Ресурсосберегающие приёмы возделывания зерновых культур в лесостепи Поволжья

Ресурсосберегающие приёмы возделывания зерновых культур в лесостепи Поволжья

А.Н. Орлов, д.с.-х.н., профессор,

О.А. Ткачук, к.с.-х.н., Пензенская ГСХА

Среднее Поволжье — крупный зерновой район страны, располагающий достаточными возможностями для производства зерна. В современных экономических условиях большое внимание уделяется разработке энергосберегающих приёмов возделывания сельскохозяйственных культур, базирующихся на регулировании плодородия почв за счёт применения биологических факторов, не требующих больших затрат.

Целью проведённых исследований является выявление эффективности применения различных систем зяблевой обработки почвы (отвальной, безотвальной, минимальной (мелкой) и способов посева (рядового, разбросного) на урожайность яровой пшеницы Тулайковская 10 и озимой пшеницы Безенчукская 380 в различных звеньях зернопаротравяного севооборота.

Материалы и методы. Исследования проводили в 2007—2009 гг. на опытном поле ФГУП «Учхоз» «Рамзай» Пензенской ГСХА» в условиях полевого стационарного опыта в восьмипольном севообороте (чистый пар — озимая пшеница — яровая пшеница — вико-овёс + клевер — клевер первого года пользования (г.п.) — клевер второго г.п. — озимая пшеница — яровая пшеница). Почва опытного участка представлена чернозёмом выщелоченным тяжелосуглинистым по гранулометрическому составу. Содержание гумуса в среднем по опыту 6,5%, реакция среды кислая (рНсол 4,8—4,9), обеспеченность азотом высокая, фосфором и калием — средняя.

Схема опыта Фактор А — звенья севооборота:

А — чистый пар — озимая пшеница — яровая пшеница (контроль);

А! — клевер 2 г.п. — озимая пшеница — яровая пшеница.

Уборку зерновых культур проводили с одновременным измельчением и разбрасыванием соломы.

Фактор В — системы зяблевой обработки почвы:

В0 — двухфазная отвальная зяблевая обработка на глубину 20—22 см под яровую, на 25—27 см под озимую пшеницу (контроль);

В1 — двухфазная безотвальная зяблевая обработка на глубину 20—22 см под яровую, на 25—27 см под озимую пшеницу;

В2 — минимальная (мелкая) зяблевая обработка на глубину 12—14 см под яровую, на 10—12 см под озимую пшеницу.

Во всех вариантах обработки проводили предварительное лущение на 6—8 см.

Фактор С — способы посева:

С0 — рядовой посев сеялкой С3-3,6 (контроль);

С1 — разбросной посев сеялкой СШ-3,5.

Норма высева яровой и озимой пшеницы 5,0 млн всхожих зерен на 1 га.

Рядовой посев яровой и озимой пшеницы осуществляли сеялкой С3-3,6 с последующим прикатыванием кольчато-шпоровыми катками ЗККШ-6. Разбросной посев проводили сеялкой СШ-3,5 (комбинированная посевная машина предназначена для сплошного посева зерновых культур с одновременным внесением минеральных удобрений и предпосевной культивацией).

Трёхфакторный опыт размещён методом расщеплённых делянок в четырёх повторениях. Размер делянок первого порядка: длина — 120 м, ширина — 50 м; общая площадь делянок

— 6000 м2, учётная площадь — 4000 м2. Размер делянок второго порядка: длина — 50 м, ширина — 6 м, общая площадь делянок — 300 м2, учётная площадь — 200 м2, ширина защитных полос между делянками — 2 м. Размер делянок третьего порядка: длина — 25 м, ширина — 6 м, общая площадь — 150 м2, учётная — 100 м2.

В процессе наблюдения, анализа и учёта руководствовались общепринятыми методиками.

Благоприятные почвенные условия для роста растений складываются при определённых агрофизических параметрах почвы. К числу важнейших следует отнести плотность сложения. С плотностью сложения связаны эффективность и качество механической обработки, затраты на тяговые усилия. Различают равновесную и оптимальную плотность почвы. Сопоставление показателей равновесной и оптимальной для роста культур плотности позволяет определить необходимость обработки почвы. Чем больше разность между этими величинами, тем интенсивнее и глубже должна обрабатываться почва. Высокогумусные чернозёмные почвы имеют равновесную плотность 1,0—1,3 г/см3, которая совпадает с оптимальной для зерновых культур,

что позволяет уменьшить интенсивность и глубину основной обработки этих почв [1].

В годы исследований плотность пахотного слоя была оптимальной для яровой и озимой пшеницы во всех вариантах опыта. Уменьшение глубины зяблевой обработки почвы до 10—14 см под яровую и озимую пшеницу в паровом и травяном звеньях зернопаротравяного севооборота не привело к каким-либо существенным изменениям данного показателя, хотя была отмечена тенденция к увеличению плотности пахотного слоя в вариантах с минимальной обработкой почвы. Наибольшее уплотнение пахотного горизонта к уборке яровой пшеницы отмечено в варианте с минимальной обработкой почвы, где плотность составила 1,12—1,13 г/см3 в слое 0-10 см; 1,21 г/см3 - 10-20 см; 1,22-1,24 г/см3

— 20-30 см.

Наименьшая плотность сложения перед посевом при физической спелости почвы и перед уборкой озимой пшеницы во все годы исследований в пахотном слое наблюдалась в вариантах с отвальной обработкой почвы - 1,02-1,13 г/см3, в то время как в вариантах с безотвальным рыхлением она составила 1,08-1,13 г/см3, с минимализированной зябью - 1,10-1,19 г/см3.

Это не выходит за пределы оптимальных значений для возделывания зерновых культур на чернозёмных почвах и свидетельствует о возможности замены традиционной двухфазной отвальной зяблевой обработки почвы на менее энергоёмкую минимальную.

Важнейшим показателем плодородия почв, определяющим рост и развитие растений, является содержание влаги в почве.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что вид пара в звене севооборота не оказал существенного влияния на запасы влаги в почве. Так, в паровом звене к моменту посева яровой пшеницы количество продуктивной влаги в метровом слое варьировало в пределах 176,2-178,2 мм, перед уборкой - 94,7-97,1 мм; в травяном звене - 171,3-173,5 мм и 94,2-95,6 мм соответственно.

Исследования по влиянию систем зяблевой обработки почвы показали, что в среднем за три года наблюдений запасы продуктивной влаги в метровом слое выщелоченных чернозёмов в весенний период в варианте со вспашкой составили 175,3 мм, по безотвальному рыхлению -173,8 мм и минимальной обработке - 175,7 мм.

Перед уборкой яровой пшеницы в метровом слое на всех вариантах обработки почвы содержание продуктивной влаги снизилось за время вегетации за счёт потребления растениями, физического испарения и составило в варианте со вспашкой 94,4 мм, по безотвальному рыхлению - 95,4 мм и минимальной обработке -96,3 мм.

Различные системы зяблевой обработки почвы чёрного пара существенно не повлияли на запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы. Перед посевом озимой пшеницы запасы продуктивной влаги в варианте со вспашкой составили 198,7 мм, с безотвальной обработкой - 196,0 мм и минимальной - 200,7 мм; в фазу колошения озимой пшеницы - 105,9; 111,3 и 113,4 мм соответственно. При определении запасов продуктивной влаги перед уборкой выявлена та же закономерность.

Большую роль в повышении устойчивости зерновых культур к водному дефициту играет почвенное плодородие. Его улучшение означает, что в критические по водообеспеченности годы потери зерна можно снизить на 3-10 ц/га [2].

Наличие гумуса в почве - основной признак её плодородия. Преобладание процессов разрушения гумусовых веществ над их образованием создаёт дефицитный баланс гумуса. Причиной потерь гумуса в почве является высокая интенсивность обработки почвы и повышенная аэрация (высокая насыщенность севооборота парами и пропашными культурами), низкий уровень использования органических и минеральных удобрений, отсутствие в структуре посевных площадей бобовых культур.

Одним из этапов в решении задач по оптимизации режима органического вещества выступает прогнозирование гумусового баланса [3].

Расчёт баланса гумуса (табл. 1) свидетельствует о том, что в звене с чистым паром создаётся отрицательный баланс гумуса, численно равный -2901,7 кг/га. В травяном звене, где присутствует поле с клевером, формируется положительный баланс гумуса +389,2 кг/га. Это связано с тем, что клевер обогащает почву органической массой в результате поступления корневых и пожнивных остатков, которые способствуют накоплению элементов питания в пахотном горизонте почвы и дополнительно стимулируют активность азотфиксирующих микроорганизмов.

При ежегодном применении отвальной зяблевой обработки почвы содержание гумуса снижается на 0,16% по сравнению с постоян-

ной минимальной зяблевой обработкой почвы. В травяном звене севооборота отмечается увеличение содержания гумуса на 0,20%.

Сравнив влияние звеньев севооборота и систем зяблевой обработки почвы, мы установили, что они оказывают определённое воздействие на агрохимические показатели плодородия почвы, что отражается на росте, развитии и урожайности последующих культур [4].

Результаты и выводы. Результаты исследований показали, что в пахотном слое содержание подвижного фосфора в травяном звене севооборота было больше на 36,2 мг/кг по сравнению с паровым звеном. Содержание щёлочногидроли-зуемого азота и калия в изучаемых звеньях севооборота изменялось незначительно. Применение ежегодной минимальной зяблевой обработки способствует дифференциации элементов питания в верхнем горизонте. Содержание щёлоч-ногидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия в варианте с минимальной обработкой почвы увеличивается на 2,2; 14 и 12,5 мг/кг почвы в слое 0-10 см по сравнению с традиционной отвальной обработкой.

Влияние на урожайность изучаемых приёмов представляет собой один из критериев определения их эффективности (табл. 2).

В среднем за 2007-2009 гг. более высокая урожайность озимой пшеницы установлена во всех вариантах обработки почвы в паровом звене севооборота - 3,26-3,52 т/а. При выращивании озимой пшеницы в травяном звене урожайность составила 2,98-3,32 т/га, что на 0,20-0,28 т/га ниже по сравнению с паровым звеном. Системы зяблевой обработки почвы не оказали существенного влияния на урожайность озимой пшеницы. Разбросной способ посева в сравнении с рядовым повышал урожайность озимой пшеницы в среднем на 0,31 т/га.

Таким образом, размещение озимой пшеницы по чёрному пару в зонах с недостаточным и неустойчивым увлажнением в сочетании с ресурсосберегающей системой зяблевой обработки почвы, включающей дискование на 6-8 см и культивацию на 10-12 см, и разбросным

1. Баланс гумуса в зависимости от вида пара в звеньях севооборота

Культура Урожайность, т/га Вынос азота с урожаем из почвы, кг/га Поступление азота из растительных остатков, кг/га Минерализуется гумуса, кг/га Кол-во вновь образованного гумуса, кг/га Баланс гумуса, кг/га

Паровое звено

Чистый пар - - - 2200,0 - -2200

Озимая пшеница 3,39 109,5 4,6 1049,0 630,9 -418,1

Яровая пшеница 2,06 69,0 3,2 658,0 374,4 -283,6

Итого 3907,0 1005,3 -2901,7

Травяное звено

Клевер 22,30 42,8 35,7 71,0 1131,5 +1060,5

Озимая пшеница 3,14 101,4 4,4 970,0 603,6 -366,4

Яровая пшеница 2,16 72,4 3,3 691,0 386,1 -304,9

Итого 1732,0 2121,2 +389,2

2. Урожайность зерновых культур при различных способах основной обработки почвы и посева в различных звеньях севооборота, т/га

Звено сево- оборота Система зяблевой обработки почвы Способ посева Культуры

Яровая пшеница Озимая пшеница

2007 г 2008 г. 2009 г средняя 2007 г. 2008 г. 2009 г. средняя

Паровое Двухфазная отвальная рядовой разбросной 2,01 2,12 1,98 2,22 2,00 2,19 1,99 2,18 3,11 3,26 3,31 3,46 3,68 3,85 3,37 3,52

Двухфазная безотвальная рядовой разбросной 1,95 2,05 1,96 2,21 1,99 2,20 1,97 2,15 3,08 3,17 3,28 3,37 3,56 3,82 3,31 3,45

Минимальная (мелкая) рядовой разбросной 1,93 2,05 1,95 2,20 1,98 2,18 1,95 2,14 3,05 3,23 3,25 3,35 3,48 3,79 3,26 3,45

Травяное Двухфазная отвальная рядовой разбросной 2,14 2,28 2,07 2,33 2,05 2,30 2,09 2,30 3,36 3,61 2,52 2,78 3,11 3,57 2,99 3,32

Двухфазная безотвальная рядовой разбросной 2,09 2,23 2,05 2,32 2,02 2,30 2,05 2,28 3,37 3,60 2,51 2,73 3,11 3,53 2,99 3,29

Минимальная (мелкая) рядовой разбросной 1,97 2,18 2,03 2,30 2,02 2,30 2,01 2,27 3,32 3,55 2,53 2,76 3,10 3,56 2,98 3,29

НСР05 по фактору А НСР05 по фактору В НСР05 по фактору С 0,14 0,11 0,11 0,11 0,09 0,10 0,12 0,10 0,13 0,13 0,11 0,12 0,30 0,26 0,20 0,18 0,20 0,23 0,20 0,21 0,24 0,24 0,23 0,21

3. Экономическая оценка звеньев севооборота по продуктивности

Звено севооборота Система зяблевой обработки почвы Способ посева Урожайность, т/га Продуктивность 1 га пашни, /з.ед.

пар / клевер озимая пшеница яровая пшеница

двухфазная рядовой - 3,37 1,99 1,79

отвальная разбросной - 3,52 2,18 1,90

двухфазная рядовой - 3,31 1,97 1,76

безотвальная разбросной - 3,45 2,15 1,87

рядовой _ 3,26 1,95 1,74

минимальная разбросной - 3,45 2,14 1,86

двухфазная рядовой 22,5 2,99 2,09 2,82

отвальная разбросной 22,5 3,32 2,30 2,99

двухфазная рядовой 21,9 2,99 2,05 2,77

безотвальная разбросной 21,9 3,29 2,28 2,95

рядовой 22,5 2,98 2,01 2,79

минимальная разбросной 22,5 3,29 2,27 2,98

способом посева обеспечивает более высокую и стабильную по годам урожайность зерна и снижает его себестоимость.

Различные звенья и системы зяблевой обработки почвы существенно не повлияли на урожайность яровой пшеницы. Разбросной способ посева, проведённый многооперационной посевной машиной, увеличивал урожайность на 0,22 т/га по сравнению с рядовым посевом сеялкой С3-3,6.

Это свидетельствует о возможности замены традиционной двухфазной отвальной зяблевой обработки почвы в различных звеньях зернопаротравяного севооборота под яровую пшеницу на менее энергоёмкую минимальную (мелкую) в сочетании с разбросным способом посева.

Для полной оценки изучаемых агротехнических приёмов значительный практический интерес представляет определение продуктивности звеньев севооборота и, в конечном счете, их влияние на экономическую эффективность возделываемых культур.

Для сравнения продуктивности звеньев севооборота урожайность основной продукции сельскохозяйственных культур была переведена в зерновые единицы (табл. 3). Наиболее продуктивным является травяное звено, выход зерновых единиц варьировал от 2,77 до 2,99 з. ед. т с 1 га.

Из-за отсутствия продукции в чистом пару паровое звено значительно уступает травяному звену. В итоге, продуктивность севооборотных звеньев находится в прямой зависимости от величины продукции, получаемой в паровом поле, и от воздействия предшественников озимых на урожай культур в звене севооборота.

Литература

1. Казаков Г.И., Авраменко Р.В., Марковский А.А. Земледелие в Среднем Поволжье. М.: Колос, 2008. 308 с.

2. Ушаков Р.Н. Возделывание яровой твердой пшеницы в неблагоприятных условиях // Зерновое хозяйство. 2001. № 1.

3. Голомолзин Р.С. Продуктивность зерновых севооборотов и накопление биогенных ресурсов плодородия чернозёма в агроэкосистемах лесостепи Поволжья: автореф. дис.... кан,д. с-х. наук. Кинель, 2003. 22 с.

4. Орлов А.Н., Ткачук О.А., Павликова Е.В. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы в зависимости от элементов технологии возделывания // Достижения науки и техники АПК. 2009. № 7. С. 28-30.