CC BY
36
УДК 636.54:631 [51+582]
ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОТРАВЯНОГО СЕВООБОРОТА
Ф. И. ПРИВАЛОВ, Т. М. БУЛАВИНА, Л. А. БУЛАВИН, А. П. ГВОЗДОВ
РУП «Научно-практический центр НАНБеларуси по земледелию» г. Жодино, Беларусь, 222160, e-mail: [email protected]
(Поступила в редакцию 05.12.2016)
Для снижения себестоимости растениеводческой продукции и повышения ее конкурентоспособности несомненный интерес представляет научно обоснованная минимализация обработки почвы. Такой подход к проведению этой технологической операции позволяет не только существенно сократить производственные затраты, но и дает возможность предотвратить деградацию почв в результате уменьшения интенсивности эрозионных процессов и минерализации гумуса. В поч-венно-климатических условиях Беларуси, как известно, наиболее рациональной является комбинированная обработка почвы, предусматривающая чередование в севообороте отвальной вспашки с безотвальной и мелкой обработкой с учетом биологических особенностей возделываемых культур. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что на среднеокультуренной дерново-подзолистой супесчаной почве в 4-польном зернотравяном севообороте (уплотненный занятый пар - ячмень + клевер - клевер 1 г.п. - озимая пшеница) составной частью комбинированной обработки почвы может быть прямой посев с использованием почвообрабатывающе-посевных агрегатов. При использовании в первом поле севооборота технологии прямого посева в необработанную почву, во втором - вспашки, а в четвертом - чизелевания или дискования с дополнительным внесением азота в дозе N20 под культуры, возделываемые в первом и четвертом полях этого севооборота, средний сбор кормовых единиц с 1 га пашни был только на 1,0-1,6 % ниже по сравнению с ежегодной вспашкой при более низком уровне азотного питания растений.
Ключевые слова: севооборот, обработка почвы, азотные удобрения, продуктивность пашни.
To reduce the cost of crop production and increase its competitiveness, the scientifically grounded minimization of tillage is of no small interest. This approach to this technological operation helps not only to substantially reduce production costs, but also to prevent soil degradation as a result of a decrease in the intensity of erosion processes and the mineralization of humus. In the soil-climatic conditions of Belarus, as is known, the most rational is the combined cultivation of the soil, which involves alternation of moldboard plowing with non-moldboard and shallow cultivation in the crop rotation, taking into account biological characteristics of the crop. Results of the conducted studies indicate that on a medium-cultivated sward-podzolic sandy loam soil in a 4-field grain-grass crop rotation (compacted busy fallow - barley + clover - clover of the first year of sowing - winter wheat), an integral part of the combined soil treatment can be direct sowing with the use of soil cultivating-sowing units. If the technology of direct sowing in untreated soil is used in the first crop rotation field, in the second - plowing, and in the fourth one - chiseling or disking with additional application of nitrogen at a dose of N20 for crops cultivated in the first and fourth fields of this crop rotation, the average harvest offodder units from 1 hectare of arable land was only 1.0-1.6% lower compared to annual plowing with a lower level of nitrogen nutrition of plants.
Key words: crop rotation, tillage, nitrogen fertilizers, arable land productivity.
Введение
Важное значение в ресурсосберегающем и природоохранном земледелии имеет научно обоснованная минимализация обработки почвы. Замена традиционной отвальной вспашки безотвальной и поверхностной обработками с учетом биологических особенностей возделываемых культур позволяет при сохранении уровня их урожайности существенно сократить производственные затраты на эту технологическую операцию и значительно ускорить ее проведение в оптимальные сроки, а также предотвратить ухудшение почвенного плодородия в результате снижения интенсивности эрозионных процессов и деградации гумуса [2, 3].
Минимализация обработки почвы имеет зональный характер. Уменьшение интенсивности механической обработки, как правило, влечет за собой увеличение засоренности посевов и способствует возрастанию дефицита азота в почве, причем эти закономерности усиливаются с увеличением увлажненности по мере продвижения с юга на север. Поэтому уменьшение затрат энергии в виде ГСМ при сокращении обработок почвы приходится компенсировать дополнительными затратами энергии на уничтожение сорняков с помощью гербицидов. При этом с повышением условий увлажнения увеличивается также расход фунгицидов. Усиление дефицита минерального азота при минимализации обработки почвы требует его компенсации за счет дополнительного внесения удобрений. Следовательно, энергосберегающий эффект минимализации обработки почвы должен оцениваться не по экономии ГСМ, как это часто делается, а по разнице экономии энергии ГСМ и компенсирующего расхода энергии при использовании пестицидов и азотных удобрений. Эта разница в засушливых условиях, как правило, оценивается в пользу энергосбережения за счет экономии ГСМ при минимализации обработки почвы, но с повышением коэффициента увлажнения она уменьшается и может поменять знак. Поэтому если в степной зоне потенциально может преобладать нулевая обработка, то в лесостепи оптимальные системы обработки почвы состоят из различных комбинаций безотвальных обработок с участием вспашки, а в лесной зоне увеличивается доля вспашки [2, 4].
Результаты исследований, проведенных в Беларуси, свидетельствуют о том, что наиболее рациональной в условиях республики является комбинированная обработка почвы, предусматривающая чередование в севообороте отвальной, безотвальной и мелкой обработок с учетом биологических особенностей возделываемых культур. В отдельных опытах была установлена возможность и целесо-
образность замены в севообороте двух третей трудоемкой и дорогостоящей вспашки безотвальными и мелкими обработками [1, 5]. В значительно меньшей степени в Беларуси изучена возможность использования в качестве составной части комбинированной обработки, прямого посева в необработанную почву с помощью современных комбинированных почвообрабатывающе-посевных агрегатов.
Цель исследований заключалась в сравнительной оценке эффективности отвальной, безотвальной и комбинированной обработки почвы в зернотравяном севообороте при разных уровнях азотного питания растений.
Основная часть
В 2011-2014 гг. изучали зависимость продуктивности культур зернотравяного севооборота от способов основной обработки почвы и применения азотных удобрений. Опыты закладывали в Смоле-вичском районе Минской области на среднеокультуренной дерново-подзолистой супесчаной почве (гумус - 2,29-2,36 %, Р2О5 - 178-183 мг/кг, К2О - 278-316 мг/кг почвы, рН - 5,7-6,0). Чередование культур в изучаемом 4-польном севообороте и способов обработки почвы при их возделывании представлены в табл. 1.
Таблица 1. Схема стационарного полевого опыта
№ варианта 1. Озимая рожь на з/к + вико-овсяная смесь на з/к + редька масличная на з/к 2. Ячмень + клевер луговой 3. Клевер 1 г.п. 4. Озимая пшеница
1. В20 В20 - В20
2. Ч20 Ч20 - Ч20
3. Д10 Д10 - Д10
4. ПП ПП - ПП
5. ПП В20 - В20
6. ПП В20 - Ч20
7. ПП В20 - Д10
8. ПП В20 - ПП
9. ПП ПП - В20
10. ПП Ч20 - В20
11. ПП Д10 - В20
12. ПП Ч20 - ПП
13. ПП Д10 - ПП
Примечание: В20, Ч20, Д10 - вспашка, чизелевание, дискование, проводимые на глубину (см), указанную в виде индекса; ПП - прямой посев в необработанную почву.
Технология возделывания в опыте озимой ржи, вико-овсяной смеси, горчицы белой, ячменя с подсевом клевера, клевера 1 г.п., озимой пшеницы, за исключением изучаемых факторов, осуществлялась в соответствии с отраслевыми регламентами. На фоне 1 доза азота под озимую рожь на зеленый корм составляла N60, вико-овсяную смесь на зеленый корм - N40, горчицу белую на зеленый корм - N60, ячмень + клевер - N60, клевер 1 г.п. - N0, озимую пшеницу - N70+50, а фоне 2 - соответственно N80, N60, N80, N60, N0, N70+70. Суммарный расход азотных удобрений за всю ротацию севооборота в первом случае составил 340, а во втором — 420 кг/га д.в., что на 24 % больше. Посев возделываемых в опыте культур проводили комбинированным почвообрабатывающе-посевным агрегатом KUHN Fastliner 3000.
Метеорологические условия в период проведения исследований отличались от среднемноголетних значений как по температурному режиму, так и по количеству выпавших осадков. Практически все вегетационные периоды в годы исследований характеризовались недостаточным увлажнением. Так, если среднемноголетнее значение гидротермического коэффициента (ГТК) за май-август для региона, где проводили исследования, составляет 1,54, то в 2011 г. этот показатель был равен 1,27, в 2012 г. - 1,36, 2013 г. - 1,41, 2014 г. - 1,34. Установлено, что в таких условиях при внесении под культуры, возделываемые в уплотненном занятом пару, минимальной из рекомендованных доз азота, замена вспашки чизелеванием, дискованием и прямым посевом приводила к снижению сбора кормовых единиц у озимой ржи соответственно на 1,4; 5,5 и 9,6 %, вико-овсяной смеси - на 4,6; 10,8 и 11,8 %, горчицы белой - на 8,7; 8,7 и 17,3 %. При увеличении дозы азота на 20 кг/га д.в. эти различия снижались и составили у озимой ржи соответственно 0,8; 4,7 и 7,9 %, вико-овсяной смеси - 4,2; 6,6 и 7,5 %, а горчицы белой - 4,3; 5,0 и 16,3 %. Прямой посев озимой ржи и вико-овсяной смеси обеспечил при дополнительном внесении N20 примерно такой же сбор кормовых единиц, как вспашка с использованием минимальной из изучаемых доз азота. Для горчицы белой, которая, как известно, характеризуется более высокой потребностью в азоте, чем озимая рожь и вико-овсяная смесь, дополнительное внесение N20 не компенсировало уменьшения интенсивности обработки почвы при использовании технологии прямого посева и сбор кормовых единиц в последнем случае был в среднем на 7,1 % ниже по сравнению со вспашкой с применением азота в минимальной дозе (табл. 2).
Вариант Озимая рожь на зеленый корм Вико-овсяная смесь на зеленый корм Горчица белая на зеленый корм Всего ц/га | %
Фон 1
Вспашка 36,3 19,5 12,7 68,5 100
Чизелевание 35,8 18,6 11,6 66,0 96,4
Дискование 34,3 17,4 11,6 63,3 92,4
Прямой посев 32,8 17,2 10,5 60,5 88,3
Фон 2
Вспашка 38,1 21,3 14,1 73,5 100
Чизелевание 37,8 20,4 13,5 71,7 97,6
Дискование 36,3 19,9 13,4 69,6 94,7
Прямой посев 35,1 19,7 11,8 66,6 90,6
Анализ продуктивности всех изучаемых культур, которые возделывали в уплотненном занятом пару, свидетельствует о том, что замена вспашки чизелеванием и дискованием при дополнительном внесении N20 не приводила к снижению суммарного сбора кормовых единиц с 1 га. Прямой посев в этом случае не обеспечил указанный выше показатель на уровне вспашки и он был в среднем на 2,8 % ниже, что связано с уменьшением продуктивности горчицы белой.
Ячмень, под который подсеваются многолетние бобовые травы, для получения высокой урожайности последних рекомендуется возделывать с уменьшенной на 20-30 % нормой высева семян и использовать азот в дозе не более N60 [6]. В этом случае покровная культура формирует такую надземную массу, которая не угнетает подсеваемые многолетние травы. В то же время такие посевы покровной культуры характеризуются низкой конкурентоспособностью по отношению к сорнякам, что наряду с невысокой обеспеченностью растений азотом, обуславливает формирование урожайности зерна ниже по сравнению с традиционной технологией возделывания.
Установлено, что вспашка и чизелевание, которые применялись в севообороте в течение двух лет, обеспечили в сложившихся условиях примерно одинаковую продуктивность ячменя - 32,8 и 32,6 ц/га к.ед. В варианте с ежегодным дискованием этот показатель был равен 30,9, а с прямым посевом - 27,4 ц/га к.ед., т. е. соответственно на 5,8 и 16,5 % ниже по сравнению со вспашкой.
В вариантах, где после прямого посева в первом поле севооборота под последующий ячмень с подсевом клевера проводили вспашку, безотвальную и мелкую обработку почвы, отмечалась тенденция к снижению урожайности зерна по сравнению с применением этих способов обработки под первую и вторую культуру севооборота.
Если по вспашке уменьшение указанного выше показателя находилось в пределах 2,7-3,7 %, то по чи-зелеванию и дискованию - 5,2-5,5 %. В сравнении с ежегодной вспашкой в этом случае снижение сбора кормовых единиц в вариантах с чизелеванием и дискованием составило соответственно 5,8-6,1 и 11,0 % (табл. 3).
Таблица 3. Влияние способов основной обработки почвы на продуктивность ячменя с подсевом клевера и клевера 1 г.п., ц/га к. ед.
№ варианта Ячмень + клевер (среднее за 2012-2013 гг.) Клевер 1 г.п (среднее за 2013-2014 гг.)
ц/га % ц/га %
1. 32,8 100 100,6 100
2. 32,6 99,4 100,4 99,8
3. 30,9 94,2 97,8 97,2
4. 27,4 83,5 90,2 89,7
5. 31,6 96,3 100,2 99,6
6. 31,9 97,3 101,0 100,4
7. 31,9 97,3 101,0 100,4
8. 31,9 97,3 99,2 98,6
9. 27,7 84,5 89,4 88,9
10. 30,9 94,2 99,6 99,0
11. 29,2 89,0 96,2 95,6
12. 30,8 93,9 98,6 98,0
13. 29,2 89,0 95,8 95,2
Способы основной обработки почвы под предшествующие культуры оказывали определенное влияние на продуктивность клевера 1 г.п. Если в вариантах, где в севообороте два года проводили вспашку и чизелевание, сбор кормовых единиц в сумме за 2 укоса клевера находился примерно на одном и том же уровне и составил 100,6 и 100,4 ц/га, то в вариантах с дискованием и прямым посевом он был равен 97,8 и 90,2 ц/га соответственно. Клевер, как известно, не нуждается в применении азотных удобрений, но дискование под покровную культуру, а также прямой посев ее в необработанную почву уменьшали полевую всхожесть семян клевера и увеличивали засоренность его посевов, что способствовало снижению сбора кормовых единиц соответственно на 2,8 и 10,3 %. В вариантах,
где на фоне предшествующего прямого посева под покровную культуру проводили вспашку, чизеле-вание и дискование, продуктивность клевера снижалась по сравнению с ежегодной вспашкой на 0,41,4; 1,0-2,0 и 4,4-4,8 % соответственно.
Известно, что озимая пшеница в сравнении с другими зерновыми культурами требует более высокого уровня азотного питания растений и обладает меньшей конкурентоспособностью по отношению к сорнякам. Установлено, что в варианте, где под все культуры севооборота проводили вспашку, сбор кормовых единиц при возделывании озимой пшеницы после клевера 1 г.п. составил при использовании азота в дозе ^0+50 4 8,1 ц/га. При замене вспашки чизелеванием и дискованием на этом уровне азотного питания растений отмечалось снижение указанного выше показателя до 46,0 и 44,4 ц/га, т. е. на 4,4 и 7,7 % соответственно. В варианте с использованием под все культуры севооборота технологии прямого посева сбор кормовых единиц составил 43,2 ц/га, что на 10,3 % ниже по сравнению с ежегодной вспашкой. При дополнительном внесении азота в дозе продуктивность озимой пшеницы увеличивалась в вариантах с ежегодным проведением вспашки, чизелевания, дискования и прямого посева соответственно на 2,3, 2,8, 3,8 и 3,0 %. При этом необходимо отметить, что, несмотря на дополнительное внесение сбор кормовых единиц по чизелеванию, дискованию, прямому посеву был ниже по сравнению со вспашкой и использованием меньшей дозы азота на 1,7, 4,2 и 7,5 % (табл. 4). Следовательно, внесение дополнительной дозы минерального азота не компенсирует уменьшения сбора кормовых единиц от минимализации обработки почвы.
Таблица 4. Влияние способов основной обработки почвы и азотных удобрений на продуктивность озимой
пшеницы в 2014 г., ц/га к.ед.
№ варианта Фон 1 Фон 2
ц/га % ц/га %
1. 48,1 100 49,2 100
2. 46,0 95,6 47,3 96,1
3. 44,4 92,3 46,1 93,7
4. 43,2 89,8 44,5 90,4
5. 48,4 100,6 49,2 100
6. 46,6 96,9 47,8 97,2
7. 44,8 93,1 46,4 94,3
8. 43,7 90,9 45,2 91,9
9. 47,6 99,9 48,3 98,2
10. 48,5 100,8 49,3 100,2
11. 47,8 99,4 48,4 98,4
12. 42,8 89,0 44,5 90,4
13. 43,7 90,9 45,1 91,7
Продуктивность озимой пшеницы, возделываемой по вспашке, практически не зависела от способов обработки под предшествующие культуры севооборота, причем это имело место на обоих уровнях азотного питания. Подобная закономерность отмечалась также по чизелеванию и дискованию, проводимым на фоне предшествующей вспашки. На сбор кормовых единиц при возделывании озимой пшеницы по технологии прямого посева способы основной обработки почвы под предшествующие культуры севооборота также не оказывали существенного влияния. Полученные результаты свидетельствуют о том, что достичь одинаковой продуктивности озимой пшеницы при возделывании ее по вспашке и прямому посеву даже при использовании в последнем случае компенсирующей дозы азота не удалось.
Оценка продуктивности изучаемого зернотравяного севооборота показала, что в среднем за его ротацию сбор кормовых единиц с 1 га при ежегодной вспашке составил при минимальном изучаемом уровне азотного питания растений 62,5 ц/га. В вариантах, где вместо вспашки ежегодно проводили чизелевание, дискование и прямой посев, этот показатель был равен соответственно 61,3; 59,1; 55,3 ц/га, т. е. снижался на 1,9; 5,4; 11,5 %. При более высоком уровне азотного питания растений сбор кормовых единиц с 1 га в варианте с ежегодной вспашкой увеличился до 64,0 ц/га, а с чизелеванием, дискованием и прямым посевом - до 63,0; 61,1; 57,2. Снижение продуктивности пашни при замене вспашки указанными выше способами обработки почвы составило в этом случае 1,6; 4,5; 10,6 %, что несколько ниже по сравнению с минимальным уровнем применения азотных удобрений. Дополнительное внесение азота в дозе под культуры уплотненного занятого пара и озимую пшеницу обеспечило продуктивность пашни на уровне ежегодной вспашки с использованием минимальных доз азота лишь в варианте с ежегодным чизелевани-ем. При замене вспашки дискованием и прямым посевом, несмотря на дополнительное внесение азота, этот показатель снижался на 2,2 и 8,5 % соответственно.
Из изучаемых вариантов комбинированной обработки почвы наибольшая продуктивность пашни отмечалась при однократном применении за ротацию севооборота прямого посева и двукратном использовании вспашки, а также однократном применении после прямого посева вспашки с последующим использованием чизелевания или дискования. Сбор кормовых единиц с 1 га в этом случае при минимальном уровне азотного питания растений находился в пределах 59,6-60,2 ц/га, что ниже по
сравнению с ежегодной вспашкой на 3,7-4,6 %. В других вариантах комбинированной обработки почвы, где прямой посев использовался дважды за ротацию севооборота, этот показатель составлял 56,3-58,8 ц/га к.ед. и был ниже по сравнению с ежегодной вспашкой на 5,9-9,9 %. Наименьшая продуктивность пашни в этом случае отмечалась при проведении в течение двух лет подряд прямого посева с последующим использованием вспашки.
При более высоком уровне азотного питания растений указанные выше наиболее эффективные варианты комбинированной обработки почвы обеспечили сбор кормовых единиц с 1 га в пределах 61,5-61,9 ц/га, что ниже по сравнению с ежегодной вспашкой при таком же уровне применения азотных удобрений на 3,3-3,9 %. Ежегодная вспашка при более низком уровне азотного питания растений превышала эти варианты комбинированной обработки почвы с использованием повышенных доз азота только на 1,0-1,6 %. В вариантах комбинированной обработки почвы с двукратным проведением за ротацию севооборота прямого посева, а также его однократным использованием с последующим применением дискования, а не вспашки или чизелевания сбор кормовых единиц с 1 га находился в пределах 58,0-60,7 ц/га, что ниже по сравнению с ежегодной вспашкой при менее интенсивном использовании азота на 2,9-7,2 %.
Заключение
1. На среднеокультуренной дерново-подзолистой супесчаной почве в условиях недостаточного увлажнения средний сбор кормовых единиц с 1 га пашни 4-польного зернотравяного севооборота (уплотненный занятый пар - ячмень + клевер - клевер 1 г.п. - озимая пшеница) составил при ежегодном проведении вспашки 62,5-64,0 ц/га к.ед. в зависимости от уровня применения азотных удобрений. При замене вспашки чизелеванием, дискованием и прямым посевом указанный выше показатель снижался при использовании более низких доз азота соответственно на 1,9; 5,4; 11,5 %, а более высоких доз - 1,6; 4,5; 10,6 %. Дополнительное внесение азота в дозе N20 под культуры уплотненного занятого пара и озимую пшеницу обеспечило продуктивность пашни на уровне ежегодной вспашки с использованием минимальных доз азота лишь в варианте с ежегодным чизелеванием.
2. При комбинированной обработке почвы наибольшая продуктивность пашни отмечалась при однократном применении за ротацию севооборота прямого посева и двукратном использовании вспашки, а также однократном применении после прямого посева вспашки с последующим использованием чизелевания или дискования. Сбор кормовых единиц с 1 га в этом случае при минимальном уровне азотного питания растений находился в пределах 59,6-60,2 ц/га, что ниже по сравнению с ежегодной вспашкой на 3,7-4,6 %. Ежегодная вспашка при более низком уровне азотного питания растений превышала эти способы комбинированной обработки почвы с использованием повышенных доз азота лишь на 1,0-1,6 %.
ЛИТЕРАТУРА
1. Обработка почвы в ресурсосберегающем природоохранном земледелии: аналитический обзор / Л. А. Булавин [и др.]. - Жодино, 2009. - 30 с.
2. Войтович, Н. В. Ресурсосбережение и экологическая безопасность в интенсивном растениеводстве / Н. В. Войтович, В. Д. Штырхунов, А. В. Останина // Агрохимический вестник. - 2007. - №6. - С. 35-40.
3. Гуреев, И. И. Минимизация обработки почвы и уровень ее допустимости / И. И. Гуреев // Земледелие. - 2007. -№4. - С. 25-28.
4. Кирюшин, В. И. Минимализация обработки почвы: перспективы и противоречия / В. И. Кирюшин // Главный агроном. - 2007. - №6. - С. 16-20.
5. Симченков, Г. В. Обработка почвы в интенсивном земледелии: рекомендации / Г. В. Симченков, В. И. Барташе-вич, Л. Д. Барташевич. - Минск, 1992. - 58 с.
6. Организационно-технологические нормативы возделывания кормовых и технических культур / Е. И. Чекель [и др.]: сб. отраслевых регламентов / Нац. акад. наук Беларуси, Науч.-практ. центр Нац. акад. наук Беларуси по земледелию; рук. разраб.: Ф. И. Привалов [и др.]; под общ. ред. В. Г. Гусакова, Ф. И. Привалова. - 2-е изд., исправл. и доп. - Минск, 2013. -С. 147-159.
