Научная статья на тему 'Влагообеспеченность яровой пшеницы при технологии No-Till в Лесостепи Приобья'

Влагообеспеченность яровой пшеницы при технологии No-Till в Лесостепи Приобья Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
125
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
NO-TILL / ПЛОТНОСТЬ СЛОЖЕНИЯ ПОЧВЫ / SOIL DENSITY / СТРУКТУРНО-АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЫ / STRUCTURE OF SOIL / ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ / WATER PERMEABILITY

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Коротких Н.А., Власенко Н.Г., Кастючик С.П.

В условиях Приобья при переходе к технологии No-Till на черноземе выщелоченном при возделывании пшеницы по горчице сарептской ко второй ротации трехпольного севооборота улучшается структурно-агрегатное состояние почвы. Однако ее водопроницаемость ниже в сравнении с глубоким безотвальным рыхлением.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Коротких Н.А., Власенко Н.Г., Кастючик С.П.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Moisture availability of spring wheat at the No-Till technology in the conditions of forest-steppe of Priobya

For conditions of the forest-steppe Priobya it is shown that upon transition to the No-Till technology on the leached chernozem for wheat cultivation on mustard the structure of soil was improved. However its water permeability was lower in comparison with deep tillage.

Текст научной работы на тему «Влагообеспеченность яровой пшеницы при технологии No-Till в Лесостепи Приобья»

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ

УДК 631.43:631.445.41:631 .SI

Влагообеспеченность яровой пшеницы при технологии No-Till в Лесостепи Приобья

H.A. КОРОТКИХ, кандидат сельскохозяйственных наук Н.Г. ВЛАСЕНКО, член-корреспондент РАСХН С.П. КАСТЮЧИК Сибирский НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства E-mail: vlas_nata@ngs.ru

В условиях Приобья при переходе к технологии No-Till на черноземе выщелоченном при возделывании пшеницы по горчице сарептской ко второй ротации трехпольного севооборота улучшается структурно-агрегатное состояние почвы. Однако ее водопроницаемость ниже в сравнении с глубоким безотвальным рыхлением.

Ключевые слова: No-Till, плотность сложения почвы, структурно-агрегатное состояние почвы, водопроницаемость.

Опыт внедрения технологии No-Till на черноземе выщелоченном Лесостепи Приобья показал, что при наличии в почве перед посевом около 100 мм продуктивной влагии и выпадении с апреля по июль 150200 мм и более осадков прямой посев не приводит к снижению продуктивности яровой пшеницы. Напротив, при таком посеве урожайность в данных условиях была на 1012 % выше, чем при использовании технологии, основанной на глубоком безотвальном рыхлении. Однако такой результат достижим лишь при внесении минеральных удобрений (N60P20) и защите посевов от вредных организмов, поскольку без применения агрохимикатов переход к No-Till нецелесообразен в принципе [1].

Гидротермические условия, сложившиеся после уборки в 2011 г., а также в предпосевной и вегетационные периоды 2012 г., отличались дефицитом атмосферной влаги (ее недостаток составил 50, 67 и

80 % соответственно). Кроме того, из-за низкого количества зимних осадков высота снежного покрова на полях не превышала 20 см при среднемноголетнем показателе около 40 см. Все это в комплексе привело к снижению запасов продуктивной влаги к моменту посева пшеницы, причем No-Till значительно уступал вариантам с глубоким безотвальным рыхлением: в первом случае содержание продуктивной влаги в слое 0-100 см составило в среднем 62 мм, во втором - 92 мм [2]. Преимущество по влагообеспечен-ности (на 48 %) и продуктивности пшеницы (на 33 %) осталось за глубоким безотвальным рыхлением.

Для выявления и уточнения причин более низкого влагонакопления на фоне No-Till потребовалось более глубокое изучение таких физических свойств почвы, как ее плотность сложения, структурно-агрегатное состояние и водопроницаемость.

Изучение технологии No-Till было начато в 2008 г. на опытном поле нашего института, расположенном в центрально-лесостепном Приобском агроландшафтном районе, почвенно-климатические условия которого типичны для лесостепной зоны Западной Сибири. Почва опытного участка - среднемощный выщелоченный чернозем среднесуглинистого гранулометрического состава, содержащий в слое 0-30 см 4,4 % гумуса.

Методологической основой работы стал системно-альтернативный подход, реализованный в многофакторном полевом эксперименте, который построен по полной фактори-альной схеме 2х2х2 [3, 4]. В опыте изучаются следующие факторы:

А - обработка почвы с соответствующим способом посева (1 -осеннее рыхление стойками СибИ-МЭ на глубину 20-22 см, предпосевная культивация на глубину заделки семян и посев сеялкой СЗП-3,6 - тра-

диционная технология; 2 - технология No-Till без обработки почвы, посев по оставленной с осени стерне сеялкой с анкерными сошниками шириной 2 см;

В - севооборот ( пшеница - пшеница - овес; пшеница - пшеница -полевые капустовые (в 2008 г. -рапс, в 2009-2010 гг. - редька масличная, в 2011-2012 гг. - в горчица сарептская);

С - уровень применения средств химизации: 1- контроль (без удобрений и пестицидов до 2009 г., с 2010 г. без удобрений + противо-двудольный гербицид); 2 - комплексное использование агрохимикатов (внесение минеральных удобрений в дозе N60P20, протравливание семян зерновых культур фунгицидом, применение средств химической защиты в соответствии с фитосанитарной ситуацией в агроценозах).

Площадь делянки по фактору А -2600 м2, по фактору В - 1320 м2, по фактору С1 - 80 м2, по фактору С2 - 320 м2. Повторность опыта трехкратная.

Плотность почвы определяли после овса и полевых капустовых культур перед посевом пшеницы по слоям 0-10, 10-20 и 20-30 см [S], запасы продуктивной влаги измеряли перед посевом, в фазах цветения и молочно-восковой спелости пшеницы [6]. Структуру почвы, водопроч-ность почвенных агрегатов и водопроницаемость было запланировано учитывать один раз за ротацию севооборотов. Первый учет осуществили в 2012 г., во второй год второй ротации, на посевах пшеницы после овса и горчицы, на фоне комплексного использования удобрений и средств защиты растений. Структурно-агрегатный анализ осуществляли по методу фракционирования, предложенному Н.И. Саввиновым, на основе просеивания почвенных образ- ы цов на колонке сит в воздушно-су- | хом состоянии и в воде, учет водо- ь проницаемости почвы - методом за- & ливаемых площадок [S, 6, 7]. ь

Перед закладкой опыта в 2008 г. л плотность сложения почвы в слое z 0-30 см в среднем составляла 1,2S ы г/см3 (рис. 1). В целом такое сло- g жение не выходит за рамки зна- Q

läöääTöeä iMü..p65 21 24.03.2013, 13:34

Стартовые Традиционная No-Till Традиционная No-Till значений технология технология

I 0-10 см 110-20 СМ Н 20-30 см I 0-30 см

Рис. 1. Плотность сложения почвы перед посевом пшеницы, возделываемой по разным технологиям (2008-2012 гг.)

чений, допустимых для возделывания сельскохозяйственных растений (1,0-1,3 г/см3). Однако данная величина превышала оптимальный диапазон плотности пахотного слоя черноземных почв Западной Сибири для зерновых (от 1,0 до 1,2 г/см3) [8].

В течение первой ротации севооборотов при технологии No-Till плотность сложения продолжала превышать верхний предел указанного диапазона: ее значения здесь были выше в сравнении с вариантами, где почву рыхлили, в среднем на 0,07 г/см3 (в основном за счет более высокой уплотненности слоев 0-10 и 10-20 см).

В дальнейшем, в годы второй ротации, плотность сложения почвы в слое 0-30 см снижалась примерно на 10 % как при традиционной, так и при технологии No-Till. С нашей точки зрения, отчасти это можно объяснить тем, что обе технологии, являясь почвозащитными, обеспечивали накопление растительных остатков на поверхности почвы. Воздушно-сухая масса их при комплексном использовании средств химизации достигала в среднем 1S6 г/м2 на фоне безотвального рыхления и 247 г/м2 -при прямом посеве по стерне.

Концентрация на поверхности значительной массы растительных остатков способствовала не только сни-" жению плотности почвы, но и изме-8 нению ее структурно-агрегатного со-« стояния. При технологии No-Till на-z капливается примерно в 1,S раза ф больше растительных остатков, чем g при технологии с глубоким безот-■з вальным рыхлением. При этом соч храняется ненарушенным сложение

§ почвы, а введение в зерновые сеет

22

вообороты культур со стержневой корневой системой способствует улучшению почвенной структуры. В наших опытах коэффициент структурности почвы в этих вариантах был выше и составил 1,21 под посевами пшеницы по овсу и 1,41 -под посевами пшеницы по горчице (при традиционной технологии - 1,08 и 1,21 соответственно), а содержание бесструктурной почвы здесь было ниже в среднем на 13 % [9].

Несмотря на отмеченные улучшения, структурно-агрегатное состояние слоя 0-30 см почвы опытного участка при обеих технологиях было удовлетворительным (диапазон коэффициентов структурности - 0,67-1^) [10], что обусловлено высоким содержанием (около 40 %) пылеватой массы (частицы < 0^ мм). При этом качество структуры почвы, напрямую зависящее от количества водопрочных агрегатов, независимо от технологии и предшественника также оказалось низким: только около 20 % агрономически ценных почвенных частиц выдержали воздействие воды. Это соответствует характеристике старопахотных выщелоченных черноземов лесостепной зоны Приобья, отличающихся слабой водопрочно-стью макроструктурных агрегатов.

Дезагрегация и снижение водоустойчивости частиц агрономически ценного диапазона (10-0,2S мм) ухудшает водный режим данных почв, в частности снижает их водопроницаемость. Зачастую они хорошо впитывают лишь 17-22 мм/ч воды, или 0,3-0,4 мм/мин, что не обеспечивает быстрого впитывания талых вод и особенно ливневых дождей, интенсивность которых иногда достигает 23 мм/мин [11].

Как показали наши исследования, при переходе к почвозащитным технологиям, обеспечивающим сохранение стерни, ситуация улучшается: через пять лет от начала их освоения почва способна впитать за первый час 0,8S-1,1S мм/мин влаги при технологии, основанной на использовании глубокого безотвального рыхления, и 0,8S-0,9 мм/мин - при No-Till (табл.). Однако это все еще не способствует эффективному впитыванию вод в период снеготаяния и при ливнях. Для того чтобы водопроницаемость почвы характеризовалась как наилучшая, согласно шкале Н.А. Качинского, скорость впитывания воды в первый час при напоре воды S см и температуре 10 °С должна быть не менее 1,7 мм/мин, или 2S0 см/сут [7].

В нашем опыте водопроницаемость почвы независимо от технологии возделывания и предшественника была удовлетворительной (диапазон 70-30 мм водного столба). Более высокой скоростью инфильтрации отличалась почва под посевами горчицы на фоне безотвального рыхления, приближаясь к верхней границе данного интервала (69 мм).

Суммарное (кумулятивное) впитывание за время проведения учета было выше на фоне механических обработок (в среднем на 33 %). Увеличению влагонакопительного потенциала почвы способствовало включение в севооборот горчицы: суммарное количество впитываемой воды по этому предшественнику было выше на 11 % при No-Till и на 27 % - при технологии, основанной на глубоком безотвальном рыхле-

Водопроницаемость почвы при напоре воды S см и температуре 10 °С в зависимости от технологии возделывания и предшественника, мм водного столба (2012 г.)

Технология возделывания Предшественник Экспозиция, ч Суммарное впитывание за 6 ч (Q)

1-й 2-й 3-й 4-й 5-й 6-й

Традицион- Овес S0,8 35,9 35,0 31,6 31,3 31,1 215,6

ная Горчица 68,7 S0,S 44,2 41,0 38,1 31,9 274,4

No-Till Овес 51,0 28,2 25,1 25,9 22,0 22,5 174,6

Горчица S4,0 36,0 28,5 28,8 24,3 22,6 194,2

1абааТоёа ii+au..p65 22 24.03.2013, 13:34

159,4

Перед посевом В фазе цветения В фазе молочно- Сразу после пшеницы восковой спелости учета водо-пшеницы проницаемсти

Рыхление

No-Till

Рис. 2. Динамика продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см в зависимости от технологии возделывания пшеницы, мм (2012 г.)

нии. Через 3-4 ч после начала наблюдений скорость потока воды стабилизировалась, что было обусловлено началом фильтрации в насыщенной влагой почве. Отмечено, что почва на фоне No-Till обладает более низкой пропускной способностью воды. Коэффициент фильтрации здесь варьировал от 0,39 до 0,42 мм/мин (S6-60 см/сут), тогда как при технологии с глубоким безотвальным рыхлением интервал его изменения составлял 0,S2-0,62 мм/мин (7S-89 см/сут). И те, и другие значения входят в диапазон средних величин коэффициента фильтрации суглинистых почв (20100 см/сут) и одновременно соответствуют V классу данного показателя (40-100 см/сут), характеризующему скорость фильтрации как высокую [7]. Однако при No-Till установленные величины были ближе к нижним границам указанных диапазонов.

Изучение водопроницаемости почвы позволило объяснить низкое содержание продуктивной влаги перед посевом пшеницы в вариантах с No-Till в 2012 г. (рис. 2).

Несмотря на то, что к пятому году освоения No-Till появилась тенденция улучшения физических свойств почвы, эта технология в сложившихся гидротермических условиях уступала традиционной, базирующейся на глубоком безотвальном рыхлении, по влагонакоплению. В то же время следует отметить, что почва при технологии No-Till лучше удерживала влагу, что подтвердили учеты содержания продуктивной влаги под посевами пшеницы, приуроченные к цветению и молочно-восковой спелости культуры.

Таким образом, полученные нами результаты подтверждают выводы

зарубежных исследователей об эволюционном, поэтапном улучшении водно-физических свойств почвы на основе длительного использования технологии No-Till [12]. Сохранение и накопление растительных остатков на поверхности почвы в течение первых пяти лет (начальная фаза) способствует постепенному запуску механизмов восстановления почвенных агрегатов, улучшению структуры почвы, созданию оптимальной плотности сложения. Однако для стабилизации земледелия, улучшения водного и питательного режимов при отказе от почвенных обработок требуется больший период (более 10-1S лет). Для обоснованного внедрения технологии No-Till в условиях Лесостепи Приобья необходимо проводить тщательный мониторинг изменений основных физических свойств почвы, определяющих ее плодородие и обусловливающих уровень продуктивности культур, особенно в переходный период.

Литература

1. Власенко А.Н., Власенко Н.Г., Коротких H.A. Разработка технологии No-Till на черноземе выщелоченном Лесостепи Западной Сибири//3емледелие, 2011. -- № 5. - С. 20-22.

2. Коротких H.A., Власенко Н.Г. No-Till технология в условиях экстремальной засухи в лесостепи Западной Сибири Современные агротехнологии: Межд. науч.-практ. интернет конф., 1 октября-1 декабря 2012 г., Великий Новгород: Новгородский НИИСХ, 2012. - С. 8-9 @ http://novaq ronii. ru/A.

3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: с основами статистической обработки результатов исследований. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

4. Кирюшин В.И. Методологическая

концепция развития земледелия в Сибири: Методические рекомендации/ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим.

- Новосибирск, 1989. - 45 с.

5. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М. Практикум по земледелию. -М.: Агропромиздат. - 1987. - 383 с.

6. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. - М.: Агропромиздат, 1986. - С. 62-66.

7. Теории и методы физики почв - М.: «Гриф и К», 2007. - С. 238-261, 546548.

8. Слесарев В.Н., Абрамов Н.В. Механизм формирования оптимальной и равновесной плотности черноземов/Биология, селекция, семеноводство и агротехника полевых культур в Западной Сибири: Сб. науч. тр. ОГАУ. - Омск, 1997.

- С.12-19.

9. Коротких Н.А., Власенко Н.Г., Кас-тючик С.П. Структурно-агрегатный состав чернозема выщелоченного при переходе к технологии Хо-ТИ1//Сибирский вестник, 2013. - № 1. - С. 5-11.

10. Долгов С.И., Бахтин П.У. Методы изучения водных свойств и водного режима почвы/Агрофизические методы исследований почв. - М.: Наука, 1966.

- С. 84-94.

11. Власенко А.Н., Филимонов Ю.П., Каличкин В.К., Иодко Л.Н., Усолкин В.Т. Экологизация обработки почвы в Западной Сибири. - РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим. - Новосибирск, 2003. -268 с.

12. Rainbow R., Derpsch R. Advances in No-Till Farming Technologies and soil Compaction Management in Rainfed Farming Systems/Rainfed Farming Systems. - London. New York: Springer, 2011 - Ch. 39. - P. 991-1014.

Статья поступила в редакцию 21.02.2013

Moisture availability of spring wheat at the No-Till technology in the conditions of forest-steppe of Priobya

N.A. Korotkih, N.G. Vlasenko, S.P. Kastyuchik

For conditions of the forest-steppe Priobya §

it is shown that upon transition to the No-Till |

technology on the leached chernozem for m

wheat cultivation on mustard the structure §

of soil was improved. However its water |

permeability was lower in comparison with 2

deep tillage. to

Keywords: No-Till, soil density, structure w

of soil, water permeability. o

■ Q

láóááíóéá ¡Ráü..p65 23 24.03.2013, 13:34

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.