Эффективность различных способов основной обработки серых лесных почв

УДК 631.434.6:631.51.01

эффективность различных способов основной обработки серых лесных почв

Л.Ю. РЫЖИХ1, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий агроном

М.Ш. ТАГИРОВ2, доктор сельскохозяйственных наук, директор

Ф.Ф. ЗАМАЛИЕВА2, доктор сельскохозяйственных наук, руководитель Центра защиты растений

Г.Ф. КОПОСОВ3, доктор биологических наук, профессор

Филиал ФГБУ «Россельхозцентр» по Республике Татарстан, ул. Даурская, 14, Казань, 420059, Российская Федерация

2Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Оренбургский тракт, 48, Казань, 420059, Российская Федерация

3Казанский (Приволжский) федеральный университет, ул. Кремлевская, 18, Казань, 420000, Российская Федерация

Резюме. В статье представлены результаты сравнения способов основной обработки почвы на серых лесных почвах в зоне Предкамья РТв зернотравяномзвене севооборота. Схема опыта предусматривала изучение вариантов со вспашкой, разноглубинной обработкой, мелкой обработкой и без основной обработки. В ходе исследований определяли агрофизические свойства почвы, содержание продуктивной влаги, засоренность посевов, урожайность и рентабельность производства зерновых культур. Использование различных приемов основной обработки почвы обеспечивало формирование оптимальной плотности пахотного горизонта на уровне 1,29-1,34 г/см3. Наибольшее содержание агрономически ценных структурныхагрегатов в пахотном горизонте серой лесной почвы отмечено при разноглубинной обработке (69 %), наименьшее - без основной обработки (63 %). В среднем за три года в варианте со вспашкой общие запасы продуктивной влаги составили 679 мм, что на 38 мм больше, чем после мелкой обработки, и на 78 мм, по сравнению с вариантом без основной обработки. Максимальная в опыте урожайность ярового ячменя (3,7 т/га), клевера на сидерат(14,2 т/га) и озимой пшеницы (3,1 т/ га) в среднем за 3 года установлена на фоне вспашки. В этом же варианте отмечен наибольший уровень рентабельности производства ярового ячменя (105,5 %) и озимой пшеницы (44,9 %). При возделывании ярового ячменя, клевера на сидерат и озимой пшеницы на серых лесных почвах в условиях Предкамья Республики Татарстан в качестве основной обработки почвы целесообразно использовать вспашку на глубину 20-22 см. Ключевые слова: основная обработка почвы, плотность почвы, структурно-агрегатный состав, продуктивная влага, засоренность посевов, урожайность, рентабельность. Для цитирования: Эффективность различных способов основной обработки серых лесных почв / Л.Ю. Рыжих, М.Ш. Тагиров, Ф.Ф. Замалиева, Г.Ф. Копосов//Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №12. С. 66-68.

Современные изыскания в выборе оптимального способа обработки почвы при возделывании сельскохозяйственных культур в Татарстане сводятся в основном к ресурсосберегающим технологиям [1, 2].

Потепление климата на территории республики приводит к тому, что лимитирующим фактором получения урожаев становится влага. Поэтому при выборе оптимального способа основной обработки почвы необходимо, прежде всего, ориентироваться на сохранение продуктивной влаги в корнеобитаемом слое почвы [3].

Анализ данных агрометеорологической станции ФГБНУ «ТатНИИСХ», расположенной в с. Большие Кабаны в 16 км от города Казани, за последние 11 лет (20052015 гг.) показал, что среднегодовая температура воздуха повысилась, по сравнению со средней величиной этого

показателя за предыдущие 30 лет, на 1,2 °С. Потепление в большей степени затронуло летний период.

Изучение особенностей накопления продуктивной влаги в условиях блокирующего антициклона и, как следствие, высоких среднесуточных температур воздуха в вегетационный период в 2010 г. показало, что активное ее испарение из почвы по капиллярам происходит из-за переуплотнения пахотного горизонта [5]. Однако обработка почвы изменяет плотность почвы временно, так как взрыхлённый слой впоследствии начинает оседать, возвращаясь к своему равновесному состоянию [4, 5].

Цель наших исследований - определение эффективности различных способов основной обработки серых лесных почв для получения стабильных урожаев ярового ячменя, клевера на сидерат и озимой пшеницы.

Условия, материалы и методы. Гидротермический коэффициент за вегетационные периоды в годы проведения исследований (2012-2014 гг.) был одинаковым (ГТК = 0,9). Отклонения от среднемноголетней нормы (сумма активных температур - 1850 °С, сумма осадков 268 мм) по температуре варьировали от 2 до 27 %, по количеству осадков - от 50 до 71 %. За исключением вегетационного периода 2014 г., дефицит увлажнения сопровождался пониженным, по отношению к показателям среднестатистического года, теплообеспечением (на 21 %).

Серая лесная почва опытного участка характеризовалась следующими агрохимическими показателями: рНсол (по ГОСТ 26483-85) - 6,2, содержание подвижных форм фосфора и калия (по ГОСТ 26207-91) - 335,0 и 210 мг/кг соответственно, щелочногидролизуемого азота - 106,4 мг/кг [6], гумуса (по ГОСТ 26213-91) - 4,8 %.

Опыт по изучению эффективности основных способов обработки почвы в зернотравянопропашном севообороте (2012-2014 гг.) был развернут в пространстве и во времени в трех повторениях на четырех полях Татарского НИИСХ в с. Большие Кабаны, Лаишевского района Республики Татарстан. Чередование культур в севообороте: озимая пшеница - картофель - ячмень с подсевом клевера - клевер 1 г.п. на сидерат (поскольку опыт был развернут в 2012 г. в поле с клевером варианты основой обработки почвы отсутствовали, поэтому результаты урожайности этой культуры представлены только за 2013 и 2014 гг.). Площадь одного поля - 1 га. Схема опыта предусматривала следующие варианты: без основной обработки; мелкая обработка (КСН-3 на глубину 14-16 см); разноглубинная обработка (ПЛН-4-35 без предплужника на 16-18 см - под ячмень, ПЯ-4-35 на 2022 см с предплужником - под озимую пшеницу); вспашка (плуг ПЛН-4-35 с предплужником на 20-22 см, контроль). Предпосевная обработка почвы и уход за посевами были одинаковыми и общепринятыми в Республике Татарстан. Расположение опытных делянок рендомизированное. Учетная площадь одной делянки - 161 м2. Под ячмень вносили удобрения в дозе ^0Р40К50, под клевер - К10, под пшеницу -N4^. В опыте выращивали ячмень Тимерхан, клевер Трио, озимую пшеницу Казанская 560.

Отбор образцов на определение плотности почвы [7] проводили 2-3 раза за вегетацию буром на глубину 0-20 и 20-40 см. Структурно-агрегатный состав определяли по методу Саввинова [7] до посева и после уборки культур на глубину пахотного слоя почвы (20 см).

Влажность почвы в пахотном и метровом слоях почвы определяли термостатно-весовым методом (ГОСТ 28268-

89). Образцы отбирали буром Измаильского послойно через каждые 20 см (в пахотном слое через 10 см), наблюдения проводили в теплый период (апрель - октябрь). Влажность почвы пересчитывали в запасы продуктивной влаги по формуле: ЗПВ = 0,1Bdh,

где ЗПВ - запас продуктивной влаги, мм; В - влажность почвы при взятии образца, %; d - плотность почвы, г/см3; h - мощность слоя, см [7].

Учет сорной растительности проводили в начале кущения зерновых и отрастания многолетних трав в трехкратной повторности на площадках размером 1 м2 [8].

Уборку осуществляли путем прямого комбайнирования с учетной площади комбайном Sampo-500, результаты пересчитывали на 100 %-ную чистоту и 14 %-ную влажность зерна. Экономическую эффективность рассчитывали с использованием технологических карт.

Проверку нормальности распределения результатов проводили по критерию Шапиро-Уилка. Показатели изменения плотности почвы оценивали с использованием критерия Стьюдента (р<0,05), структурно-агрегатного состава почвы, запасов продуктивной влаги в почве и засоренности посевов - критерия Вилкоксона, урожайности - по наименьшей существенной разнице при 5 %-ном уровне значимости.

результаты и обсуждение. Плотность почвы пахотного слоя в вариантах обработки была оптимальной для произрастания зерновых культур и находилась в пределах 1,29-1,34 г/см3. В подпахотном слое она соответствовала типичным значениям для этого горизонта - 1,47-1,50 г/см3. Проверка по критерию Шапиро-Уилка показала, что гипотеза о нормальности распределения значений плотности почвы в слое 0-20 и 20-40 см не отклоняется ^ = 0,96, р = 0,37 и W= 0,93, р = 0,05, соответственно). Поэтому сравнение величин этого показателя с контролем проводили с помощью параметрического критерия Стьюдента (п = 8, р = 0,05). Статистически достоверные различия по плотности горизонта 0-20 см отмечены только между вариантами со вспашкой и мелкой обработкой ^ст = 3,86, р = 0,00). В последнем из них плотность почвы была выше.

Содержание агрономически ценных агрегатов в пахотном слое серой лесной почвы по вариантам обработки варьировало от 63 до 69 %, что можно оценивать как хорошее. По результатам проверки по критерию Шапиро-Уилка гипотеза о нормальности распределения величины этого показателя была отклонена ^ = 0,90, р = 0,00), поэтому сравнение средних величин содержания структурных от-дельностей диаметром 10-0,25 мм (агрономически ценных) проводили с помощью непараметрического критерия Вилкоксона (п = 9).Статистически значимые различия величин этого показателя, по сравнению с контролем, установлены в вариантах с разноглубинной обработкой ^ = 5, р = 0,02) и без основной обработки^ = 45, р = 0,00). Доля агрономически ценных структурных агрегатов в почве на фоне разноглубинной обработки была на 3 % выше,чем в контроле,а в варианте без основной обработки на 3 % ниже.

Водопрочность почвенных агрегатов в опыте находилась в пределах39,0-45,0 %. Объективную оценку снижения или увеличения их доли осуществляли с помощью расчета средневзвешенного диаметра почвенных частиц. Статистически значимых различий между изучаемыми вариантами и контролем не установлено.

Среднее содержание продуктивной влаги в пахотном и метровом слоях почвы в годы исследований

Таблица 1. общее содержание запасов продуктивной влаги в почве за теплый период (апрель - октябрь), мм

Способ основной обработки 2012 г. 2013 г. 2014 г.

0-20 сМ 0-100 см 0-20 см 0-100 см 0-20 см I 0-100 см

Вспашка 200 652 199 784 110 601

Разноглубинная 186 641 189 734 121 555

Мелкая 189 671 181 762 101 489

Без основной обработки 201 634 183 745 102 426

не соответствовало нормальному распределению по критерию Шапиро-Уилка (W = 0,92, p = 0,00 и W = 0,93, p = 0,02 соответственно) поэтому сравнение величин этого показателя проводили с использованием непараметрического критерия Вилкоксона.

Содержание продуктивной влаги в пахотном слое почвы в 2012 г. по вариантам обработки находилось в пределах 186-201 мм, в метровом - 634-671 мм (табл. 1) Статистически значимых различий, по сравнению с контролем, не установлено. В 2013 г. в варианте со вспашкой она составила 199 мм, что оказалось достоверно больше на 18 мм, чем после мелкой обработки, и на 16 мм, по сравнению с вариантом без основной обработки (W = 108, p = 0,02 и W= 105,5,p = 0,03 соответственно). В метровом слое содержание продуктивной влаги на фоне вспашки составило 784 мм, что на 22 мм больше, чем после мелкой обработки, и на 39 мм, по сравнению с вариантом без основной обработки (W = 105, p = 0,03; W = 111, p = 0,01 соответственно). В 2014 г. значимые различия по содержанию продуктивной влаги в пахотном слое установлены между контролем и разноглубинной обработкой (W = 11,5, p = 0,04). В метровом горизонте величина этого показателя в варианте со вспашкой (601 мм) была выше, чем при мелкой обработке, на 112 мм (W = 48,5, p = 0,02), а по сравнению с вариантом без основной обработки - на 175 мм (W = 55, p = 0,00). В среднем за 3 года общее содержание продуктивной влаги за теплый период в варианте со вспашкой составило 679 мм, что на 38 мм больше, чем при мелкой обработке, и на 78 мм, по сравнению с вариантом без основной обработки.

В составе сегетальной флоры за 3 года исследования встречались однолетние и многолетние виды. Карантинные сорняки отсутствовали. По результатам проверки с использованием критерия Шапиро-Уилка, гипотеза о нормальном распределении количества сорных растений (экземпляров на 1 м2) в вариантах основной обработки почвы за три года была отвергнута с вероятностью 95 % и более. Средняя засоренность посевов после вспашки составила 35 шт./м2, в варианте с разноглубинной обработкой - 44 шт./м2, с мелкой - 60 шт./м2, без основной обработки - 72 шт./м2. Различия по величине этого показателя между контролем и экспериментальными вариантам и были статистически значимыми (по критерию Вилкоксона) - W = 78, p = 0,00; W = 78, p = 0,00; W = 77, p = 0,00 соответственно.

Урожайность ярового ячменя в 2012 г. в контроле была достоверно (НСР05 = 0,2) выше, чем после разноглубинной и мелкой обработки, на 0,4 т/га, по сравнению с вариантом без основной обработки - на 0,6 т/га (табл. 2). В 2013 г. сбор зерна этой культуры после вспашки также был существенно (НСР^ = 0,3) больше,чем на фоне разноглубинной обработки, на 0,4 т/га, а по сравнению с вариантами с мелкой обработкой и без основной обработки - на 0,3 т/га. В 2014 г. урожайность на фоне изучаемых обработок была достоверно ниже, чем в контроле, на 0,8, 1,6 и 1,5 т/га соответственно. Средняя за 3 года величина этого показателя после вспашки составила 3,7 т/га, что было больше сбора зерна в варианте с разноглубинной обработкой на 0,6 т/га, с мелкой обработкой и без основной обработки - на 0,8 т/га.

Продуктивность клевера на сидерат в 2013-2014 гг. в контроле была выше, чем в остальных вариантах.

Таблица 2. Урожайность сельскохозяйственных культур, т/га

Вариант обработки Ячмень Клевер 1 г.п. (сидерат) Озимая пшеница

2012 г.\2013 г.\2014 г. средняя 2013г. 2014г.\ средняя 2012 г.\2013 г.\2014 г. средняя

Вспашка 3,2 2,6 5,2 3,7 15,0 13,4 14,2 2,9 3,9 2,4 3,1

Разноглубинная 2,8 2,2 4,4 3,1 14,2 12,0 13,1 2,8 3,8 2,3 3,0

Мелкая 2,8 2,3 3,6 2,9 13,2 10,4 11,8 2,5 3,7 1,7 2,6

Без основной обработки 2,6 2,3 3,7 2,9 13,0 10,1 11,6 2,5 3,6 1,6 2,6

НСР05 0,2 0,3 0,5 - - 0,1 - 0,3 - 0,5 -

Причем в 2013 г. различия носили характер тенденции, а в 2014 г. были достоверными (НСР05 = 0,1 т/га). В среднем за 2 года превосходство в пользу варианта со вспашкой (14,2 т/га), по сравнению с разноглубинной обработкой, составило 1, 1 т/га, с мелкой обработкой -2,4 т/га и без основной обработки - 2,6 т/га.

Урожайность зерна озимой пшеницы в контроле (2,9 т/га) в 2012 г. достоверно превосходила величину этого показателя в вариантах с мелкой обработкой и без основной обработки на 0,4 т/га (НСР05 = 0,3), в 2014 г. - на 0,7 и 0,8 т/га соответственно (НСР05 = 0,5). Различия между всеми вариантами и контролем в 2013 г., а также между вариантом с разноглубинной обработкой и контролем во все годы исследований носили характер тенденции, при этом преимущество сохранялось за вспашкой.

В соответствии с изменениями урожайности менялась экономическая эффективность производства. Наибольший уровень рентабельности выращивания ячменя (105,5 %) и пшеницы был отмечен в контроле (44,9 %). Далее следовали варианты с разноглубинной обработкой - 102,9 и 40,2 % соответственно, без основной обработки - 102,7 и 29,9 %, с мелкой обработкой - 98,3 и 27,0 %.

выводы. На серых лесных почвах Предкамья Республики Татарстан в условиях потепления периода вегетации различные приемы основной обработки

обеспечивали формирование оптимальной плотности пахотного горизонта на уровне 1,29-1,34 г/см3. При этом наибольше содержание агрономически ценных структурных агрегатов в пахотном горизонте отмечено при разноглубинной обработке (69 %), а наименьшее в варианте без основной обработки (63 %).

За три года исследования общее содержание продуктивной влаги в варианте со вспашкой (679 мм) было на 38 мм больше, чем после мелкой обработки, и на 78 мм, по сравнению с вариантом без основной обработки. Наименьшее количество сорных растений (35 шт./м2) по способам основной обработки почвы в севообороте за три года наблюдений отмечено после вспашки.

Самая высокая урожайность всех выращиваемых культур в среднем за годы исследований формировалась на фоне отвальной обработки: ярового ячменя - 3,7 т/га, клевера на сидерат - 14,2 т/га, озимой пшеницы- 3,1 т/га. Соответственно в этом же варианте отмечен наибольший уровень рентабельности: при возделывании ярового ячменя 105,5 %, озимой пшеницы - 44,9 %.

В зернотравяном звене севооборота на серых лесных почвах Предкамья Татарстана наиболее эффективный способ основной обработки почвы, обеспечивающий формирование стабильных урожаев зерна ярового ячменя и озимой пшеницы - вспашка на глубину 20-22 см.

Литература.

1. Миникаев Р.В., Хисамова Г. Ш., Сайфиева Г.С. Ресурсосберегающая технология возделывания ячменя на серых лесных почвах в Республике Татарстан // Вестник Казанского государственного аграрного ун-та. 2012. Т.7. №2 (24). С.Ю2-106.

2. Шакиров Р.С., Гилаев И.Г. Агрофизические свойства и водный режим серой лесной почвы при различных системах удобрений и способах обработки почвы на примере яровой пшеницы // Вестник Казанского государственного аграрного ун-та. 2013. Т8. №4 (30). С.160-164.

3. Шайтанов О.Л., Тагиров М.Ш. Современные изменения климата на территории Татарстана и их влияние на сельскохозяйственное производство. Казань: Изд-во Фолиант, 2013. 28 с.

4. Роль севооборотов и рациональных способов основной обработки почвы в системе земледелия / Л.Ю. Рыжих, Г.Ф. Копосов, А.И. Липатников, Т.Г. Кольцова // Земледелие. 2014. № 2. С.14-16.

5. Franzen H., Lal R., Ehlers W. Tillage and mulching effects on physical properties of a Tropical Alfisol // Soil Till. Res. 54. 1994. Рр. 329-346.

6. Franzluebbers A.J., Hons F.M., Zuberer D.A. Tillage and crop effects on seasonal dynamics of soil CO2 evolution, water content, temperature and bulk density // Applied Soil Ecology. 1995. 2. Рр. 95-109.

7. Практикум по агрохимии. 2-е изд. / В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, О.А. Амельянчик и др. М.: Изд-во МГУ, 2001. 689 с.

8. Балахчёв Г.Н., Гиниятуллин К.Г. Практикум по физике почв. Методы определения структурного состояния и механических свойств почв: Методическое пособие. Казань: кгУ, 2004. Часть 1. 86 с.

9. Хабибрахманов Х.Х. Картирование засоренности полей методические указания для студентов агрофака и специалистов сельскохозяйственных предприятий. Казань: кгСХА, 2003. 20 с.

EFFICIENCY OF DIFFERENT WAYS OF TILLAGE OF GRAY FOREST SOILS

L.Yu. Ryzhikh1, M.Sh. Tagirov2, F.F. Zamalieva2, G.F. Koposov3

Russian Agricultural Center of RT, ul. Daurskaya, 14, Kazan', 420059, Russian Federation 2 Tatarian Agricultural Research Institute, ul. Orenburgskii trakt, 48, Kazan', 420059, Russian Federation 3Kazan Federal University, ul. Kremlevskaya, 18, Kazan', 420000, Russian Federation

Summary. The article presents the results of comparisons of tillage methods for gray forest soils in the Fore-Kama zone of the Republic of Tatarstan in the grain-grass part of crop rotation. The design of the experiment included variants with plowing, variable-depth cultivation, surface cultivation and without tillage. During the investigations we determined agro-physical properties of soil, the content of productive moisture, crop infestation, productivity and profitability of growing of grain crops. The application of different tillage ways provides the formation of the optimal density of the arable layer at the level of 1.29-1.34 g/cm3. The highest content of agronomical valuable structural aggregates in the arable layer of gray forest soil was registered with the variable-depth cultivation (69 %), the least one - without tillage (63 %). On average over three years the total reserves of productive moisture was 679 mm in the variant with plowing, which is more, than in the variants with surface cultivation and without tillage, by 38 and 78 mm, respectively. The maximum yield of spring barley (3.7 t/ha), green manure clover (14.2 t/ha), and winter wheat (3.1 t/ha) formed against the background of plowing. In the same variant it was noted the maximal level of profitability of cultivation of spring barley (105.5 %) and winter wheat (44.9 %). During the cultivation of spring barley, green manure clover and winter wheat on gray forest soils under conditions of the Fore-Kama zone of the Republic of Tatarstan it is rational to use plowing at the depth of 20-22 cm as the tillage method. Keywords: tillage, soil density, structural-aggregate composition, available moisture, crop infestation, yield, profitability. Author Details: L.Yu. Ryzhikh, Cand. Sc. (Agr.), leading agronomist (e-mail: ludarigih@mail.ru); M.Sh. Tagirov, D. Sc. (Agr.), director; F.F. Zamalieva, D. Sc. (Agr.), director of the Center of plant protection, G.F. Koposov, D. Sc. (Agr.), prof.

For citation: Ryzhikh L.Yu., Tagirov M.Sh., Zamalieva F.F., Koposov G.F. Efficiency of Different Ways of Tillage of Gray Forest Soils. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. V.30. No. 12. Pp. 66-68 (in Russ.).