CC BY
12
УДК 631.11:631.41
ВЛИЯНИЕ ПРИЕМОВ И АГРОТЕХНОЛОГИЙ НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В АГРОЛЕСОЛАНДШАФТАХ СУХОСТЕПНОЙ ЗОНЫ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
А. М. Беляков, д. с.-х. н., [email protected], М. В. Назарова, [email protected] - ФНЦ агроэкологии РАН
В статье исследуется влияние различных приемов агротехнологий на формирование влагозапа-сов почвы в агроландшафтах Нижнего Поволжья. Установлено влияние гранулометрического состава почвы, предшествующих культур севооборота и вида обработки почвы на содержание продуктив-
Важным условием, определяющим получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, является наличие доступной влаги в почве. Особенно это актуально для засушливых областей. В связи с этим режим влажности почвы как фактор, способствующий росту продуктивности сельскохозяйственных культур, приобретает в технологиях особое значение.
Водопотребление различных культур в отдельных почвенно-климатических зонах неодинаково, что обусловлено биологическими особенностями растений, динамикой их роста, величиной урожая, а также почвенно-климатическими условиями [2, 4]. В этой связи в сухостепной зоне Нижнего Поволжья зяблевая обработка под пар и сам черный пар является самым эффективным агротехническим приемом в борьбе с засухой. По многолетним данным К.Г. Шульмейстера [6] в зоне обыкновенных и южных черноземов в черном пару в слое 0-150 см ко времени посева озимых сохраняются весенние запасы влаги, но теряются все осадки летнего периода, составляющие здесь около 200 мм. В зоне каштановых почв дефицит влажности воздуха более выражен, потери влаги в черном пару за весенне-летний период возрастают и, для слоя 0-150 см в сильно засушливые годы, доходят до 25% и более от весенних запасов полезной влаги. По данным научно-исследовательских учреждений, основная плоскорезная обработка почвы обеспечивает большее накопление влаги к посеву сельскохозяйственных культур, чем отвальная вспашка за счет более эффективного использования осенне-зимних и ранних весенних осадков [5]. В большинстве опытов отмечалось положительное влияние на водный режим более глубокой (от 20-22 до 30-32 см) безотвальной обработки по сравнению с мелкой (на 10-14 см).
По Р.Э. Давиду [3], наибольшая польза от глубокой зяблевой вспашки наблюдается после сухой осени и снежной зимы, когда влагонакопление происходит за счет талых вод, которые полностью усваиваются глубоковзрыхленной сухой почвой.
Установлено, что каждые 10 мм влаги, потерянные с 1 га, вызывают снижение урожая яровой пшеницы на 100 кг [4].
Опираясь на вышеизложенное, мы поставили задачу выяснить, как влияют различные приемы и технологии на водный режим почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур в агролесо-ландшафтах Волгоградской области.
Материалы и методика исследований. Исследования проводились на трех объектах землепользования в агролесоландшафтах сухостепной зоны каштановых почв Волгоградской области: СПК «Черенский», Клетского района, АО «Усть-Медве-дицкое» и ИП (КФХ) Исаева В.В., Серафимовичского
ной влаги и формирование урожая сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: технологии, агролесолан-дшафт, почва, продуктивная влага, водопотребле-ние, водный режим, севооборот, гранулометрический состав, пар, урожайность.
района, где преобладают почвы темно-каштановые среднемощные, глинистого и тяжелосуглинистого гранулометрического состава, карбонатные, среднесмытые. Мощность гумусового горизонта в среднем составляет 0,28-0,31 м. Запасы подвижных форм азота, фосфора, калия - непостоянные. Содержание подвижных форм фосфора низкое, средняя и хорошая обеспеченность обменным калием, что характерно для среднемощных темно-каштановых почв.
По агроклиматическому районированию территория хозяйств относится к засушливой области и юго-западному сухостепному району [1].
Для отбора и анализа почвенных образцов использовались общепринятые методики.
На исследуемой территории за осенне-зимний период (сентябрь-декабрь 2014, январь-февраль
2015 г.) выпало 74 мм осадков, в 2016 году - 128 мм, 2017 году - 172 мм, при этом высота снежного покрова колебалась от 2,5 см до 20,4 см. Основное поступление осадков в этот период было в зимние месяцы и составило 128-172 мм. Осень 2014 г. была засушливой, так как количество осадков за 3 месяца составило 47,5 мм. Это негативно в свою очередь отразилось на всходах озимой пшеницы. Однако обильное выпадение осадков в первой половине вегетации сельскохозяйственных растений (апрель-июль) благоприятно сказалось на формировании их биомассы. Осадки были интенсивными, и глубина промачивания почвы составила более 10 см, что способствовало соединению влаги верхних горизонтов с нижними. В апреле и мае выпало 69 и 68 мм, а в июне и июле - 13 и 23 мм соответственно. Сумма выпавших осадков в целом за период вегетации 2015 года составила 173 мм, 368 мм в 2016 и 318 мм в 2017 году.
Весна 2016 и 2017 годов была прохладной, влажной и затяжной. Лето в 2016-2017 гг. отличалось обильным приходом осадков в июне и начале июля месяца, что вызвало трудности с уборкой зерновых культур.
Осень 2016-2017 гг. также была влажной и сырой, что создало трудности с уборкой подсолнечника, кукурузы на зерно. В 2017 г. 40% посевов подсолнечника и кукурузы ушло в зиму неубранными. Годовая сумма осадков составила за 2016 г. - 418 мм, за 2017 г. - 384 мм при среднемноголетних показателях 348 мм.
Результаты и их обсуждение.
Обследование полей СПК «Черенский» на содержание доступной для растений почвенной влаги проводилось в апреле, мае, июле и августе 2015 и
2016 гг.
Анализ полученных данных по содержанию доступной влаги показал, что влагозапас на полях СПК «Черенский» в начале вегетации сельскохозяй-
ственных культур 2015 года был в целом удовлетворительным. На посевах озимой пшеницы содержание почвенной влаги в фазу весеннего отрастания изменялось в широком диапазоне от 72 до 135,9 мм. Это обусловлено, прежде всего, значительной изрезанностью рельефа местности и расположением полей севооборотов на местности. В остальном в почве сформировались удовлетворительные запасы влаги - 130 мм и более.
Выпавшие в апреле-мае атмосферные осадки в количестве 137 мм способствовали значительному увеличению доступной влаги в метровом слое почвы. Запас продуктивной влаги составлял 106,6202,1 мм. Наибольшее количество продуктивной влаги по состоянию на 27 мая было накоплено на полях озимой пшеницы площадью 311 и 280 га -174,8 и 161,6 мм соответственно, на сафлоре 372 га - 169,3 мм.
Обследование посевов в 2015-2017 гг. показало, что водный режим почвы на полях СПК «Черен-ский» оставался удовлетворительным, содержание продуктивной влаги на посевах озимой пшеницы варьировало от 14,0 до 106,8 мм, на посевах нута -57,6 мм, проса - 111 мм, сафлора - 44,98 мм.
Анализ образцов почвы, показал, что проводимые агротехнические мероприятия по уходу за паром, позволили накопить от 82,1 до 144,5 мм до-
Наибольшее содержание продуктивной влаги осенью 2015 года было зафиксировано на полях, где проводился посев озимой пшеницы по паровому предшественнику. Количество доступной влаги варьировало от 89,19 до 180 мм. При обследовании полей в 2016 году только на одном паровом поле было зафиксировано отсутствие доступной влаги, что было обусловлено легким гранулометрическим составом почвы.
На посевах подсолнечника в фазу полной спелости диапазон изменения содержания доступной влаги был довольно широкий: от 0,00 до 62,65 мм. На почвах с высоким содержанием физической глины запас доступной влаги составлял 35,77-62,65 мм, на легких почвах - 0,00-21,35 мм.
Исследованиями установлено положительное
ступной влаги, что достаточно для проведения сева озимых.
Наблюдения за влажностью почвы показали, что наилучшие влагозапасы в почве весной наблюдались в посевах озимой пшеницы, размещенной по пару - от 80,0 до 135,9 мм. Поля, отведенные под посев яровых культур, и пары имели влагозапасы 81,4-109,8 мм, что вполне достаточно для их успешного роста и развития. Резкое снижение почвенной влаги до уровня мертвого запаса наблюдалось в июле и августе. Паровые поля на конец августа имели хороший уровень влагообеспеченности - 108,4167,4 мм в метровом слое и более 10 мм в посевном слое, что соответствует требованиям севу озимых в оптимальные сроки.
Обследование полей КФХ ИП Исаева В.В. на содержание доступной для растений почвенной влаги проводилось в периоды: 3 сентября 2015 г., 12 апреля 2016 г. и 20 апреля 2017 г.
Анализ полученных данных по содержанию доступной влаги показал, что влагозапас на полях КФХ ИП Исаева В.В. изменялся в широком диапазоне как в конце, так и в начале вегетации сельскохозяйственных культур (табл. 1). Это обусловлено типом почвенного покрова, рельефом, предшествующей культурой и интенсивностью выпадения осадков на конкретном поле.
влияние на сохранение и накопление влаги ранней зяблевой обработки.
На полях, где почвы легкого гранулометрического состава, содержание доступной для растений влаги варьировало от 48,08 до 80,1 мм, на почвах с высоким содержанием физической глины - от 62,7 до 135,7 мм. Помимо механического состава на величину влагозапаса почвы оказали влияние предшествующие культуры и обработка почвы. На полях, где предшествующей культурой были кукуруза и подсолнечник, содержание влаги было менее 80 мм.
На посевах озимой пшеницы количество почвенной влаги в фазу весеннего отрастания изменялось в широком диапазоне от 48,08 до 104,94 мм. Это обусловлено, прежде всего, пестротой почвенного
Таблица 1 - Содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы (КФХ Исаева В.В.)
Площадь, 2015 г. 2016 г. 2017 г.
га Культура Влага, мм Культура Влага, мм Культура Влага, мм
80 Подсолнечник 53,4 Пар чистый 61,6 Оз. пшеница 102,0
175 Подсолнечник 62,7 Пар чистый 76,4 Оз. пшеница 126,0
220 Паровая озимь 180,0 Оз. пшеница 101,4 Подсолнечник 126,0
170 Пар чистый 89,2 Оз. пшеница 104,9 Подсолнечник 131,0
200 Пар чистый 126,1 Оз. пшеница 72,2 Подсолнечник 116,0
264 Паровая озимь 112,8 Оз. пшеница 83,1 Подсолнечник 110,0
112 Оз. пшеница 52,0 Оз. пшеница 48,1 Нут 98,0
123 Чистый пар 69,6 Оз. пшеница 59,6 Подсолнечник 104,0
216 Зябь отвальная 37,9 Нут 127,2 Кукуруза на зерно 130,0
130 Подсолнечник 35,8 Зябь мелкая 58,9 Оз. пшеница 99,0
156 Дисковка+культивация 14,6 Зябь отвальная 74,4 Кукуруза на зерно 114,0
покрова, положением на рельефе, видом обработки почвы и предшественником.
Результирующим показателем, характеризующим влияние приемов и агротехнологий является урожайность сельскохозяйственных культур.
ИП (КФХ) Исаева В.В. ряд лет использует комбинированные технологии возделывания культур, нечто среднее между классикой и прямым посевом в соотношении 3:1. Прямой посев используется гибко в зависимости от погодных условий. Технологический уровень в растениеводстве хозяйства достаточно высок, что подтверждается современной материально-технической базой и высокой продуктивностью сельскохозяйственных культур.
КФХ Исаева В.В. имеет стабильную продуктивность сельскохозяйственных культур: озимой пшеницы по пару - 4,6-5,1 т/га, по непаровым предшественникам - 3,1 т/га, подсолнечника - 1,8-2,4 т/га, кукурузы - 5,6 т/га, сафлора - 1,6 т/га (табл. 2).
Таблица 2 - Урожайность основных с.-х. культур в ИП (КФХ) Исаева В.В. (2016 г.)
Культура Площадь, га Урожайность, ц/га
Озимая пшеница 3635 46,1
Ячмень 1100 13,0
Кукуруза 600 30,0
Сафлор 680 8,01
Нут 20 15,0
Подсолнечник 2837 14,0
СПК «Черенский» практикует классическую систему земледелия, придерживаясь 3-хпольного севооборота (пар - озимые - яровые), имея 5400-6100 га чистых паров, что составляет 34,6-39% от общего количества пашни. Основную обработку производит плугом с отвалом. Данная система позволяет получать стабильный урожай высеваемых культур. При этом гарантированно осуществляется озимый сев при засушливом лете и сухой осени, обеспечи-
вается рентабельность экономики и ведется расширенное воспроизводство.
Анализ продуктивности с.-х. культур в СПК «Черенский» и КФХ ИП Исаева В.В. показал большой разброс данных как в условиях одного года, так и в ряде лет. Это свидетельствует как о влиянии в первую очередь климатических условий и высокой зависимости от них, так и о разности почв и конкретных агротехнологий, биологических особенностей применения сортов (табл. 3).
Таблица 3 - Сравнительная продуктивность с.-х. культур в СПК «Черенский» и КФХ ИП Исаева В.В., ц/га
№ п/п Культура СПК «Черенский» среднее за 20052016 гг., КФХ ИП Исаева В.В. среднее за 2012-2016 гг.
1 Озимая пшеница 29,8 33,4
2 Яровой ячмень 14,5 15,8
3 Кукуруза - 25,0
4 Сафлор 9,4 10,5
5 Нут 10,3 13,0
6 Овес - 15,0
7 Подсолнечник 7,8 11,9
В ОАО «Усть-Медведицкое» используется технология прямого посева. Представленные в таблице 4 данные свидетельствуют, что урожайность озимой пшеницы по чистому пару в среднем за 2008-2011 годы составила 3,51 т/ га, тогда как по непаровым предшественникам за эти же годы - 1,78 т/га, а в последние годы (2012-2017 гг.), когда использовалась технология No-Till, - 1,79 т/га. Однако если учитывать отсутствие пустующих и незасеянных полей, и следовательно, возросшую на треть посевную площадь, то валовые сборы пшеницы и других культур не упали, а наоборот общая «валовка» продукции существенно возросла, в том числе за счет более стабильной урожайности.
Таблица 4 - Динамика изменений производственно-экономических показателей в ОАО «Усть-Медведицкое» Серафимовичского района в зависимости от применяемых агротехнологий
Показатели Классические технологии Технология прямого посева
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Урожайность оз. пшеницы, т/га 2,50 1,93 1,24 1,45 1,62 1,87 1,86 1,80 2,23 2,86
Урожайность подсолнечника, т/га 2,05 0,62 0,51 - - - - - - -
Урожайность сафлора, т/га - - - 1,41 1,70 1,43 1,27 1,68 1,45 1,41
Пашня со средней и высокой обеспеченностью фосфором, га 466 667 1069 3022 3617 4120 5891 6040 7120 7220
Объем внесения удобрений, т 381 326 318 336 322 346 337 352 460 670
Расход ГСМ, л/га 62 61 63 48 32 30 26 28 28 28
Число работающих, чел. 149 128 108 110 84 62 56 48 45 45
Негативной стороной новой технологии является нестабильность посевов озимой пшеницы. Это проявляется, когда в конце лета и начале осени (август-сентябрь) складываются засушливые условия и верхний слой почвы (10 см) становится сухим и для семян создаются неблагоприятные условия увлажнения для появления всходов и нормального роста и развития. Подтверждением этого являются сухое лето 2013 года, засушливое лето и осень 2014 года. В хозяйстве в 2013 году смогли посеять только 1100 га озимой пшеницы вместо 4000 га по плану, 600 га «амбарным» методом в 2014 году.
Всходы были получены поздно, в конце ноября, посевы были слабо развиты и малопродуктивны по отношению к высеянным в оптимальные сроки и по чистому пару.
В таблице 5 представлен комплекс показателей оценки состояния производительной устойчивости агролесоландшафтов в зависимости от применяемых технологий.
Высокая интенсивность использования пашни наблюдается при классической и комбинированной технологии обработки почвы и средняя - при прямом посеве.
Таблица 5 - Оценка состояния агролесоландшафтов сухостепной зоны темно-каштановых почв Волгоградской области по основным критериям
Критерии оценки агроландшафтов Объекты наблюдений
СПК «Черенский» АО «Усть-Медведицкое» ИП (КФХ) Исаева В.В.
Агротехнологии Классика Прямой посев Комбинированная
Площадь пашни, га 15600 10137 13500
Доля пашни, % 71 66 67
Содержание гумуса в почве, % 3,6 3,6 3,7
Деградированная пашня, % (га) 15,4 (1801) 14,8 (1500) 16,3 (2200)
Урожайность с.-х. культур за 3 года, т/га в зерн. ед. 3,3 2,1 4,2
Рост/снижение продуктивности, т/га +2,1 -4,2 +4,4
Дефляция почвы в 2015 г, % (га) 31 (3844) 8(811) 24 (1377)
Интенсивность использования, шкала Высокая Средняя Высокая
Устойчивость агроландшафта, балл 4 (неуст.) 2 (высокая) 3 (средняя)
Заключение. Таким образом, наблюдения за влажностью почвы показали, что паровые поля обеспечивают наилучшие условия по влагообеспе-ченности (до 140 мм продуктивной влаги) для посева озимых культур.
На формирование влаги в почве значительное влияние оказывает механический состав почвы. На легких почвах с низкой водоудерживающей способностью наблюдается неудовлетворительный водный режим. На полях со среднесуглинистыми и тяжелосуглинистыми почвами формируется достаточный водный режим для выращивания всех сельскохозяйственных культур.
При технологии прямого посева проявляется неустойчивость с посевом озимых культур при сухой осени из-за отсутствия влаги в верхнем посевном слое почвы, что очень чувствительно в зонах неустойчивого увлажнения, и существенно снижается продуктивность культур.
Таким образом, прямой посев имеет ряд технологических и экономических преимуществ, и следовательно, право на творческое его применение в условиях Волгоградской области и других регионах Нижнего Поволжья, однако необходимы дальнейшие исследования.
Высокая сбалансированность и устойчивость аг-ролесоландшафта сухостепной зоны достигается только при технологии прямого посева, средняя -при комбинированной и низкая - при классической.
Литература:
1. Авессаломова И.А. Экологическая оценка ландшафтов. - М.: Изд-во МГУ, 1992 г. - 87 с.
2. Алпатьев А.М. Влагооборот культурных растений. -М.: Гидрометеоиздат, 1954. - 248 с.
3. Давид Р.Э. За глубокую вспашку на зябь. Против вредной теории мелкой пахоты. - Саратов, 1933. - 150 с.
4. Кружилин И.П. Агромелиоративная оценка влагоо-беспеченности Нижнего Поволжья. - Волгоград, 1976. -65 с.
5. Салихов А.С., Кадыров М.Д. Способы основной обработки почвы и урожайность яровых зерновых культур / А.С. Салихов // Земледелие. - №4, 2004. - С. 12-13.
6. Шульмейстер К.Г. Избранные труды в 2-х томах // Волгоград, 1995. - 480 с.
INFLUENCE OF RECEPTIONS AND AGROTECHNOLOGIES ON THE WATER REGIME OF THE SOIL AND PRODUCTIVITY OF AGRICULTURAL CROPS IN THE AGROFORESTLANDSCAPES OF THE DRY STEPPE- ZONE OF THE LOW VOLGA REGION A. M. Belyakov, D.S-Kh.N., [email protected], M. V. Nazarova, [email protected] -FSC of Agroecology RAS, Volgograd, Russia
The influence of various receptions of agrotechnology on the formation of soil moisture reserves in agrolandscapes of the Lower Volga region is investigated in the article. The influence of the grain size composition of the soil, the previous crops of crop rotation and the type of tillage on the on the content of productive moisture and crop production are established.
Keywords: technologies, agroforestlandscape, soil, productive moisture, water consumption, water regime, crop rotation, grading, steam, yield.
