CC BY
14
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 633.2.033.2
УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ РАННЕГО ПАРА НА СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВАХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПРИКАСПИЯ
BALANCE OF ORGANIC MATTER AND BARLEY YIELD DEPENDING ON METHODS OF EARLY PARK PROCESSING AFTER MULTI-YEAR CROPS ON LIGHT-CHESTNUT SOILS OF NORTH-WESTERN CASPIANS
В.А. Федорова, кандидат сельскохозяйственных наук Т.В. Мухортова, кандидат сельскохозяйственных наук
V. A. Fedorova, T. V. Mukhortova
Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия, Астраханская область, Черноярский район, с. Соленое Займище
The Caspian Research Institute of arid agriculture, Russia, Astrakhan region, Chernoyarsky district, village Salted Zaimishche
Основные причины агрономического риска производства зерновых культур в экстрааридных условиях Северо-Западного Прикаспия - это жесткие погодно-климатические условия и проблемы освоения современных технологий возделывания. Резкая континентальность климата, которая сопровождается частотой проявления засухи, не позволяет получать ежегодно устойчивые урожаи яровых зерновых культур. Проблема обработки почвы в сухих регионах страны является одной из главных в земледелии СевероЗападного Прикаспия. Обработка почвы является универсальным средством воздействия на многие химические и биологические свойства почвы, в значительной степени определяет трансформацию поступающих в почву растительных остатков, что влияет на ее плодородие. Рассмотрено влияние основных обработок почвы на микробиологическую активность почвы и урожайность ярового ячменя сортов Ратник и Вакула. Проведена сравнительная оценка трех способов обработки почвы (вспашка отвалом, Н=0,20-0,21 м; рыхление СибИМЭ, Н=0,25-0,30 м; рыхление РАНЧО, Н=0,30 -0,35 м). В результате исследований установлена взаимосвязь между микробиологической активностью почвы и урожайностью ячменя по всем вариантам обработки почвы. Применение ресурсосберегающего антинулевого чизель-ного рыхления (РАНЧО) при посеве ячменя на светло -каштановых почвах СевероЗападного Прикаспия значительно активизирует протекание микробиологических процессов в почве и обеспечивает урожайность ячменя на уровне 1,14 т/га.
The main reasons for the agronomic risk of cereal production in the extra-arid conditions of the North-Western Caspian Region are severe weather and climate conditions and the problems of mastering modern technologies of cultivation. The sharp continentality of the climate, which is accompanied by the frequency of drought, does not allow to receive annually stable yields of spring grain crops. The problem of soil cultivation in dry regions of the country is one of the main problems in the farming of the NorthWestern Caspian. Soil cultivation is a universal tool for influencing many chemical and biological properties of soil, largely determines the transformation of plant residues entering the soil, which affects its fertility. The influence of the main soil treatments on the microbiological activity of the soil and the yield of spring barley of the Ratnik and Vakula varieties is considered. A comparative evaluation of three methods of soil cultivation (plowing with heap, H = 20-21 cm, loosening of SibIME, H = 25-30 cm, loosening of RANCHO, H = 30-35 cm). As a result of the studies, a correlation was established between the microbiological activity of the soil and the yield of barley in all soil treatment options. The use of resource-saving anti-zero chisel loosening (RANCHO) in the sowing of barley on light-chestnut soils of the North-Western Caspian region significantly activates the course of microbiological processes in the soil and ensures the barley yield at the level of 1.14 t / ha.
Ключевые слова: ячмень, урожайность, способы основной обработки почвы, многолетние травы, биологическая активность.
Key words: barley, yield, methods of basic tillage, perennial grasses, biological activity.
Введение. В условиях специализации сельскохозяйственного производства при возделывании зерновых культур очень важно учитывать микробиологические изменения, происходящие в почве. Рациональное использование почвы во многом определяется направленностью, интенсивностью биохимической деятельности микроорганизмов, которые способствуют повышению плодородия почвы [2].
Живые организмы - это необходимый компонент почвы. Для нормального функционирования почвенных организмов необходимы энергия и питательные вещества, источником которых является органическое вещество почвы. Наряду с органическими удобрениями, корневые и пожнивные растительные остатки полевых культур являются основными источниками поступления органического вещества в почву. Активность микрофлоры почвы зависит от благоприятного сочетания температуры, влажности и плотности. Для оценки деятельности почвенной биоты используют такой показатель, как «биологическая активность почвы» [1].
Количество и качество растительных остатков той или иной культуры определяют режим минерального питания почвы, ее агрономические свойства, фитосанитар-ное состояние и микробиологическую активность. Количество растительных остатков зависит от условий возделывания полевых культур.
Поддержание и повышение плодородия почвы могут быть осуществлены с помощью комплекса агротехнических мероприятий - чередования культур, систем обработок и удобрений [4]. Одним из эффективных способов повышения продуктивности сухого земледелия экстрааридных областей является введение в севообороты выводных полей многолетних злаковых трав, органические остатки которых обогащают почву и активно влияют на ее плодородие.
Целью наших исследований было определение влияния различных способов обработки раннего пара после многолетних злаковых трав на биологическую активность почвы и урожайность ярового ячменя на светло-каштановых почвах Северо-Западного Прикаспия.
Материалы и методы. Объектами исследований являлись участки с выводным полем четырехлетних посевов житняка гребневидного под посев ярового ячменя. Опыт краткосрочный (4 года), двухфакторный. Фактор А - способы основной обработки почвы (1 вариант - отвальная вспашка плугом ПН-4-35 на глубину 0,20-0,21 м (контроль); 2 вариант - рыхление стойкой СибИМЭ на глубину 0,25-0,30 м; 3 вариант -обработка ресурсосберегательным антинулевым чизельным рыхлителем РАНЧО, на глубину 0,300,35 м), фактор В - сорта ярового ячменя (Вакула, Ратник). Фактор А расположен блоками по почвенным разностям. Повторность опыта трехкратная, учетная площадь делянки - 500 м2, общая площадь под опытом - 17,0 га.
Исследования базировались на материалах литературных источников, полевых и камеральных исследованиях. Выбор земельного участка и его почвенно-агрохимическое обследование проводились с учетом рекомендаций и методических указаний по проведению полевых исследований: «Методика полевого опыта» (Б.А. Доспехов) [3], «Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами ВНИИ кормов» [6]. Экспериментальные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа.
Результаты. Рельеф опытного участка, на котором проводились исследования -выровненный, с небольшим уклоном в западном направлении. Суглинистые почвы имеют близкую к нейтральной реакцию почвенного раствора (рН 7,2-7,6). Емкость поглощения составляет 15-20 мг-экв. на 100 г почвы. Поглощающий комплекс почв насыщен кальцием и магнием на 90-92 %, натрием - до 4-10 %, что говорит о повышенной солонцеватости почв. Почвы опытного участка характеризуются малогумусно-стью: содержание гумуса в пахотном слое (0-0,25 м) колеблется в пределах 0,9-1,1 %, легкогидролизуемого азота - 6-9 мг, подвижного фосфора - 2-4 мг, обменного калия -50-55 мг на 100 г почвы [7].
Почвы опытного участка содержат очень мало водорастворимых солей по всему профилю, скопление которых наблюдается на глубине 1,2-1,5 м и составляет 0,2-0,3 %, причем в составе солей преобладают сульфаты. Для пахотного слоя почв характерна низкая водопроницаемость (0,30-0,40 мм/мин). В среднем глубина весеннего промачи-вания почвы составляет 0,40-0,45 м и варьирует в зависимости от степени увлажнения в различные годы от 0,30-0,35 м (засушливые) до 0,80-1,0 м (благоприятные). Грунтовые воды залегают на глубине 15-20 м [7].
Территория Северного Прикаспия по условиям увлажнения характеризуется как острозасушливая. Метеорологические условия вегетационных периодов ячменя за 2012-2015 гг. представлены в таблице 1.
Анализ метеорологических условий вегетационных периодов показал, что величина основных показателей во все годы исследований была выше среднемноголетних. Среднесуточная температура воздуха превышала среднемноголетний показатель на 2,4-4,8 0С и составила, в среднем за четыре года, 20,8 0С. Сумма осадков в среднем была ниже на 46 мм и составляла, в зависимости от года от 13,7 % до 61,2 % среднемноголетней нормы. Летний период характеризовался высокой температурой воздуха и низкой влажностью воздуха, особенно во второй половине вегетационного периода, когда относительная влажность воздуха в дневные часы опускалась ниже 30 %, достигая в отдельные дни 9-12 %. Поэтому выпавшие в этот период осадки практически полностью терялись на испарение. В среднем за годы исследований испаряемость составила 609 мм, превышение над среднемноголет-ними показателями варьировало от 114 мм до 195 мм.
Таблица 1 - Метеорологические условия проведения исследований, _ФГБНУ «ПНИИАЗ», 2012-2014 гг._
Средне-многолетние показатели Год Среднее за 2012-2015 гг.
2012 2013 2014 2015
за вегетацию отклонение от нормы за вегетацию отклонение от нормы 2 и аци н ш г е в а з отклонение от нормы за вегетацию отклонение от нормы
Среднесуточная температура воздуха, 0С
17,8 22,6 +4,8 20,3 +2,5 20,3 +2,5 20,2 +2,4 20,8
Количество осадков, мм
98,0 68,0 -30,0 41,9 -56,1 37,9 -60,1 84,6 -13,4 58,1
Относительная влажность воздуха, %
54 49 -5 49 -5 42 -12 46 -8 46
Кол-во дней с относит. влажностью воздуха ниже 30%
56 77 +21 82 +26 96 +40 85 +29 85
Испаряемость, мм
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
450 622 +172 564 +114 645 +195 604 +154 609
Исследуемые виды обработки раннего пара по-разному влияли на интенсивность накопления и потери почвенной влаги за период вегетации ячменя. По накоплению влаги в метровом слое почвы выделялись варианты с глубоким рыхлением. В среднем, за осенне-зимние периоды 2012-2015 гг. запас влаги в метровом слое почвы в посевах ярового ячменя при использовании РАНЧО составлял 176,2 мм, продуктивный - 78,7 мм. На вариантах после обработки отвалом и СибИМЭ общий запас почвенной влаги варьировал в пределах -149,9-155,9 мм, продуктивный - 52,4-58,4 мм.
К фазе кущения потери продуктивной влаги в метровом слое почвы на вариантах с глубокой обработкой составили: РАНЧО - 35,7 мм (25,4 % от первоначального запаса), СибИМЭ - 31,6 мм (20,3 %). На варианте с отвальной вспашкой потери составили 41,8 или 27,9 %. К концу вегетации продуктивный запас влаги, независимо от вида обработки, полностью расходовался. За период вегетации на вариантах с глубоким рыхлением потери почвенной влаги составили 85,3-89,9 мм или 51,0-54,7 % от весеннего запаса. На варианте отвальной вспашки - 97,5 мм или 75 %, соответственно (таблица 2).
Биологическая активность почвы в природе напрямую зависит от деятельности целлюлозоразрушающих микроорганизмов. Целлюлозоразрушающая способность почвы - широко принятый показатель биологической активности, особенно для почв с низким и средним содержанием гумуса [5].
Изучение биологической активности почвы методом разложения льняного полотна показало, что глубокое рыхление усиливает биологические процессы под яровым ячменем, о чем свидетельствует увеличение степени разложения клетчатки на льняном полотне (таблица 3).
Таблица 2 - Динамика общего и продуктивного запасов влаги (мм) в метровом слое
почвы в основные фазы развития растений ярового ячменя, ФГБНУ «ПНИИАЗ», _среднее за 2012-2015 гг._
Основные фазы развития растений ячменя
Посев Всходы Кущение Колошение Молочно-восковая спелость
общий запас влаги, мм продукт. запас влаги, мм общий запас влаги, мм продукт. запас влаги, мм общий запас влаги, мм продукт. запас влаги, мм общий запас влаги, мм продукт. запас влаги, мм общий запас влаги, мм продукт. запас влаги, мм
Отвальная вспашка (ПН-4-35), Н=0,23-0,25 м
149,9 52,4 142,3 44,8 108,1 10,3 98,9 0,2 52,4 -
СибИМЭ, Н=0,25-0,30 м
155,9 58,4 149,8 52,3 124,3 26,5 106,8 9,3 70,6 -
РАНЧО, Н=0,30-0,35 м
176,2 78,7 168,4 70,9 140,5 43,0 114,0 16,5 86,3 -
Таблица 3 - Зависимость интенсивности целлюлозоразрушающих микроорганизмов в посевах ячменя в зависимости от способов основной обработки в 0,0-0,3 м слое почвы (% убыли сухого веса льняного полотна), ФГБНУ «ПНИИАЗ», среднее за 2012-2015 гг.
Вариант обработки почвы Фенологическая фаза
кущение колошение молочная спелость полная спелость
Отвальная вспашка плугом ПН-4-35 17,9 15,5 12,5 11,1
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
(0,20-0,21 м)
Рыхление СибИМЭ (0,25-0,30 м) 20,2 19,6 13,7 12,9
Рыхление РАНЧО (0,30-0,35 м) 21,2 20,9 14,9 14,4
НСР05, % 0,9 0,9 0,7 0,6
За период проведения исследований выявлена зависимость размеров микробиологической активности почвы от вида основной обработки почвы. Анализ деятельности целлюлозоразрушающих микроорганизмов в среднем за четыре года показал, что максимальная интенсивность микробиологической деятельности наблюдалась в первой половине вегетации ярового ячменя, когда почвенный горизонт после осенне-зимнего периода наиболее обеспечен влагой. На вариантах глубокого рыхления Ранчо (0,30-0,35 м) и стойкой СибИМЭ (0,25-0,30 м) микробиологическая активность составляла в среднем 20,7 % убыли сухого веса полотна. Активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов на варианте с отвальной вспашкой плугом ПН-4-35 (0,20-0,21 м) в начальный период вегетации растений ячменя составляла 17,9 %, что на 12,8-18,4 % меньше, чем на вариантах с рыхлением почвы СибИМЭ и Ранчо.
Во второй половине периода вегетации, на фоне значительных потерь почвенной влаги, на всех вариантах наблюдалось резкое снижение интенсивности микробиологических процессов. К моменту уборки процент убыли сухого веса льняного полотна по отвальной вспашке достигал 11,0 %. Степень распада клетчатки по безотвальным обработкам (СибИМЭ, РАНЧО) была выше и составляла 12,9-14,4 %, что можно объяснить более высокими показателями увлажненности почвенного слоя на этих вариантах.
Именно на этих вариантах обработки почвы была получена наиболее высокая урожайность ярового ячменя. Максимальные урожаи ячменя в течение четырех лет были получены при рыхлении СибИМЭ (Вакула - 0,72 т/га, Ратник - 0,79 т/га) и РАНЧО (1,00 т/га и 1,06 т/га, соответственно), где складывались наиболее благоприятные условия увлажнения и аэрации корнеобитаемого слоя почвы (таблица 4). Самая низкая урожайность зерна составила на варианте с отвальной вспашкой: Вакула - 0,64 т/га, Ратник -0,69 т/га. Прибавка урожая относительно варианта с отвальной вспашкой на 64-78 % объясняется улучшением водного и пищевого режимов почвы под влиянием более глубокого рыхления (на 0,30-0,35 м), устранением плужной подошвы.
Таблица 4 - Влияние способов основной обработки на урожайность ячменя ярового, т/га, ФГБНУ «ПНИИАЗ», 2012-2015 гг.
Фактор В -Сорт Фактор А - Варианты обработки почвы
Отв гом альная вспашка ш ПН-4-35 (0,20-0,2] ту- м) Рыхление СибИМЭ (0,25-0,30 м) Рыхление РАНЧО (0,30-0,35 м)
2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. среднее 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. среднее 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. среднее
Вакула 0,60 0,81 0,55 0,62 0,64 0,66 0,86 0,64 0,85 0,75 0,68 1,41 1,08 1,38 1,14
Ратник 0,61 0,82 0,60 0,73 0,69 0,69 0,95 0,73 0,84 0,80 0,78 1,46 1,15 1,13 1,13
НСР05 - 0,36 т/га НСР05 А - 0,25 т/га НСР05 В - 0,21 т/га НСР05 АВ - 0,29 т/га
Заключение. Вышеприведенный анализ микробиологической активности почвы в посевах ячменя и его урожайности позволяет сделать вывод, что при подготовке почвы под посев ярового ячменя на светло-каштановых почвах Северо-Западного Прика-спия лучше применять рыхление орудием РАНЧО:
- глубокая безотвальная обработка способствует более интенсивному протеканию микробиологических процессов, вследствие чего увеличивается ценный корнеоби-
таемый слой, что имеет огромное практическое значение в засушливых условиях полупустыни Северо-Западного Прикаспия. Рыхление орудием РАНЧО ведет к увеличению численности целлюлозоразрушающих микроорганизмов и составляет в среднем за вегетацию ячменя 17,8 %, что на 3,6 % выше, чем при отвальной вспашке;
- результаты анализа продуктивности сортов ячменя Вакула и Ратник за четыре года также подтверждают преимущество использования комбинированной вспашки орудием РАНЧО. Превышение урожайности на данном варианте, по сравнению с отвалом и Си-бИМЭ, составляет в среднем, соответственно: у сорта Вакула - 52-78 %, у сорта Ратник -41-64 %. Прибавка урожая объясняется улучшением водного и пищевого режимов почвы под влиянием более глубокого рыхления (на 0,30-0,35 м), устранением плужной подошвы.
Библиографический список
1. Анискина, З.И. Изменение микробиологических процессов в корневой зоне многолетних трав в связи с условиями их выращивания [Текст] : автореф. канд. дис. / З.И. Анискина. - ТСХА, 1954. - 23 с.
2. Веденяпина, Н.С. Особенности микробиологических процессов в светло-каштановых почвах Волгоградского Заволжья под различными сельскохозяйственными культурами [Текст] / Н.С. Веденяпина, Г.А. Мамина // Повышение плодородия почв Волгоградской области: труды. - Волгоград, 1974. - Т. III. - С. 115-121.
3. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта [Текст] /Б.А.Доспехов. - М.: Агропромиз-дат, 1979. - 336 с.
4. Еникеева, М.Г. Влажность почвы и деятельность микроорганизмов [Текст] / М.Г. Еникеева // Труды ин-та Микробиологии АН СССР. - М., 1952. - Т. II. - С. 24-27.
5. Магер, Г.Е. Почвенно-географические аспекты адаптивно-ландшафтного земледелия на территории Северо-Западного Прикаспия [Текст]: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. географ. наук (25.00.23) / Магер Галина Евгеньевна. - Изд-во «Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук», 2009. - 24 с.
6. Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами [Текст] / ВНИИ кормов. - М., 1983. - 197 с.
7. Рекомендации по возделыванию ячменя без орошения в северной части Астраханской области [Текст] / В.П. Зволинский, В.И. Хребтов, М.В. Кононов, Т.В. Мухортова, В.И. Мухортов, Я.В. Петрук. - М.: Изд-во РУДН, 1992. - С. 24-25.
Reference
1. Aniskina, Z. I. Izmenenie mikrobiologicheskih processov v kornevoj zone mnogoletnih trav v svyazi s usloviyami ih vyraschivaniya [Tekst] : avtoref. kand. dis. / Z. I. Aniskina. - TSXA, 1954. - 23 s.
2. Vedenyapina, N. S. Osobennosti mikrobiologicheskih processov v svetlo-kashtanovyh pochvah Volgogradskogo Zavolzh'ya pod razlichnymi sel'skohozyajstvennymi kul'turami [Tekst] / N. S. Vedenyapina, G. A. Mamina // Povyshenie plodorodiya pochv Volgogradskoj oblasti: trudy. - Volgograd, 1974. - T. III. - S. 115-121.
3. Dospehov, B. A. Metodika polevogo opyta [Tekst] /B. A. Dospehov. - M.: Agropromizdat, 1979. - 336 s.
4. Enikeeva, M. G. Vlazhnost' pochvy i deyatel'nost' mikroorganizmov [Tekst] / M. G. Eni-keeva // Trudy in-ta Mikrobiologii AN SSSR. - M., 1952. - T. II. - S. 24-27.
5. Mager, G. E. Pochvenno-geograficheskie aspekty adaptivno-landshaftnogo zemledeliya na territorii Severo-Zapadnogo Prikaspiya [Tekst]: avtoref. dis. na soisk. uchen. step. kand. geograf. nauk (25.00.23) / Mager Galina Evgen'evna. - Izd-vo "Vestnik Rossijskoj akademii sel'skohozyajstvennyh nauk", 2009. - 24 s.
6. Metodicheskie ukazaniya po provedeniyu polevyh opytov s kormovymi kul'turami [Tekst] / VNII kormov. - M., 1983. - 197 s.
7. Rekomendacii po vozdelyvaniyu yachmenya bez orosheniya v severnoj chasti Astrahanskoj oblasti [Tekst] / V. P. Zvolinskij, V. I. Hrebtov, M. V. Kononov, T. V. Muhortova, V. I. Muhortov, Ya. V. Petruk. - M.: Izd-vo RUDN, 1992. - S. 24-25.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
E-mail: Pniiaz@mail.ru
