CC BY
14
of the southern Orenburg Urals, it is recommended for agricultural production to introduce sorghum crops for silage based on the precursor of spring soft wheat in grain-crop rotation when applying mineral fertilizers. For the formation of high feed value in the form of green mass, it is permissible from an economic point of view to apply permanent crops of crops against an unfertilized background of nutrition.
Key words: soil moisture, nitrate nitrogen, mobile phosphorus, exchange potassium, sorghum for silage, green mass yield.
DOI 10.37670/2073-0853-2020-83-3-71-77
-♦-
УДК 633.34:631.459:631.445.4
Влияние агротехнических факторов при возделывании сои на агрофизические и эрозионные показатели чернозёмов обыкновенных Ростовской области
А.В. Мищенко, аспирантка; И.Н. Ильинская, д-р с.-х. наук ФГБНУ ФРАНЦ
В мировом земледелии проблема дефицита растительного белка постоянно является актуальной. Главным источником высококачественного растительного белка является соя - самая распространённая зернобобовая и масличная культура в мире. В статье приведены результаты полевых исследований за 2018 -2019 гг. по установлению влияния различных способов основной обработки почвы и способов посева сои на зерно на агрофизические и эрозионные показатели чернозёмов обыкновенных в условиях эродированного склона Приазовской зоны Ростовской области. Схема полевого опыта включала варианты с отвальной и чизельной основной обработкой почвы и два способа посева: широкорядный и сплошной рядовой способ. Предшественником сои в севообороте был яровой ячмень. Опыт заложен в системе контурно-полосной организации территории склона. В ходе исследования рассмотрена влагообеспеченность вегетационного периода сои на зерно, определены структурно-агрегатный состав, водопрочность и плотность сложения пахотного слоя почвы, измерена высота снегового покрова и рассчитаны запасы воды в снеге. Приведены фактические эрозионные показатели: поверхностный сток и смыв почвы в результате весеннего снеготаяния. На основании исследования установлено, что величина водной эрозии на эрозионно-опасных склонах чернозёмов обыкновенных зависит от способа основной обработки почвы, а также от способа посева сои. Как показали результаты исследования, почвозащитным способом основной обработки почвы, обеспечивающим снижение поверхностного стока на 14 % и смыва почвы на 24 % по сравнению с контрольным вариантом, является чизельная основная обработка почвы.
Ключевые слова: основная обработка почвы, эрозионно-опасный склон, чернозёмы обыкновенные, агрофизические показатели, водная эрозия, соя на зерно.
Соя является ценной высокобелковой культурой. Её исключительная ценность состоит в комплексе полезных компонентов химического состава зерна. Соя находит широкое применение в питании людей, кормлении животных и птицы, в различных отраслях промышленности, базирующихся на переработке её зерна и получении белковых и жировых компонентов для производства пищевых продуктов, кормовых добавок, технических средств, фармацевтических и медицинских препаратов [1, 2].
Агротехнические приёмы возделывания сои на зерно направлены на создание и поддержание агрофизических свойств почвы в оптимальных пределах. Универсальным средством воздействия на физические свойства почвы и создание благоприятных условий для роста и развития культурных растений является обработка почвы, которая приобретает особое значение в аридных районах, особенно в условиях проявления водной эрозии почв.
По мнению учёных, основными элементами сортовой агротехники сои являются: способ по-
сева, ширина междурядий и густота растений, причём в последние годы густоте растений уделяется всё больше внимания. Установлено, что пик потребления продуктов фотосинтеза приходится на репродуктивную фазу, поэтому ширина междурядий должна быть такой, чтобы растения полностью занимали междурядья до начала цветения [3].
В нашем исследовании была поставлена цель оценить влияние способов обработки почвы и способов посева на агроэкологические свойства чернозёмов обыкновенных, включая эрозионные, при возделывании сои на эродированных склонах Ростовской области.
Материал и метод исследования. Методика агроэкологической оценки основана на поэтапном анализе определённых групп важных показателей, обеспечивающих комплексную оценку почвенно-экологического состояния почв, находящихся под антропогенным воздействием.
Исследование проводили на опытном поле ФГБНУ ФРАНЦ в 2018 - 2019 гг. Опыт расположен на склоне юго-восточной экспозиции балки
известия оренбургского государственного аграрного университета
2020 • № 3 (83)
Большой Лог Аксайского района Ростовской области крутизной до 3,5°. Климат зоны проведения исследования - засушливый, умеренно жаркий, континентальный. Среднее многолетнее количество осадков - 492 мм. Среднегодовая температура воздуха составляет 8,8 °С [4,5].
Почва опытного участка - чернозём обыкновенный, тяжелосуглинистый на лёссовидном суглинке, среднесмытый. Среднемноголетний годовой сток составляет 20 мм, среднегодовой смыв почвы - 18,5 т/га. По нашим данным, содержание гумуса в пахотном слое равно 3,8 - 3,83 %. Наименьшая влагоёмкость активного слоя почвы - 35 %, влажность завяда-ния - 15,4 %. Содержание общего азота в слое 0 - 30 см составляет 0,14 - 0,16 %, подвижного фосфора - 15,7 - 18,2 мг/кг, обменного калия -282 - 337 мг/кг почвы. Реакция почвенного раствора слабощелочная (рН = 7,1 - 7,3).
Схема полевого опыта, проводимого на фоне внесения минеральных удобрений ^0Р50 кг/га д.в. под сою, включала следующие способы основной обработки почвы: отвальная обработка - вспашка плугом ПН-4-35 на глубину 25 - 27 см и чизель-ная обработка чизельным плугом ПЧ-2,5 на ту же глубину.
Применяли два способа посева: широкорядный способ с междурядьями 45 см (контроль) и сплошной рядовой способ (почвозащитный) с междурядьями 15 см. Предшественником сои в севообороте являлся яровой ячмень. Опыт был заложен в системе контурно-полосной организации территории склона. В опытах при применении различных способов обработки почвы и способов посева определяли агрофизические свойства почвы и её эрозионные показатели. Влияние способов обработки почвы и способов посева на величину эрозионных показателей установлено путём анализа запасов воды в снеге, количества осадков, показателей стока воды и смыва почвы по вариантам опыта. При проведении исследования использовали общепринятые методики Б.А. Доспехова, А.Ф. Вадюниной и др. [6-8].
Результаты исследования. Согласно классификации, предложенной Г.Т. Селяниновым, вегетационный период сои на зерно за годы исследования характеризовался по значениям
гидротермического коэффициента (ГТК) следующим образом: 2018 г. - сухой, с ГТК = 0,30; 2019 г. - засушливый, ГТК = 0,48 [4]. Т.е. во все фазы вегетации культуры отмечался дефицит влагообеспеченности, за исключением начальной фазы в 2019 г., где ГТК составлял 1,2. В целом период вегетации сои в 2018 г. был более жарким и менее обеспечен осадками, чем в 2019 г. (табл. 1).
Нами было установлено, что чернозём обыкновенный за годы исследования имел хорошее агрегатное состояние: доля агрономически ценных агрегатов размером 10 - 0,25 мм в слое 0 - 30 см на всех вариантах составляла при посеве сои в среднем 73 - 76 % с большими значениями при чизельной обработке независимо от способа сева (табл. 2).
К наступлению фазы полной спелости зерна доля агрономически ценных агрегатов возросла на 5 - 10 абсолютных процентов за счёт снижения доли крупноглыбистых и повышения пылеватых фракций, составив 81 - 83 %. Эта тенденция подтвердилась значениями коэффициента структурности почвы, превысившего показатели при посеве на 26 - 48 %.
Одним из главных параметров водопрочности почвенной структуры является устойчивость почвенных агрегатов к воздействию воды. Применение чизельной основной обработки способствовало повышению содержания водоустойчивых почвенных агрегатов более 7 мм, тогда как почва при отвальной обработке имела большую долю пылеватой фракции (табл. 3).
К дате полной спелости зерна водопрочность почвы снизилась на 28 % за счёт уменьшения крупных фракций и увеличения пылеватых, о чём свидетельствует снижение коэффициента водо-прочности (К вдпр.) от 4,25 - 4,5 до 3,05 - 3,20.
Наблюдения за плотностью сложения почвы в посевах сои показали, что на обоих вариантах основной обработки почвы в пахотном слое она находилась в пределах оптимальных значений: на варианте с отвальной обработкой - от 1,0 до 1,15 г/см3, на варианте с чизельной обработкой -от 1,04 до 1,10 г/см3 (табл. 4).
Однако наиболее рыхлой почва в слое 0 - 10 см была при отвальной обработке, когда плотность её сложения была минимальной и составляла
1. Метеорологические данные за период вегетации сои на зерно, 2018 - 2019 гг.
Месяц Сумма температур воздуха, °С Осадки, мм Относительная влажность воздуха, % ГТК
2018 г. 2019 г. 2018 г. 2019 г. 2018 г. 2019 г. 2018 г. 2019 г.
Май 590,8 578,8 19,8 66,8 59 70 0,3 1,2
Июнь 700,2 743,7 11,2 16,2 46 50 0,2 0,2
Июль 788,3 689,0 56,0 40,6 60 65 0,7 0,6
Август 753,8 704,8 4,0 16,8 45 58 0,05 0,2
Сентябрь 565,5 214,1 26,0 0,0 57 44 0,5 0,0
За период вегетации 3398,6 2930,4 117,0 140,4 53,4 60 0,35 0,44
1,0 г/см3. С увеличением глубины пахотного слоя по профилю плотность сложения постепенно возрастала до 1,15 г/см3 в слое 20 - 30 см против 1,10 г/см3 при чизельной обработке почвы. Такая же тенденция отмечена и в фазу полной спелости зерна. На контрольном варианте плотность сложения почвы в слое 20 - 30 см была наибольшей (1,30 г/см3), в то время как при чизельной обработке она составляла 1,27 г/см3.
Плотность сложения почвы также возрастала в течение вегетации сои по слоям: в слое 0 - 10 -на 8 - 18 %, в слое 10 - 20 - на 11 - 17 %, в слое 20 - 30 - на 13 - 15 %. Наименьшая плотность сложения пахотного слоя почвы в конце вегетации сои отмечалась при чизельной основной обработке.
Характеристику влияния способов основной обработки почвы на величину водной эрозии
2. Структурно-агрегатный состав чернозёма обыкновенного в посевах сои в зависимости от способа основной обработки почвы и способа посева в слое 0 - 30 см, %. 2018 - 2019 гг., среднее
Способ обработки Способ посева Размер агрегатов, мм
>10 10 - 0,25 <0,25 Кстр.
Посев
Чизельная сплошной рядовой 20,32 76,16 3,54 3,41
широкорядный 20,32 76,16 3,54 3,41
Отвальная сплошной рядовой 23,67 73,05 3,29 3,53
широкорядный 23,67 73,05 3,29 3,53
Полная спелость
Чизельная сплошной рядовой 8,38 81,01 10,62 4,31
широкорядный 6,86 82,39 9,68 4,73
Отвальная сплошной рядовой 7,82 83,28 8,91 5,21
широкорядный 7,16 81,67 11,18 4,52
Примечание: Кстр. равен отношению суммы агрономически ценных фракций к сумме остальных фракций почвы.
3. Количество водопрочных агрегатов в зависимости от способа основной обработки почвы в слое 0 - 30 см, %, в среднем за 2018 - 2019 гг.
Способ обработки Способ посева Размер агрегатов
>7 7 - 0,5 <0,5 Квдпр
Посев
Чизельная сплошной рядовой 4,7 81,05 14,25 4,25
Чизельная широкорядный 4,7 81,05 14,25 4,25
Отвальная сплошной рядовой 2,8 81,35 15,85 4,50
Отвальная широкорядный 2,8 81,35 15,85 4,50
Полная спелость
Чизельная сплошной рядовой 1,8 75,25 23,0 3,05
Чизельная широкорядный 2,1 76,05 21,85 3,20
Отвальная сплошной рядовой 2,0 75,75 22,30 3,15
Отвальная широкорядный 2,1 76,05 21,85 3,20
Примечание: Квдпр представлен отношением суммы агрономически ценных фракций к сумме остальных фракций почвы.
4. Плотность сложения почвы в посевах сои при разных способах обработки и способах посева
в слое 0 - 30 см, г/см3, среднее за 2018 - 2019 гг.
Способ обработки Способ посева Слой почвы, см
0 - 10 10 -20 20 - 30
Посев
Чизельная сплошной рядовой 1,04 1,09 1,10
широкорядный 1,04 1,09 1,10
Отвальная сплошной рядовой 1,00 1,08 1,15
широкорядный 1,00 1,08 1,15
Полная спелость
Чизельная сплошной рядовой 1,13 1,21 1,27
широкорядный 1,12 1,21 1,27
Отвальная сплошной рядовой 1,18 1,27 1,30
широкорядный 1,15 1,26 1,30
известия оренбургского государственного аграрного университета
2020 • № 3 (83)
даёт определение поверхностного стока, обусловленного в основном талыми водами. Запасы воды в снеге в свою очередь зависят от высоты снегового покрова, а также гребнистости почвы после основной обработки. По данным проведённых измерений, гребнистость почвы при чизельной обработке составляла 1,08, а при отвальной обработке возросла до 1, 20 м. В то же время сохранившиеся пожнивные остатки при чизельной обработке способствовали большему накоплению снега (табл. 5).
Как было отмечено выше, смыв почвы формируется в результате весеннего снеготаяния. На этот показатель влияют высота снежного покрова и запасы воды в снеге, которые могут стать причиной стока воды и развития эрозионных процессов, возникающих к началу снеготаяния. В среднем за два года высота снега при чизельной обработке составляла 11,05 см, что превысило ту же величину при отвальной обработке на 13,9 %. Соответственно наибольший запас воды в снеге (55,3 т/га) был накоплен при чизельной основной обработке почвы.
В условиях 2018 г. наблюдался поверхностный сток, обусловленный как талыми водами,
так и атмосферными осадками в виде ливней, в 2019 г. ливневых осадков отмечено не было. При сравнении величины стока на вариантах способа посева выявилось преимущество сплошного рядового посева, где сток был на 29 % меньше при чизельной обработке. При этом смыв почвы достигал при такой же обработке 3,3 - 3,8 т/га, а при отвальной - 4,5 - 4,7 т/га с меньшими значениями при сплошном рядовом посеве. В 2019 г. величина поверхностного стока при чизельной обработке составляла 15,7 мм, что на 13,3 % ниже, чем при отвальной. Смыв почвы при этом также был наименьшим при чизельной обработке - 4,8 т/га против 6,3 т/га при отвальной (табл. 6).
В среднем за годы исследования наибольший сток 19,9 мм и смыв почвы 5,4 т/га наблюдались при отвальном способе её обработки, что превышало предельно допустимую норму смыва (3,5 т/га) на 54 %. Применение почвозащитной (чизельной) обработки почвы способствовало снижению эрозионных процессов на склоне стока до 17,1 мм, смыва - до 4,1 т/га, или на 14 и 24 % соответственно. Коэффициент проти-воэрозионной эффективности систем обработки
5. Высота снегового покрова и запасы воды в снеге в зависимости от способа основной обработки почвы, среднее за 2018 - 2019 гг.
Культура, агрофон Способ обработки Высота снежного покрова, см Плотность снега, г/см3 Запасы воды в снеге
т/га мм
2018 г.
Зябь чизельная 10,0 0,05 52,9 5,3
отвальная 9,0 0,05 44,5 4,4
2019 г.
Зябь чизельная 12,1 0,05 60,5 6,9
отвальная 10,4 0,05 52,0 5,2
Среднее
Зябь чизельная 11,05 0,05 55,3 5,5
отвальная 9,7 0,05 48,5 4,8
Способ обработки Способ посева Сток, мм Смыв, т/га Кпэ
2018 г.
Чизельная сплошной рядовой 18,5 3,3 0,94
широкорядный 21,0 3,8 1,08
Отвальная сплошной рядовой 21,7 4,5 1,29
широкорядный 22,4 4,7 1,34
НСР 05 1,09 0,39
2019 г.
Чизельная сплошной рядовой 15,7 4,8 1,37
Отвальная сплошной рядовой 18,1 6,3 1,80
НСР 05 1,10 0,22
Среднее
Чизельная сплошной рядовой 17,1 4,1 1,16
Отвальная сплошной рядовой 19,9 5,4 1,54
6. Поверхностный сток и смыв почвы в посевах сои на зерно в зависимости от способов обработки почвы, в среднем за 2018 - 2019 гг.
почвы (Кпэ), характеризующийся отношением фактических значений смыва к предельно допустимым, свидетельствует, что значения смыва почвы в среднем были превышены на варианте с чизельной обработкой почвы в 1,16 раза, а на варианте с отвальной - значительно больше - в 1,54 раза.
Выводы. На основании результатов исследования за 2018 - 2019 гг. представляется возможным утверждать, что степень развития де-градационных процессов, обусловленных водной эрозией почвы на эрозионно-опасных склонах чернозёмов обыкновенных, зависит от способа основной обработки почвы, а также от способа посева сои, и определяется агрофизическими свойствами - структурно-агрегатным составом, водопрочностью и плотностью сложения пахотного слоя почвы.
Как показали предварительные результаты исследования, способом основной обработки почвы, обеспечивающим снижение поверхностного стока на 14 % и смыва почвы на 24 % по сравнению с контрольным вариантом при
возделывании сои на зерно является чизельная обработка почвы.
Литература
1. Соя в России - действительность и возможность: монография / В.М. Лукомец, А.В. Кочегура, В.Ф. Баранов [и др.] // ГНУ ВНИИ масличных культур им. В.С. Пустовойта Краснодар: ВНИИМК им. В.С. Пустовойта, 2013 г. 99 с.
2. Баранов В.Ф. Опыт и перспективы возделывания сои на юге России [Электронный ресурс]. URL: http://www.kaicc. ra/otrasli/rastenievodstvo/opyt-i-perspektivy-vozdelyvanija-soi-na-juge-rossii.
3. Зональные системы земледелия Ростовской области на 2013 - 2020 гг. Ч. I. Ростов-на-Дону, 2013. 248 с.
4. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. Л.: Гидро-метеоиздат, 1972. 250 с.
5. Полуэктов Е.В., Цвылев Е.М., Почвенно-климатические ресурсы Ростовской области: монография. Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2008. 355 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (С основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 4-е перераб. и доп. М.: Колос, 1979. 416 с.
7. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов М.: Высшая школа, 1973. 399 с.
8. Методические рекомендации по учёту поверхностного стока и смыва почв при изучении водной эрозии / И.В. Боголюбова, Бобровицкая, В.Н. Дьяков [и др.] Всесоюз. науч.-исслед. ин-т защиты почв от эрозии. Гос. гидрол. ин-т. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 88 с.
Мищенко Анна Владимировна, аспирантка
Ильинская Изида Николаевна, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник
ФГБНУ «Федеральный Ростовский аграрный научный центр»
Россия, 346735, Ростовская обл., Аксайский район, п. Рассвет, ул. Институтская, 1
E-mail: [email protected]; [email protected]
The effect of agrotechnical factors of soybean cultivation on agrophysical and erosion indices of common chernozem soils in Rostov region
Mishchenko Anna Vladimirovna, postgraduate
Ilyinskaya Izida Nikolaevna, Doctor of Agricultum, Chief Researcher
Federal Rostov Agrarian Scientific Center
11nstitutskaya St., p. Rassvet, Aksai district, Rostov region, 346735, Russia E-mail: [email protected]; [email protected]
In world agriculture the problem of vegetable protein deficiency is constantly relevant. The main source of high-quality vegetable protein is soy, the most common leguminous and oilseed crop in the world. The article presents the results of field studies for 2018 -2019 to establish the influence of various methods of primary tillage and methods of sowing soybeans on grain on the agrophysical and erosive indicators of ordinary black soil in the eroded slope of the Azov zone of the Rostov Region. The field experiment scheme included options with dump and chisel primary tillage and two methods of sowing: wide-row and solid way method. The predecessor of soybean culture in crop rotation was spring barley. The experience is embedded in the system of contour-strip organization of the slope territory. In the course of the research the moisture supply of the soybean vegetation period for grain, was considered, the structural-aggregate composition, water resistance and the density of the arable of the soil, were determined the height of the snow cover, was measured and the water reserves in the snow were calculated. Actual erosion indicators are given: surface runoff and soil erosion as a result of spring snowmelt. Based on studies, it was found that the amount of water erosion on the erosion-hazardous slopes of ordinary black soil depends on the method of primary tillage, as well as on the method of soybean planting. As the results of the studies showed, the soil-protective method of the main tillage, which provides a decrease in surface runoff by 14 % and soil washout by 24 % compared to the control variant, is chisel main tillage.
Key words: basic tillage, erosion-hazardous slope, black soil agrophysical indicators, water erosion, soybeans for grain.
DOI 10.37670/2073-0853-2020-83-3-77-81
-Ф-
