Влияние способов обработки почвы на урожайность зерновых культур и продуктивность севооборота

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 631.51:631.582

Влияние способов обработки почвы на урожайность зерновых культур и продуктивность севооборота

П.А. Постников,

А. Б. Пономарев,

В. В. Попова,

О. В. Васина

В стационарном опыте на серой лесной тяжелосуглинистой почве Среднего Урала изучена возможность минимализации основной обработки почвы. Замена вспашки на безотвальную обработку тяжелым культиватором (15-16 см) не вызвала значительных изменений физических свойств почвы. Использование сидератов и соломы в севообороте в качестве удобрения способствовало разуплотнению почвы в слое 0-20 см, плотность перед посевом культур составила 1,00-1,12 г/см3. На первых двух культурах после пара заметных различий между способами основной обработки по сложению почвы не выявлено, на последующих культурах севооборота наибольшее уплотнение обнаружено при использовании поверхностной обработки почвы (8-10 см). Запашка рапса на сидерат в первый год действия нивелировала различия в накоплении доступной воды между способами обработки почвы. Под другими культурами севооборота глубокая осенняя обработка по сравнению с поверхностным рыхлением способствовала увеличению весенних запасов влаги в слое 0-50 см на 8,9-10,3 мм. Обогащение почвы легкоусвояемым азотом при запашке рапса в паровом поле снизило отрицательный момент минимализации обработки почвы, а именно в обеспечении растений минеральным азотом в течение всей вегетации. Наибольшее количество минеральных форм азота (N-NO3 + N-NH4) в слое 0-20 см в весенний период обнаружено под пшеницей и овсом. На третий и четвертый годы после внесения зеленых удобрений в фазе полных всходов гороха и ячменя произошло снижение доступности минерального азота при минимальных обработках на 1,6-8,8 мг по отношению к ежегодной отвальной вспашке. Использование вспашки 2 раза за ротацию в сочетании с ресурсосберегающими способами обработки почвы не снижало урожайность зерновых культур. При вспашке 1 раз за ротацию сбор зерна по сравнению с традиционной вспашкой уменьшился на 0,13-0,23 т/га.

Ключевые слова: обработка почвы, севооборот, плотность, продуктивная влага, минеральный азот, урожайность.

Переход на ресурсосберегающие технологии обработки почвы обусловлен резким удорожанием материально-технических средств, выпускаемых промышленностью, а также высокими ценами на ГСМ. Снижение затрат при возделывании зерновых культур достигается заменой отвальной вспашки на безотвальное рыхление, сокращением или совмещением операций при весенней обработке. В сельском хозяйстве Среднего Урала в основном применяют безотвальную обработку почвы с осени дискаторами, тяжелыми культиваторами и комбинированные агрегаты при посеве [1, 2]. севооборот почва рапс

Выбор способа основной обработки во многом определяется механическим составом почвы, ее агрофизическими свойствами, состоянием почвы после уборки предшествующей культурой. Обобщение результатов других научных учреждений свидетельствует, что на черноземах и темно-серых лесных почвах возможна поверхностная и нулевая, особенно в ре-гионах с недостаточным количеством осадков, а на серых лесных и дерново-подзолистых - глубокая отвальная или безотвальная обработки почвы [3-8].

При внедрении минимальных обработок возникают отрицательные моменты, главным образом, недостаток минерального азота в начале вегетации и увеличение засоренности посевов. Это требует проведения защиты растений в процессе вегетации и внедрения элементов биологизации в севооборотах [9-11].

Цель исследований - изучить влияние способов основной обработки на агрофизические свойства серой лесной почвы и урожайность культур в зернопаросидеральном севообороте.

Материалы и методы

Исследования проведены с 2011 г. на серой лесной тяжелосуглинистой почве в зерно-паросидеральном севообороте: сидеральный пар (рапс), пшеница, овес, горох, ячмень. Серая лесная почва в опыте характеризуется следующими показателями: гумус - 4,92 %, рН - 5,0, содержание подвижного фосфора - 184 мг/кг и обменного калия - 102 мг/кг, гидролитическая кислотность - 4,56, сумма поглощенных оснований - 23,1 ммоль на 100 г почвы.

Основная обработка в стационарном полевом севообороте проводилась по следующей схеме: 1. Отвальная вспашка ежегодно ПН-3-35 (контроль); 2. Отвальная вспашка 2 раза за ротацию + безотвальная обработка культиватором ТерраМикс 300 под овес и ячмень (глубина 15-16 см); 3. Отвальная вспашка 2 раза за ротацию + поверхностная обработка дискатором БДМ под овес и ячмень (8-10 см); 4. Вспашка 1 раз за ротацию + безотвальная обработка культиватором ТерраМикс 300 под горох + поверхностная обработка дискатором БДМ под овес и ячмень; 5. Отвальная вспашка 1 раз за ротацию + поверхностная обработка дискатором БДМ под овес, горох, ячмень; 6. Отвальная вспашка 1 раз за ротацию + безотвальная обработка культиватором ТерраМикс 300 под горох + под овес, ячмень осенние обработки не проводились.

В сидеральном пару с осени отвальная вспашка проведена в контроле, в других вари-антах - минимальная обработка, согласно схеме опыта. Перед посевом сидеральной культу-ры (вторая декада июня) обработка почвы осуществлена по типу полупара во всех изучаемых вариантах. В паровом поле запахано 17-19 т/га зеленой массы крестоцветной культуры.

В течение ротации севооборота при проведении комбинированных обработок почвы вспашка во всех экспериментальных вариантах проведена под пшеницу (запашка рапса на си-дерат), вторую отвальную обработку почвы при двукратном ее проведении за ротацию осуществляли под горох.

Весной на всех фонах основной обработки выполняли закрытие влаги, культивацию. Посев пшеницы, овса, гороха и ячменя выполняли сеялкой СЗП-3,6 поперек вариантов с основной обработкой почвы.

Под сельскохозяйственные культуры сложные удобрения вносили из расчета в среднем на 1 га севооборотной площади в дозе N30P30K30. В 2012 г. высевали яровую пшеницу Красноу-фимская 100, в 2013 г. - овес Стайер, в 2014 г. - горох Красноус, в 2015 г. - ячмень Сонет. Для защиты растений на всех вариантах с обработкой почвы осуществлялось протравливание семян зерновых культур фунгицидом виал ТТ, горох - ТМТД. По вегетирующим растениям была проведена обработка гербицидом агритокс, посевы гороха обрабатывали препаратом для сои. Измельченная солома зерновых и зернобобовых культур использована на удобрение, в среднем на 1 га севооборотной площади внесено около 2,7-3,0 т побочной продукции.

Результаты исследований

Наблюдения за агрофизическими показателями почвы в севообороте выявили, что способы обработки оказывали заметное влияние на сложение серой лесной почвы в весенний период. Усредненные данные по плотности почвы показали, что она под культурами зернопаросидерального севооборота варьировала от 1,00 до 1,12 г/см3, наибольшие показатели отмечены в вариантах, где отвальная вспашка проведена 1 раз за ротацию.

Сложение почвы в течение вегетации растений также зависело от места запашки сидерата и климатических условий. Так, при запашке сидерата в 2011 г. плотность почвы после уборки пшеницы варьировала на уровне 0,98-1,06 г/см3, несколько выше в вариантах, где применялась поверхностная обработка на глубину 8-10 см в предыдущие годы исследований (табл. 1). В 2013 г. после уборки овса, несмотря на засушливые условия во второй половине лета, уровень уплотнения почвы в изучаемых вариантах не превышал оптимальных значений для серой лесной почвы (1,15-1,20 г/см3). Заделка зеленой массы рапса на уровне 18-20 т и соломы ежегодно около 3,5-4,0 т/га позволяла поддерживать почву в рыхлом состоянии в течение двух лет.

Под горохом и ячменем в условиях избыточного увлажнения во второй половине лета выявлено сильное уплотнение слоя 0-20 см, особенно в вариантах, где не проводилась отвальная вспашка. Усредненные данные по сложению почвы свидетельствуют, что при использовании сидератов и соломы в зернопаросидеральном севообороте независимо от спо-соба почвы можно поддерживать почву в достаточно рыхлом состоянии.

В большинстве лет запасы влаги в пахотном слое не превышали 24-34 мм, т.е. соответ-ствовали удовлетворительным условиям увлажнения, за исключением 2015 г., где количество продуктивной влаги возросло до 64-75 мм. Наибольшие запасы доступной воды обнаружены при ежегодной вспашке плугом и вспашке 2 раза за ротацию + безотвальная обработка тяжелым культиватором ТерраМикс. При дифференцированных обработках почвы, где применялась поверхностная обработка на глубину 8-10 см. или она отсутствовала осенью, недобор влаги весной был на уровне 7,3-9,3 %.

После запашки рапса в паровом поле в весенний период перед посевом яровой пшеницы не установлено существенных различий в накоплении продуктивной влаги в слое 0-50 см в большинстве вариантов по изучению способами основной обработки почвы.

На второй культуре (овес) после пара выявлено, что при поверхностной обработке дискатором БДМ произошло снижение количества доступной воды в слое 0-50 см по отношению к традиционной и глубокой безотвальной обработкам почвы. Основные различия по запасам продуктивной влаги отмечены в слое 0-30 см. Наибольшие запасы продуктивной влаги перед посевом в пахотном и подпахотных горизонтах отмечены в 2015 г., за счет выпадения большого количества атмосферных осадков в послеуборочный период предыду-щей культуры и весной перед посевом.

Определение запасов доступной влаги в последующие фазы развития растений показало, что режим увлажнения пахотного слоя зависел не только от потребления воды растениями, но и от выпадения атмосферных осадков в течение вегетации. При достаточном количестве атмосферных осадков в летний период запасы продуктивной влаги в пахотном слое со-ответствовали удовлетворительным условиям увлажнения, т.е. превышали 20 мм.

Усвояемость атмосферных осадков в изучаемых вариантах в период вегетации сельско-хозяйственных культур практически не зависела от способа обработки почвы.

Наблюдения за содержанием минеральных форм азота показали, что в первые два года после парового поля, где запахан рапс на сидерат, в большинстве вариантов заметных различий в содержании доступного азота в фазе полных всходов не отмечено. Наименьшее количество нитратного и аммонийного азота обнаружено в 2014 г., что связано с удалением от сидераль-ного пара (третья культура) и неблагоприятными гидротермическими условиями для процес-са нитрификации. В фазе полных всходов зерновых культур выявлена тенденция снижения доступности минерального азота при комбинированных обработках на 1,6-8,8 мг по отноше-нию к ежегодной отвальной вспашке. В среднем за 4 года обеспеченность доступным азотом в слое 0-20 см несколько ниже в вариантах с применением поверхностных обработок почвы.

В процессе вегетации растений по мере потребления минерального азота и ухудшения условий для минерализации органического вещества количество его в слое 0-20 см уменьшалось, минимум отмечен в фазе колошения зерновых культур и образования бобиков у гороха. Различия между способами обработки почвы практически исчезают.

Таблица 1 - Изменение агрофизических свойств почвы в зависимости от способа основной обработки почвы

Применение зеленого удобрения в паровом поле оказало благоприятное воздействие на продуктивность зерновых культур в первые два года действия. Установлено, что после запашки зеленой массы рапса на сидеральное удобрение урожайность пшеницы в 2012 г. мало зависела от способов основной обработки, проведенных в предыдущие годы исследований, сбор зерна варьировал в пределах от 3,21 до 3,59 т/га (табл. 2). Достоверных различий между вариантами не выявлено. Применение зеленых удобрений в севообороте позволяло нивелировать отрицательные моменты минимализации почвы, в первую очередь, недостаток минерального азота в первой половине вегетации растений.

На второй культуре (овсе) после сидерального пара выявлены подобные же закономерности. Урожайность овса в зависимости от способа основной обработки находилась в пределах 3,05-3,21 т/га.

На третий год действия зеленых удобрений нивелирующее действие их затухало, т.к. по сравнению с отвальной вспашкой обнаружено снижение урожайности гороха на 0,17-0,38 т/га в вариантах, где применялась поверхностная обработка почвы дискатором БДМ. На пятой культуре (ячмене) уменьшение сбора зерна в вариантах с ресурсосберегающей обработкой составило 0,26-0,49 т/га. При этом наименьшая урожайность получена при применении безотвальной обработки почвы дискатором БДМ-4,0 или при полном ее отсутствии в осенний период.

В среднем за 4 года, благодаря положительному воздействию органических удобрений (сидераты и солома), заметных различий в среднегодовой урожайности зерновых и зер-нобобовых культур по вариантам основной обработки почвы, где вспашка применялась 2 раза за ротацию, не выявлено. Это свидетельствует о том, что при соблюдении агротехники возделывания зерновых культур на окультуренных почвах возможна замена традиционной отвальной вспашки безотвальной обработкой тяжелыми культиваторами типа ТерраМикс или дискаторами БДМ на 1 раз в 2-3 года.

При использовании вспашки один раз за ротацию среднегодовой недобор зерна в среднем за ротацию достиг 0,13-0,23 т/га, т.е. экономия затрат при минимализации обработки не всегда может окупиться прибавками урожая, в особенности при нарушении технологий воз-делывания зерновых культур

Анализируя данные по продуктивности зернопаросидерального севооборота, можно отметить, что выход зерна, сухого вещества и сбор кормовых единиц с урожаем культур мало зависел от способов комбинированной основной обработки почвы, где вспашка прово-дилась два раза за ротацию. В данных вариантах показатели находились на уровне контроля. В то же время при удалении от парового поля выявлена тенденция снижения продуктивности возделываемых культур в вариантах, где за ротацию проведена 1 вспашка + безотвальные обработки или ее полное отсутствие в осенний период (табл. 3).

Таблица 2 - Влияние способов основной обработки почвы на урожайность зерновых культур в зернопаросидеральном севообороте, т/га

Таблица 3 - Среднегодовая продуктивность зернопаросидерального севооборота в зависимости от способа основной обработки почвы, 2011-2015 гг.

Применение сидератов и соломы в севообороте способствовало разуплотнению серой лесной тяжелосуглинистой почвы, под пшеницей и овсом заметных различий по плотности почвы по вариантам комбинированной обработки не установлено. Сильное уплотнение пахотного горизонта отмечено под последней культурой (ячмень) в избыточно увлажненных условиях при применении вспашки 1 раз за ротацию.

На второй-четвертой культурах после сидерального пара выявлена тенденция снижения запасов продуктивной влаги в слое 0-50 см при поверхностной обработке на глубину 8-10 см, по отношению к отвальной вспашке они снизились в среднем на 8,9-10,3 мм.

В обеспечении культур минеральным азотом положительное действие зеленого удобре-ния проявлялось в течение двух лет. В зернопаросидеральном севообороте ухудшение пище-вого режима выявлено на третий и четвертый годы действия сидератов при поверхностной обработке почвы.

Замена отвальной вспашки 1 раз в 2-3 года ресурсосберегающими приемами обработки почвы не снижала урожайности культур севооборота. При применении в системе основной обработки почвы отвальной вспашки 1 раз за ротацию зернопаросидерального севооборота на третьей (горох) и четвертой (ячмень) культурах после пара отмечено снижение сбора зерна на 0,17-0,49 т/га по сравнению с традиционной обработкой плугом.

Рекомендации

На серых лесных тяжелосуглинистых почвах в полевых севооборотах с применением приемов биологизации возможна замена отвальной вспашки безотвальной обработкой тя-желым культиватором (глубина 15-16 см) или дискатором БДМ-4,0 (глубина 10-12 см) 1 раз в два года.

Список литературы

1. Рекомендации по увеличению производства зерна и внедрению ресурсосберегающих технологий в растениеводстве (опыт передовых хозяйств Свердловской области) / М. Н. Копытов [и др.]. Екатеринбург : Изд-во УрГСХА, 2008. 154 с.

2. Адаптивное земледелие на Среднем Урале: состояние, проблемы и пути их решения / П. А. Постников [и др.] ; под общей ред. д-ра с.-х. наук Н. Н. Зезина, д-ра с.-х. наук, член- корреспондента РАСХН А. Н. Семина. Екатеринбург, 2010. 338 с.

3. Власенко А. Н., Власенко Н. Г., Коротких Н. А. Разработка технологии NO-till на черноземе выщелоченном лесостепи Западной Сибири // Земледелие. 2001. № 5. С. 20-22.

4. Кирюшин В. И. Минимализация обработки почвы: перспективы и противоречия // Земледелие. 2006. № 5. С. 12-14.

5. Лазарев А. П. Основные элементы системы земледелия на черноземах Западной Си-бири (на примере Тюменской области) : автореф. дис. … д-ра с.-х. наук. Тюмень, 2012. 31 с.

6. Перфильев Н. В. Оптимизация систем обработки темно-серой лесной почвы в Северном Зауралье : автореф. дис. … д-ра с.-х. наук. Тюмень, 2014. 32 с.

7. Каипов Я. З., Султангазин З. Р., Абдуллин М. М. Эффективность комбинированной обработки почвы в условиях лесостепи восточных предгорий Южного Урала // Земледелие. 2015. № 2. С. 22-24.

8. Анисимов Ю. Б., Агеев А. А. Ресурсо- сберегающие технологии возделывания сель-скохозяйственных культур в условиях северного лесостепного ландшафта Южного Урала // АПК России. 2015. Т. 72/1. С. 60-63.

9. Павленкова Т. В. Изменение количества нитратного, аммиачного азота, биологической активности при использовании удобрений // Аграрный вестник Урала. 2008. № 1. С. 27-28.

10. Передериева В. М., Власова О. И. Севооборот как биологическое средство интенсификационных процессов в современном земледелии // Вестник АПК Ставрополья. 2015. Спецвыпуск № 2. С. 35-44.

11. Ресурсосберегающие обработки почвы в зернотравяном севообороте / И. С. Бызов, П. А. Постников, А. Б. Пономарев, Р. Р. Гарифянова // Земледелие. 2015. № 1. С. 15-17.

Размещено на Allbest.ru