CC BY
15
УДК 631.51.01
С. Д. Гилев, И. Н. Цымбаленко, А. Н. Копылов, Н. В. Ионина
ЗНАЧЕНИЕ ПАРОВОГО ПОЛЯ ДЛЯ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЗОНЫ ЗАУРАЛЬЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «КУРГАНСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА»
S. D. Gilev, I. N. Tsymbalenko, A. N. Kopylov, N. V. lonina
FALLOW FIELD SIGNIFICANCE FOR AGRICULTURE OF NORTHWEST ZONE OF ZAURALYE
FEDERAL PUBLIC BUDGETARY SCIENTIFIC INSTITUTION «KURGAN RESEARCH INSTITUTE OF AGRICULTURE»
Аннотация. Показаны этапы и результаты исследований В. К. Крутиховского, Т. С. Мальцева и других зауральских учёных по поиску эффективных ресурсосберегающих приёмов обработки паровых полей в северо-западной зоне Зауралья как главного фактора, обеспечивающего устойчивую урожайность зерновых культур в условиях недостаточного увлажнения. Рекомендовано применять при возделывании пшеницы в зернопаровом севообороте по интенсивной технологии различные системы обработки почвы с равными долями вспашки, безотвального рыхления и мелкой поверхностной обработки.
Ключевые слова: паровые поля; севооборот; система обработки (отвальная; безотвальная; мульчирующая; комбинированная); азотные удобрения; урожайность; экономическая эффективность.
Summary. Stages and results of researches of V. K. Krutihovsky, T. S. Maltsev and other trans-Urals scientists are shown. Search of effective resource-saving methods of fallow fields handling in Zauralye northwest zone as the main factor providing grain crops steady productivity in the conditions of insufficient moistening was carried out. It is recommended to apply by means of intensive technology in case of wheat cultivation in grain-fallow crop rotation various systems of soil cultivation with equal shares of plowing, without mould board loosening and shallow cultivation.
Keywords: fallow fields; crop rotation; cultivation system (mould board; without mould board; mulching; combined); nitrogen fertilizers; productivity; cost efficiency.
Сергей Дмитриевич Гилев
Sergey Dmitriyevich Gilev
кандидат сельскохозяйственных наук
kniish@ketovo.zaural.ru
Иван Николаевич Цымбаленко
Ivan Nikolaevich Tsymbalenko кандидат сельскохозяйственных наук kniish@ketovo.zaural.ru
Артем Николаевич Копылов
Artem Nikolaevich Kopylov
кандидат сельскохозяйственных наук
kniish@ketovo.zaural.ru
Наталья Валерьевна Ионина
Natalya Valeryevna Ionina kniish@ketovo.zaural.ru
Введение. Паровые поля уже в первые годы становления коллективного сельскохозяйственного производства в Зауралье (1929-1930 гг.) считались единственным средством, обеспечивающим эффективную борьбу с сорняками и повышение урожайности сельскохозяйственных культур. По результатам исследований на Шадринском опытном поле научный сотрудник В. К. Крутиховский пришел к заключению, что пар в Зауралье при огромной засоренности полей надо расценивать в первую очередь и главным образом как наиболее радикальную меру борьбы с сорняками. Большое внимание В. К. Крутиховский уделял сохранению влаги при обработке паровых полей. Для этой цели он рекомендовал использовать безотвальные орудия: «Правильный культурный уход заключается во введении на пару чисток культиваторами-орудиями, не оборачивающими пласта, из которых лучшим является четырехлемешник без отвала» [1].
Более широкую оценку паровым полям дал Т. С. Мальцев. Он считал, что пар для будущего урожая выполняет три основные функции: «уничтожение сорной растительности, накопление влаги в почве и накопление в ней питательных веществ в форме, доступной для питания растений» [2]. С учетом этих требований Т. С. Мальцев уделял самое серьезное внимание качеству обработки паровых полей. «Только в совершенстве подготовленный пар может по-настоящему оправдать наши надежды на урожай, надежды на богатые вознаграждения за вложенный труд и средства», - писал он в газете «Красный Курган» в 1949 году.
Идею мальцевской безотвальной влагосберегаю-щей системы обработки паровых полей, шедшую вразрез с господствующей в то время отвальной, высоко оценил будущий академик, родоначальник противоэро-зионной почвозащитной системы земледелия на целин-
ных землях А. И. Бараев. В своих работах он отмечал: «Мальцевская обработка паровых полей и в условиях Казахстана имеет преимущество в сравнении с обычной обработкой» [3].
Объекты и методы исследований. В стационарном опыте, заложенном в 1968-1970 гг., Терентий Семенович начал изучать систему ресурсосберегающих приемов обработки почвы в полях зернопаропропашного севооборота (пар-пшеница-пшеница-кукуруза-пшеница),
Почва, на которой был заложен опытный участок, -чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Реакция почвенной среды нейтральная (рН водное 6,2-6,8; солевое - 6,0-6,8). Количество валового азота в пахотном слое (0-20 см) во время закладки опыта составляло от 0,27 до 0,38 %, общего фосфора - от 0,110 до 0,154 %, содержание гумуса 6-8 %.
Результаты. Первый период исследований (19691979 гг.) отличался контрастными погодными условиями: 7 лет (64 %) были благоприятными; два года (1975, 1977) - острозасушливыми с ГТК вегетационного перио-
основные варианты которой сохранились до настоящего времени. Суть ее заключалась в замене ежегодной вспашки с оборотом пласта глубоким безотвальным рыхлением в паровых полях и поверхностной обработкой почвы лущильником в остальных полях севооборота. В схеме опыта был предусмотрен и ряд комбинаций, где глубокие отвальные и безотвальные приемы обработки в полях севооборота чередуются между собой и с мелкими поверхностными обработками (таблица 1).
да 0,49 и 0,66; и два года (1972, 1973) - умеренно засушливыми (ГТК 0,97 и 0,96).
По итогам двух ротаций зернопаропропашного севооборота (пар-пшеница-пшеница-кукуруза-пшеница) урожайность пшеницы по паровым предшественникам без удобрений была практически одинаковой, изменяясь по вариантам обработки почвы лишь в пределах ошибки опыта (таблица 2).
Фосфорные удобрения, применяемые под посев первой пшеницы, в среднем по всем способам обработки паровых полей обеспечили прибавку 3,4 ц/га.
Вариант системы обработки Пшеница по пару Пшеница после кукурузы
Без удобрений Р60 Без удобрений Ы50Р30
1 27,1 29,6 13,0 24,6
2 26,6 30,0 12,9 24,1
3 27,1 30,4 13,2 24,9
4 26,1 29,9 15,0 27,0
5 27,1 30,0 16,6 28,2
6 26,8 29,9 15,8 26,9
7 27,3 30,7 15,6 28,0
8 26,1 30,0 14,8 26,6
9 25,7 30,2 15,4 28,0
Среднее 26,7 30,1 14,7 26,5
НСР 0,5 2,0 1,4 2,5 1,2
Таблица 1 - Система обработки почвы в пятипольном зернопаропропашном севообороте Шадринской опытной станции (руководители: Т. С. Мальцев, 1968-1994 гг.; В. Б. Собянин, 1995-2009 гг.)
Вариант системы обработки Чередование культур и способ обработки почвы в севообороте
Пар, под первую пшеницу Вторая пшеница Кукуруза (овес) Пшеница, заключительное поле севооборота
1 лущение, 10-12 см лущение, 10-12 см лущение, 10-12 см лущение, 10-12 см
2 безотвальный, 30-40 см лущение, 10-12 см лущение, 10-12 см лущение, 10-12 см
3 вспашка, 22-25 см лущение, 10-12 см лущение, 10-12 см лущение, 10-12 см
4 безотвальный, 30-40 см безотвальный, 30-40 см безотвальный, 30-40 см безотвальный, 30-40 см
5 вспашка, 22-25 см вспашка, 22-25 см вспашка, 22-25 см вспашка, 22-25 см
6 безотвальный, 22-25 см безотвальный, 22-25 см безотвальный, 22-25 см безотвальный, 22-25 см
7 вспашка, 22-25 см лущение, 10-12 см вспашка, 22-25 см лущение, 10-12 см
8 безотвальный, 30-40 см лущение, 10-12 см безотвальный, 30-40 см лущение, 10-12 см
9 вспашка, 22-25 см; безотвальный, 30-40 см вспашка, 22-25 см безотвальный, 30-40 см вспашка, 22-25 см
Таблица 2 - Урожайность яровой пшеницы в двух полях за первые две ротации пятипольного севооборота, ц/га, 1969-1979 гг. (Т. С. Мальцев, П. З. Собянина)
В заключительном поле севооборота прослеживается положительное последействие отвальной обработки на урожайность пшеницы как в контрольном варианте, так и на фоне азотно-фосфорных удобрений. Прибавка по сравнению с ежегодной поверхностной обработкой (лущение) составила в среднем без удобрений и на фоне Ы50Р30 3,6 ц зерна с гектара.
Дальнейший период исследований (1980-2009 гг.) проходил в условиях высокого уровня интенсификации, достигнутого сельскохозяйственными предприятиями северо-западной зоны области, что отразилось и на схеме минерального питания в опыте.
На контрольных вариантах с 1980 года стали применять удобрения в составе полной смеси (ЫРК) из расчета: под пшеницу по пару Ы30Р80К30; под вторую пшеницу и пшеницу по кукурузе Ы90Р40К30; под кукурузу Ы120Р40К40, или Ы330Р200К120 за ротацию севооборота.
Тридцатилетний период (1980-2009 гг.) оказался благоприятным по условиям тепло- и влагообеспечен-ности. За 21 год (70 % периода) показатель гидротермического коэффициента за вегетацию не опускался ниже 1,0, пять лет отличались засухой средней интенсивности (ГТК 0,85-0,99), и лишь три года (1988, 1989, 1995) были острозасушливыми (ГТК 0,47-0,63).
В этих условиях пшеница, возделываемая по пару на фоне комплексного состава удобрений (Ы30Р80К30), в среднем по всем изучаемым способам обработки снизила урожайность по сравнению с аналогичными вариантами обработки, где применялись одни фосфорные удобрения, которые, видимо, сыграли положительную роль в обеспечении растений пшеницы необходимыми элементами питания (таблица 3).
Таблица 3 - Урожайность пшеницы во втором и заключительном поле севооборота в зависимости от систем обработки почвы, состава и доз удобрений, ц/га, 1980-2009 гг. (Т. С. Мальцев, П. З. Собянина, В. Б. Собянин)
Вариант системы обработки Пшеница по пару Пшеница после кукурузы
Р60 Ы30Р80К30 Ы50Р30 Ы90Р40К30
1 25,0 25,5 16,7 19,1
2 27,4 26,9 16,8 19,8
3 27,4 27,4 16,5 20,3
4 27,8 26,7 18,5 21,1
5 28,0 26,6 20,8 22,3
6 27,8 26,9 19,3 21,2
7 28,1 27,6 19,0 21,7
8 27,3 26,4 18,2 20,7
9 27,7 26,7 19,2 21,7
Среднее 27,4 26,8 18,3 20,9
НСР 0,5 1,3 1,5 2,0 2,6
По сведениям ряда ученых, фосфорные удобрения, применяемые в чистом виде в условиях достаточной влагообеспеченности, усиливают процессы нитрификации черноземных почв, что способствует мобилизации азота почвы, и растения не испытывают его недостатка [4; 5].
В заключительном поле севооборота (пшеница после кукурузы) на фоне Ы50Р30 отчетливо проявлялось преимущество отвальных и комбинированных приемов (чередование глубоких и мелких обработок) по сравнению с лущением. Прибавка в пользу вспашки составила от 2,3 до 4,3 ц/га. С увеличением дозы азота до 90 кг/га в комплексе с Р40К30 уровни урожайности между вариантами обработки сглаживались, что свидетельствует о потребности повышения уровня минерального питания пшеницы при минимизации почвообработок на тяжелосуглинистых черноземах.
Одной из основных причин снижения урожайности пшеницы, возделываемой по непаровым предшественникам, В. Б. Собянин и О. Б. Собянина (2010) считают увеличение засоренности полей севооборота по мере удаления от пара [6]. Посевы пшеницы по пару засорялись преимущественно в слабой степени, второй пшеницы - в слабой и средней и в заключительном поле се-
вооборота - в сильной степени. Меньше засорялись делянки с ежегодной вспашкой и комбинированной системой обработки (чередования вспашки и глубокого безотвального рыхления), где уровень засоренности находился на границе средней степени.
Следует отметить, что минимальная система обработки почвы не оказала заметного влияния на изменение физических и водных свойств тяжелосуглинистого выщелоченного чернозема. По данным исполнителей программы исследований В. Б. Собянина и О. Б. Собя-ниной, параметры плотности почвы за длительный период наблюдений не превышали оптимальных значений для зерновых культур, а запасы влаги в весенний период были достаточно высокими и близкими по вариантам обработки [6].
После реорганизации Шадринской сельскохозяйственной опытной станции и присоединения ее к Курганскому НИИ сельского хозяйства в качестве лаборатории им. Т. С. Мальцева (2010 год) претерпела изменения и схема опыта. Причиной корректировки «мальцевской» схемы опыта послужила ускоренная минимизация по-чвообработок, когда многие хозяйства региона стихийно перешли на минимальные, поверхностные и нулевые (без осенней обработки) приемы. В этот период досто-
верных результатов исследований по данной проблеме в северо-западной зоне не было.
Для объективной оценки нового направления вместо глубокого безотвального рыхления в паровом поле и остальных полях севооборота (вариант 4) ввели комбинированный пар, где применяются две механические поверхностные обработки и одна химическая глифосат-содержащим гербицидом, в остальных полях севооборота - без осенней обработки. Энергонасыщенный вариант (№ 9) с осенней отвальной обработкой на 22-25 см и летним глубоким безотвальным рыхлением в паровом поле заменили химическим паром (две обработки гербицидом) без осенней обработки почвы в последующих полях севооборота с прямым посевом по пожнивным остаткам.
Ввиду высокой обеспеченности почв опытного поля подвижным фосфором (2-4 мг/100 г по Францесону) и обменным калием (свыше 20 мг/100 г по Масловой) с 2012 года полевые эксперименты ведутся на двух фонах азотных
В условиях вегетационного периода 2014 года посевы пшеницы по пару и зерновому предшественнику не испытывали недостатка во влаге, ГТК составил 1,2. Первая пшеница по глубокому отвальному пару на фоне N40 обеспечила прибавку урожая зерна по сравнению с мелкой поверхностной 3,2 ц/га. Повышение дозы минерального азота с 40 до 80 кг/га в паровом поле при средней обеспеченности почвы нитратным азотом оказалось лишним, что привело к снижению урожайности пшеницы в среднем по изучаемым способам обработки на 2,4 ц/га и до 4,1 ц/га на вспашке. Паровое поле, подготовленное химическим способом с последующим прямым посевом, по урожайности яровой пшеницы значительно уступило другим видам пара, особенно классическому: 12,1 ц/га на фоне N40 и 7,2 ц/га на фоне N80. В то же время делать окончательные выводы о неэффективности этого вида пара на тяжелосуглинистых черноземах северо-западной зоны преждевременно. К примеру, в центральной лесостепной зоне на среднесуглинистых черноземах технология возделывания пшеницы без обработки почвы
удобрений, N40 и N80. Дозы азота были установлены по результатам исследований на Шадринском опытном поле и на черноземах Западной Сибири [5; 7]. По многолетним данным, оптимальной и экономически обоснованной дозой азота на выщелоченных черноземах Зауралья и Западной Сибири является N40, а доза N80 применяется в опыте как прием, исключающий дефицит азотного питания.
Существенным изменением в программе исследований лаборатории им. Т. С. Мальцева является замена пятипольного севооборота с одним полем овса четырехпольным зернопаровым (пар-пшеница-пшеница-пшеница), широко применяемым в зернопроизводящих хозяйствах области.
В связи с тем, что не все поля «мальцевского» севооборота при закладке опыта были развернуты на территории, согласно схеме чередования культур пшеница по пару и в четвертом поле возделывалась в 2014 году. Результаты учета урожая приведены в таблице 4.
(N0-111!) по накоплению влаги и урожайности за период 2008-2013 гг. имеет преимущество перед отвальной [8].
По зерновому предшественнику (третья пшеница), где содержание N-NО3 весной оченьнизкое, отповышения дозы азота до 80 кг/га урожайность увеличивалась в среднем на 3,3 ц/га (14,9 %), максимально - на 5,2 ц/га (28,6 %) с глубоким безотвальным рыхлением в паровом поле и мелкой поверхностной обработкой (лущение) в заключительном. Достоверные прибавки урожая за счет повышенного азотного питания получены и на комбинированных вариантах обработки, где в полях севооборота глубокие отвальные и безотвальные приемы чередуются с мелкими поверхностными.
Экономическая оценка технологий производства зерна, базирующихся на различных по интенсивности способах обработки: мелкой поверхностной (вариант 1), комбинированной (4), отвальной (5) и нулевой (9), свидетельствует о снижении затрат и улучшении экономических показателей при минимизации почвообработок (таблица 5).
Таблица 4 - Урожайность яровой пшеницы по пару и в заключительном поле севооборота в зависимости от предшественников, способов основной обработки почвы и доз азотных удобрений, ц/га,
(лаборатория им. Т. С. Мальцева, 2014 г.)
Вариант Пар под первую пшеницу Четвёртая пшеница
Способ обработки почвы осенью Урожайность Способ обработки почвы Урожайность
^0 ^0 ^0 ^0
1 лущение, 10-12 см 33,7 32,0 лущение, 10-12 см 19,4 21,7
2 безотвальная, 30-40 см 33,6 29,7 лущение, 10-12 см 18,2 23,4
3 вспашка, 22-25 см 33,8 31,3 лущение, 10-12 см 19,7 23,7
4 без обработки 33,2 30,1 без обработки 17,6 20,6
5 вспашка, 22-25 см 36,9 32,8 вспашка, 22-25 см 20,6 22,1
6 безотвальная, 22-25 см 32,3 30,2 безотвальная, 22-25 см 17,1 20,7
7 вспашка, 22-25 см 35,9 33,1 вспашка, 22-25 см 20,0 24,7
8 безотвальная, 22-25 см 33,1 30,7 безотвальная, 22-25 см 19,1 23,6
9 без обработки 24,8 25,6 без обработки 18,3 19,5
Среднее 33,0 30,6 18,9 22,2
НСР 0,5 взаимодействие-2,63; обработка-1,86; удобрения-0,88 взаимодействие-2,69; обработка-1,90; удобрения-0,90
Таблица 5 - Экономическая эффективность возделывания пшеницы по пару и в заключительном поле зернопарового севооборота, лаборатория имени Т. С. Мальцева, 2014 г.
Вариант Урожайность, ц/га Затраты труда, ч-час ГСМ, л/га Всего затрат, руб./га Стоимость продукции, руб./га Себестоимость, руб./ц Прибыль, руб./га Рентабельность, %
Пшеница по пару, N40
1 33,7 4,3 60 13517 24510 401 10993 81
4 33,2 4,4 51 13999 24146 422 10147 72
5 36,9 4,7 77 14672 26837 398 12165 83
9 24,8 4,1 39 14067 18037 567 3970 28
Пшеница по пару, N80
1 32,0 4,3 60 15805 23274 476 8048 53
4 30,1 4,4 51 15663 21892 520 6229 40
5 29,7 4,7 77 16054 21601 541 5546 35
9 25,6 4,1 39 15884 18619 620 2735 17
Третья пшеница после пара, N40
1 19,3 4,2 51 10713 14037 555 3324 31
4 17,6 3,7 33 9797 12800 557 3004 31
5 20,6 4,3 61 11383 14982 553 3600 32
9 18,3 3,7 33 9816 13310 536 3493 36
Третья пшеница после пара, N80
1 21,7 4,2 51 12588 15782 580 3195 25
4 20,6 3,7 33 11673 14982 567 3309 28
5 22,1 4,3 61 13234 16073 599 2840 21
9 19,5 3,7 33 11642 14182 597 2540 22
При возделывании пшеницы по пару, обрабатываемому поверхностным способом, на фоне N40 себестоимость центнера зерна составила 401 руб., рентабельность - 81%, затраты - 13517 руб./га. На фоне отвальной обработки затраты увеличились на 1165 руб./га, однако за счет более высокой урожайности себестоимость зерна и рентабельность остались на уровне варианта с минимальной обработкой (398 руб./ц и 83 %). Повышение дозы азота до 80 кг/га привело к аналогичным закономерностям, при этом затраты увеличились, а экономические показатели снизились.
В заключительном поле севооборота незначительное преимущество по экономическим показателям на фоне N40 имеет вариант опыта с химическим паром и без обработки под третью пшеницу, на фоне N80 - с комбинированным.
Таким образом, ресурсосберегающие приемы обработки пара в условиях 2014 года обеспечили производство зерна с себестоимостью и рентабельностью на уровне вариантов с отвальной обработкой. В заключительном поле севооборота незначительное преимущество по экономическим показателям имели варианты с нулевыми приемами обработки почвы.
Выводы. 1 Паровые поля в северо-западной зоне Зауралья на выщелоченных тяжелосуглинистых черноземах имеют ряд преимуществ перед непаровыми предшественниками. Они лучше обеспечены влагой, весенние запасы нитратного азота здесь в 2-3 раза выше, чем по зерновым предшественникам, а при качественной подготовке паровые поля отличаются низкой засоренностью. Пшеница, возделываемая по пару без удобрений, по урожайности превышает пшеницу заключительного поля пятипольного севооборота в 1,8 раза (74,8 %), на фоне удобрений - на 13,6 %;
2 Ресурсосберегающие приемы обработки пара обеспечивают рентабельное производство зерна с се-
бестоимостью не выше вариантов с классической отвальной обработкой. При этом затраты труда снижаются на 10-15 %, экономия горюче-смазочных материалов составляет свыше 50 %.
Рекомендации. В условиях северо-западной зоны при возделывании пшеницы в зернопаровом севообороте по интенсивной технологии могут применяться различные системы обработки почвы с равными долями вспашки, безотвального рыхления и мелкой поверхностной обработки. На фоне умеренных доз азотно-фосфорного питания (нормальная технология) преимущество остается за отвальной обработкой.
Список литературы
1 Крутиховский В. К. Борьба с засухой на черноземе лесостепи в Зауралье (по данным Шадринского опытного поля, 1916-1931 гг.). - Куртамыш, 2011. - 28 с.
2 Мальцев Т. С. Хорошо подготовленный пар - основа высокого урожая // Через опыт в науку. - Курган, 1951.
- С. 133-136.
3 Бараев А. И. Обработка паров. Избранные труды.
- Алматы, 2008. - Том 1. - С. 294-304.
4 Глухих М. А. Севообороты Южного Зауралья.
- Челябинск, 2008. - 324 с.
5 Гамзиков Г. П. Азот в земледелии Западной Сибири. - М. : Наука, 1981. - 67 с.
6 Ресурсосберегающие способы обработки почвы в адаптивно-ландшафтном земледелии Зауралья / Под ред. С. Д. Гилева. - Куртамыш, 2010. - 194 с.
7 Волынкин В. И., Волынкина О. В. Усовершенствованные приемы удобрения в адаптивно-ландшафтном земледелии. - Куртамыш, 2010. - 297 с.
8 На пути к бесплужному земледелию / Под общей редакцией С. Д. Гилева. - Куртамыш, 2015. - 312 с.
