работа ведется на базе Курганского НИИСХ - филиала ФГБНУ УрФАНИЦ УрО РАН. В зернопаровом, зерновом севооборотах и при бессменном возделывании пшеницы изучаются и совершенствуются технологии производства зерна яровой пшеницы, гороха, раннеспелой кукурузы на базе трёх систем обработки почвы: традиционной (глубокая отвальная), минимальной (мелкая поверхностная) и нулевой (без обработки почвы). В системе без обработки почвы посев яровой пшеницы и других культур проводится сеялкой СКП-2,1, оборудованной тонкими анкерными сошниками, минимально нарушающими стерневой покров. Нормы посева снижены на 10-15% по сравнению с технологией традиционного посева. Для уничтожения зимующих и ранних однолетних сорняков проводится предпосевная обработка почвы глифосатсодержащими гербицидами, в период вегетации - химическая прополка посевов баковыми смесями гербицидов, в том числе противозлаковыми. В конце каждой ротации четырёхпольного зернопарово-го севооборота в четвёртом поле на контрольных вариантах и на фоне N40 в слое почвы 0-20 см определяется численность и динамика микроорганизмов различных физиологических групп, их реакция на способы обработки, удобрения и погодные условия (лаборатория ВНИИ органических удобрений и торфа). С 2018 года проводится учет степени заселённости почвы фитопатогенами, их динамика. В качестве методов исследований используется флотация и микроскопирование почвенных образцов (лаборатория почвенных экспертиз «Самара-АРИС»). Результаты учёта урожайности, сопутствующие исследования и наблюдения свидетельствуют, что в центральной лесостепной зоне Зауралья на среднесуглинистых чернозёмах технология без обработки почвы по уровню производства зерна не уступает традиционной. В северо-западной зоне, более увлажнённой, с тяжелосуглинистыми почвами, на начальном этапе исследований этой технологии (2014-2018 гг.) по урожайности яровой пшеницы преимущество имеет традиционная технология.
Ключевые слова: без обработки почвы, стерневой фон, гербициды, микроорганизмы, фитопатогены, технология, урожайность
TECHNOLOGY WITHOUT TILLAGE IN THE RESEARCH OF THE KURGAN RESEARCH INSTITUTE OF AGRICULTURE
S.D. Gilev, I.N. Tsymbalenko, A.N. Kopylov, V.P. Efremov, N.V. Ionina
The presented material is primarily of a methodological plan for the study of agricultural systems without tillage in the conditions of the Trans-Urals. Research work is being car-ied out on the basis of the Kurgan Research Institute of Agriculture - branch of the FSBSI the Ural Branch of the RAS. In grain-fallow, grain crop rotation and permanent cultivation of wheat, the technologies for the production of spring wheat, peas, and early-maturing corn are studied and improved on the basis of three tillage systems: traditional (deep moldboard), minimum (surface) and zero (without tillage). In the system without tillage, the sowing of spring
wheat and other crops is carried out with SKP-2,1 seeder equipped with thin anchor coulters that minimally break the stubble cover. Seeding rates are reduced by 10-15% compared to traditional seeding technology. For the destruction of wintering and early annual weeds, pre-sowing treatment of soil with glyphosate-containing herbicides is carried out, during the growing season, chemical weeding of crops with multipurpose mixtures of herbicides, including anti-cereal is carried out. At the end of each rotation of the four-field grain-fallow crop rotation in the fourth field, on the control variants and against the background of N40 in the soil layer of 0-20 cm is determined the number and dynamics of microorganisms of different physiological groups, their reaction to processing methods, fertilizers and weather conditions (laboratory of the Institute of Organic Fertilizers and Peat). Since 2018, the degree of soil settlement by phytopathogens and their dynamics has been taken into account. As research methods flotation and microscopy of soil samples are used (Samara-ARIS Soul Expertise Laboratory). The results of accounting for crop yields, related studies and observations indicate that in the Central forest-steppe zone of the Trans-Urals on medium-loamy chernozems the technology without tillage in terms of grain production is not inferior to traditional technology. In the North-Western zone, more humid, with heavily loamy soils, at the initial stage of this technology research (2014-2018), on the yield of spring wheat, the traditional technology has an advantage.
Key words: without tillage, stubble background, herbicides, microorganisms, phyto-pathogens, technology, yield
Введение. «Пионерами» освоения влагосберегающих технологий в Курганской области, которая занимает основную территорию Зауралья, являются основатели Шад-ринского опытного поля (1914 г.) В.Н. Варгин, А.О. Чазов, а также руководитель первых полевых экспериментов в условиях северо-западной зоны Зауралья В.К. Крутихов-ский. Для сохранения влаги при обработке паровых полей они уже в 30-е годы прошлого столетия вместо дискового лущильника использовали четырехлемешник без отвала, в меньшей степени иссушающий почву [1].
Позднее большой вклад в изучение и решение проблем сохранения влаги, улучшения плодородия курганских почв внёс Т.С. Мальцев [2]. Разработанная им почвоохранная бесплужная технология, в которой глубокие безотвальные рыхления почвы в паровых полях пятипольного севооборота в разной степени сочетались с мелкими мульчирующими обработками, нашла широкое применение на Алтае, в Казахстане, во многих других регионах бывшего Советского Союза.
Курганский НИИСХ является преемником идей и разработок В.Н. Варгина, А.О. Чазова, В.К. Крутиховского и Т.С. Мальцева. В доперестроечный период на опытных полях института в основных природных зонах области, различающихся по климатическим и агроландшафтным условиям, были развёрнуты стационарные опыты по обработке почвы, в схему которых входили и приёмы, разработанные этими учёными. Учитывая современную тенденцию земледелия - переход от глубоких отвальных обработок почвы к мелким и даже полному отказу от механических приёмов, институт переориентировал земледельческую тематику исследований на всестороннее системное изучение приёмов минимизации, разработку на их основе почвозащитных, энергосберегающих технологий возделывания зерновых и других культур.
Материал и методы. Климат Курганской области характеризуется недостаточным увлажнением, периодически повторяющимися засушливыми явлениями и выраженной континентальностью. Годовая сумма осадков в центральной природной зоне
составляет 370-389 мм, за вегетационный период - 190-195 мм, в северо-западной соответственно 435-468 и 230-250 мм. Контрастные климатические условия повторяются ежегодно и являются естественной предпосылкой для перехода на бесплужные приемы обработки почвы, способствующие более рациональному использованию атмосферных осадков и почвенной влаги.
В центральной природной зоне исследования проводили на чернозёме выщелоченном среднесуглинистом с содержанием гумуса 4,0-5,2% (по Тюрину), кислотность, близкая к нейтральной. Обеспеченность подвижными соединениями фосфора средняя, обменного калия высокая.
В стационарном опыте, заложенном на базе двух севооборотов: зернопарового (пар-пшеница-пшеница-пшеница), зернового (пшеница-кукуруза-пшеница) и бессменном возделывании пшеницы, - изучается эффективность двух технологий возделывания зерновых культур без основной обработки почвы. Первая предусматривает посев по стерне сеялкой-культиватором СКП-2,1, оборудованной стрельчатыми сошниками (минимальная), как технология, получившая наиболее широкое применение в хозяйствах Курганской области. Вторая - без обработки почвы (No-till) с использованием для посева сеялки СКП-2,1, оборудованной узкими анкерными сошниками, минимально нарушающими стерневой покров и обеспечивающими надёжную глубину заделки семян в необработанную почву. Контролем является традиционная технология, где под все культуры севооборотов и под бессменную пшеницу проводится отвальная обработка на глубину 22-24 см. В зернопаровом севообороте во время подготовки химического пара по технологии No-till проводятся две обработки гербицидами Ураган форте или Дефолт + препараты, содержащие сульфонилмочевину (Ларен и другие).
В этой же технологии за 5 -6 дней до посева культур делянки обрабатываются общеистребительными гербицидами, а во время кущения пшеницы, независимо от технологии возделывания, проводится химическая прополка баковой смесью, состоящей из гербицида Элант премиум или другого препарата, в который в качестве действующего вещества входят 2,4-Д и противозлаковый гербицид Пума супер 100 или Аксиал. На посевах гороха применяется гербицид Фюзилад, при появлении вредителей посевы гороха опрыскиваются инсектицидами.
Азотные удобрения вносятся на фоне высокой обеспеченности подвижным фосфором путем врезания в верхний слой почвы в активном режиме сеялкой СЗ-3,6 непосредственно перед посевом в трёх дозах: в севооборотах 15, 30, 45, под бессменную пшеницу - 20, 40, 60 кг д.в./га.
Посев проводится в оптимальные сроки: горох - в первой, пшеница и кукуруза -в третьей декаде мая. Норма высева пшеницы в технологии No-till 4,0, на минимальной и отвальной системах обработки - 5,0, гороха - 1,5 млн/га, кукурузы - 70 тыс/га всхожих семян. Для посева используются допущенные к использованию сорта: яровая пшеница селекции института Терция или Зауралочка, горох Аксайский усатый 55, гибрид кукурузы Кубанский 102СВ. Уборка урожая производится комбайном «Сампо-500», оборудованным измельчителем и распылителем соломы по полю. Высота скашивания 18-20 см.
В конце каждой ротации четырёхпольного зернопарового севооборота на фоне N40 и на делянках без удобрений проводится мониторинг почвенной биоты. В слое почвы 0-20 см определяются численность и динамика микроорганизмов различных физиологических групп, их реакция на способы обработки почвы, удобрения и гидротермические условия. Анализ почвенных образцов проводили в лаборатории Всероссийского НИИ органических удобрений и торфа.
С 2018 года изучаются приёмы биологической защиты растений. Они включают обработку пожнивных остатков весной до посева микробиологическим препаратом «Стерня12», протравливание семян пшеницы с добавлением биофунгицида Фитоспо-рин-АС и применение в баковой смеси фитоспорина при обработке посевов гербицидами в фазе кущения и фунгицидами во время налива зерна.
В качестве дополнительных и сопутствующих наблюдений определяли заражённость растительных остатков весной в зернопаровом севообороте и на бессменной пшенице. В это же время проводили микробиологический анализ почвы в слое 0-20 см, в которой определяли численность основных физиологических групп микроорганизмов: аммонифицирующие, амилолитические, целлюлозоразлагающие, нитрификаторы и микромицеты.
Исследования проводили также в северо-западной зоне Зауралья, где большая часть почв чернозёмы (66,8%), в том числе выщелоченные, составляют 43,9%, обыкновенные солонцеватые - 18,4%. По гранулометрическому составу свыше 60% почв тяжелосуглинистые, с высокой влагоудерживающей способностью. Такие почвы в отдельные годы весной накапливают в метровом слое до 200 мм продуктивной влаги.
Этот регион является родиной и постоянным местом работы Т.С. Мальцева. До настоящего времени исследований по проблемам нулевой (без обработки) почвы здесь не проводили. Однако ускоренная минимизация почвообработки в условиях производства стала причиной корректировки отдельных вариантов «мальцевского» стационарного опыта, заложенного с его участием в 70-е годы прошлого столетия. В 2012 году вместо глубокого безотвального рыхления во всех полях пятипольного зернопарового севооборота ввели комбинированный пар (две механические обработки и одно опрыскивание глифосатсодержащим гербицидом), в остальных полях севооборота - без основной обработки.
Энергонасыщенный вариант «мальцевской схемы» - осенняя отвальная обработка на глубину 22-25 см и летнее глубокое безотвальное рыхление парового поля до 30 см, в остальных полях чередование вспашки и глубокого рыхления заменили химическим паром (две обработки глифосатом) и без основной обработки в остальных полях. Сопутствующие учёты и наблюдения аналогичны проводимым в центральной лесостепной зоне.
Краткие результаты исследований. Установлено некоторое преимущество нулевой технологии в центральной лесостепной зоне на среднесуглинистых чернозёмах, особенно в годы с недостаточным увлажнением. Стерневые фоны весной были лучше обеспечены продуктивной влагой. В среднем по зернопаровому севообороту в метровом слое преимущество перед глубоко обработанной почвой составляло 25-27 мм.
Не наблюдалось серьёзных проблем и с уплотнением выщелоченного среднесу-глинистого чернозёма. При минимальных и нулевых обработках в засушливые годы плотность слоя почвы 0-30 см увеличивалась до 1,29-1,33 г/см3, во влажные годы почва разуплотнялась до оптимальных значений, характерных для этого подтипа чернозёма (табл. 1).
В зернопаровом севообороте более благоприятные условия для развития биоценоза почвы сложились при нулевой системе обработки, где в 2014 году микробная биомасса была на 26% больше, чем при вспашке. В 2018 году микробиологические процессы усиливались на фоне азотных удобрений, что в своих исследованиях наблюдали и другие учёные [3, 4].
Таблица 1 - Влияние системы обработки почвы и гидротермических условий на плотность слоя почвы 0-30 см выщелоченного среднесуглинистого чернозёма в полях
зернопарового севооборота, г/см3
Система обработки почвы Пшеница по пару Вторая пшеница
2016 год (засушливый) 2017 год (влажный) 2016 год (засушливый) 2017 год (влажный)
Традиционная отвальная 1,26 1,27 1,21 1,20
Минимальная, 6-8 см 1,29 1,27 1,31 1,26
Нулевая 1,33 1,30 1,26 1,21
Главным критерием оценки эффективности систем обработки и в целом технологий является урожайность возделываемых культур и выход продукции с гектара пашни. В среднем за ротацию зернопарового севооборота в центральной зоне области технология без обработки почвы по урожайности пшеницы не уступала традиционной, но незначительное преимущество традиционной технологии наблюдается в зерновом севообороте, тогда как внесение до 40 кг/га азота сглаживает эти показатели (табл. 2).
Таблица 2 - Влияние севооборота и технологии на урожайность пшеницы и выход зерна с 1 га пашни в центральной зоне, 2015-2018 гг.
Технология Зернопаровой Зерновой Бессменная пшеница
Без удобрений N40 Без удобрений N40 Без удобрений N40
Урожайность пшеницы, ц/га
Традиционная 17,0 20,5 16,2 18,4 12,5 14,0
Минимальная 15,8 18,9 15,7 19,0 11,0 14,5
Нулевая 16,2 20,4 14,3 16,9 10,3 13,4
НСР05 0,9 1,2 1,3 1,8 0,8 1,3
Выход зерна с 1 га пашни, ц
Традиционная 12,8 15,4 19,7 23,0 12,5 14,0
Минимальная 11,9 14,2 19,1 24,9 11,0 14,5
Нулевая 12,2 15,3 17,9 22,4 10,3 13,4
Бессменная пшеница лучше использует почвенное плодородие на вариантах глубокой отвальной обработки. На фоне удобрений уровни урожайности пшеницы и выхода зерна с гектара пашни между системами обработки почвы выравниваются.
В северо-западной зоне на тяжелосуглинистых чернозёмах урожайность озимой пшеницы в среднем за 2014-2018 гг. по химическому пару с внесением азотного удобрения снизилась на 4,5 ц/га по сравнению с отвальной обработкой и на 3,9 ц/га по сравнению с комбинированный системой обработки почвы (табл. 3).
На фоне применения средств защиты от листостебельных инфекций (удобрения + фунгицид) снижение составило соответственно 3,9 и 3,6 ц/га. Первая и вторая пшеницы, возделываемые в системе комбинированного пара, по урожайности были на уровне глубокой вспашки, так как механическая обработка почвы в паровом поле создавала лучшие условия аэрации, улучшала влагообеспеченность и нитратный режим почвы.
Таблица 3 - Влияние систем обработки и средств химизации на урожайность яровой пшеницы в cеверо-западной зоне, ц/га, 2014-2018 гг.
Пшеница по пару Вторая пшеница
Способ обработки пара N40 N40 + фунгицид Способ обработки под вторую пшеницу N40 N40 + фунгицид
Отвальный, 22-25 см 24,5 29,6 Отвальный, 22-25 см 19,6 25,6
Комбинированный, две механические + гербицид 23,9 29,3 Без осенней обработки 19,3 25,8
Химический, две обработки гербицидами 20,0 25,7 Без обработки, прямой посев 18,8 23,4
НСР0,5 1,8 1,8 НСР 0,5 1,9 1,9
Заключение. Технология без обработки почвы, применяемая в зернопаровых и зерновых севооборотах центральной лесостепной зоны Зауралья на среднесуглинистых выщелоченных черноземах, не снижает урожайность яровой пшеницы и производство продукции с 1 га пашни.
В северо-западной зоне Зауралья на тяжелосуглинистых чернозёмах система без обработки почвы усугубила проблемы, связанные с почвенно-климатическими особенностями данной зоны: замедлилось прогревание тяжелосуглинистых почв, снизилась и до того низкая нитрификационная активность почвенных микроорганизмов, увеличилась влагоудерживающая способность почв.
Литература
1. Крутиховский В.К. Борьба с засухой на чернозёме лесостепи в Зауралье (по данным Шад-ринского опытного поля). - Куртамыш, ГУП «Куртамышская типография», 2011. 30 с.
2. Мальцев Т.С. Насущные вопросы земледелия в лесостепном Зауралье. Вопросы земледелия. Избранное. - М: Агропромиздат, 1985. С. 56-61.
3. Мишустин Е.Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия. - М.: Наука, 1972. 342 с.
4. Данилова А.А. Почвенно-микробиологические исследования в Сибирском научно-исследовательском институте земледелия и химизации // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2016. №1. С. 95-103.
Гилев Сергей Дмитриевич, кандидат сельскохозяйственных наук, руководитель Курганского НИИСХ - филиала ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения РАН», 641325, Курганская область, Кетовский район, с. Садовое, ул. Ленина, 9. Тел. (352-31) 57-354; 57-389, info@kurganniish.ru .
Цымбаленко Иван Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории земледелия Курганского НИИСХ - филиала ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения РАН», 641325, Курганская область, Кетовский район, с. Садовое, ул. Ленина, 9. Тел. (352-31) 57-354; 57-389, info@kurganniish.ru.
Копылов Артем Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории земледелия Курганского НИИСХ - филиала ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения РАН», 641325, Курганская область, Кетовский район, с. Садовое, ул. Ленина 9, Тел. (352-31) 57-354; 57-389, info@kurganniish.ru.
Ефремов Владимир Петрович, старший научный сотрудник лаборатории земледелия Курганского НИИСХ - филиала ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-
исследовательский центр Уральского отделения РАН», 641325, Курганская область, Кетовский район, с. Садовое, ул. Ленина, 9. Тел. (352-31) 57-354; 57-389, info@kurganniish.ru.
Ионина Наталья Валерьевна, старший научный сотрудник лаборатории земледелия Курганского НИИСХ - филиала ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр Уральского отделения РАН», 641325, Курганская область, Кетовский район, с. Садовое, ул. Ленина, 9. Тел. (352-31) 57-354; 57-389, info@kurganniish.ru.
Gilev Sergey Dmitrievich, Candidate of Agricultural Sciences, Head of Kurgan Research Institute of Agriculture - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Ural Federal Agrarian Scientific Research Centre, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences", 641325, 9, Lenin str., Sadovoye village, Ketovsky district, Kurgan region. Tel. (35231) 57-354; 57-389, info@kurganniish.ru.
Tsymbalenko Ivan Nikolaevich, Candidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher in the Laboratory of agriculture, the Kurgan Research Institute of Agriculture - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Ural Federal Agrarian Scientific Research Centre, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences", 64641325, 9, Lenin str., Sadovoye village, Ketovsky district, Kurgan region. Tel. (35231) 57-354; 57-389, info@kurganniish.ru.
Kopylov Artem Nikolaevich, Candidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher in the Laboratory of agriculture, the Kurgan Research Institute of Agriculture - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Ural Federal Agrarian Scientific Research Centre, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences", 641325, 9, Lenin str., Sadovoye village, Ketovsky district, Kurgan region. Tel. (35231) 57-354; 57-389, info@kurganniish.ru.
Efremov Vladimir Petrovich, Senior Researcher of the Kurgan Research Institute of Agriculture - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution 'Ural Federal Agrarian Scientific Research Centre, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences", 641325, 9, Lenin str., Sadovoye village, Ketovsky district, Kurgan region. Tel. (35231) 57-354; 57-389, info@kurganniish.ru.
Ionina Natalia Valerievna, Senior Researcher of the Kurgan Research Institute of Agriculture -branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution 'Ural Federal Agrarian Scientific Research Centre, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences", 641325, 9, Lenin str., Sadovoye village, Ketovsky district, Kurgan region. Tel. (35231) 57-354; 57-389, info@kurganniish.ru.
DOI: 10.25930/0372-3054/007.5.12.2019 УДК: 631.58(470.40/43)
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРЯМОГО ПОСЕВА В ЗАВОЛЖЬЕ
О.И. Горянин
Представлены результаты исследований в зернопаропропашном севообороте (2011-2017 годы) по изучению влияния технологий прямого посева на водно-химические свойства почвы, урожайность и эффективность возделывания яровой твёрдой пшеницы на чернозёме обыкновенном Среднего Поволжья. Предшественник культуры - соя. Изучали пять технологий (вариантов) с различным уровнем интенсификации в сравнении с традиционной технологией (контроль). Длительное применение прямого посева не ухудшало водно-химических свойств почвы по сравнению с традиционной технологией. Применение Бионекс Кеми и аммиачной селитры на фоне прямого посева, обеспечивая более рациональный расход влаги и питательных веществ, способствовало повышению урожайности на 0,14-0,30 т/га (9,6-20,5%). Наибольшая прибавка урожая от средств интенсификации получена на варианте с прямым посевом и совместным применением удобрений и инсектицидов - 0,55 т/га (37,7%). Дополнительные затраты на применением средств интенсификации окупились прибавкой урожая. При этом максимальный условный чистый доход получен на вариантах с применением ин-
