CC BY
31
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: [email protected]
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
