Краткие результаты стационарного исследования эффективности различных по крутизне пахотных склонов степной зоны Оренбургского Зауралья

Краткие результаты стационарного исследования эффективности различных по крутизне пахотных склонов степной зоны Оренбургского Зауралья

Н.А. Максютов, д.с.-х.н., Д.В. Митрофанов, к.с.-х.н., ФГБНУ Оренбургский НИИСХ

В Оренбургском Зауралье размещается 22% пашни (1,3 млн га) от общего количества. Более 860 тыс. га (66%) этой пашни расположено на склонах от 1 до 5°. Практически вся пашня подвержена водной и ветровой эрозии.

Наиболее уязвимым полем севооборота в эрозионном отношении является чистый пар, особенно на склонах. Смыв почвы только от летних ливневых дождей нередко достигает более 100 т с 1 га [1]. В засушливый летний период на чистом пару наблюдается ветровая эрозия, которая также наносит большой ущерб плодородию почвы. Поэтому все агротехнические приёмы должны быть направлены на устранение этих негативных явлений, причём в первую очередь на защиту почвы от эрозии, на удержание талых и ливневых вод и перевод их в почвенную влагу путём улучшения водопоглощения, на предотвращение смыва и размыва [2]. Эффективность этих агротехнических приёмов может быть достигнута только в системе контурно-полосного земледелия. При этом потери влаги сокращаются на 30%, потери почвы — на 50%, выход сельскохозяйственной продукции повышается в 4,2 раза, а окупаемость капитальных затрат составляет около двух лет [3—5].

Цель исследования — изучить урожайность ранних яровых зерновых культур в зернопаровом севообороте в зависимости от вида склона в системе контурно-полосного земледелия.

Материал и методы исследования. Материалом для исследования служили пар чёрный, яровая твёрдая пшеница, яровая мягкая пшеница, ячмень в системе четырёхпольных зернопаровых севооборотов.

Исследование проводится с 2014 г. в ФГУП «Советская Россия» Адамовского района Оренбургской области на стационаре по почвозащитному земледелию. До закладки опыта на участке были высеяны поперёк склона буферные полосы из многолетних трав шириной 20 м, в 2011 г. посередине буферных полос были посажены кустарниковые кулисы из смородины — 100 м, которые усилили почво-водоохранную эффективность агроланд-шафтного комплекса.

Почва опытного участка — чернозём южный среднемощный тяжелосуглинистый. Мощность пахотного горизонта 27—30 см. Содержание гумуса в слое 0—30 см почвы составляет 4,0%.

Были применены методы, рекомендуемые при проведении полевых опытов, для которых характерны трёхкратная повторность в пространстве, размер прямоугольной по форме делянки — 40 х 160,7 м. Размещение вариантов систематическое (последовательно — I, II, III, IV). Делянки располагаются в один ярус, длинной стороной поперёк склона. Общая площадь пашни под опытом составляет 60 га, из них на варианты опыта (поля севооборотов) приходится 48 га, под буферными полосами находится 10,8 га, под однорядными кустарниковыми кулисами — 1,2 га.

Склон по длине разделён на три части: верхняя — 0—400 м, с уклоном 0—1°; средняя — 400—800 м с

уклоном 1—2° и нижняя — 800—1200 м с уклоном 2-3°.

Согласно методике по закладке длительных стационарных опытов [6], в 2012 г. был проведён уравнительный посев яровой пшеницы, в 2013 г. осуществлено вхождение всеми полями в севооборот.

Погодные условия за годы исследования (2014— 2016 гг.) складывались по-разному: для 2013/14 сельскохозяйственного года и вегетационного периода 2014 г. был характерен весенне-летний тип засухи, когда осадков выпало соответственно 230 и 65 мм (норма 316 и 178 мм). Температура воздуха за сельскохозяйственный год была выше на 1,3°С, за вегетационный период — на 1,8°С.

Сельскохозяйственный 2014/15 г. был холоднее обычного на 0,6°С, осадков выпало на 11 мм меньше нормы, вегетационный период был холоднее на 2,3°С, а осадков выпало на 38 мм меньше нормы.

Погодные условия 2015/16 сельскохозяйственного года и вегетационного периода по выпадению осадков и температуре воздуха приближались к среднемноголетним показателям.

Схема эксперимента представлена на рисунке.

Результаты исследования. Одним из погодных факторов, влияющим на урожайность ранних яровых зерновых культур, особенно в засушливые годы, являются весенние запасы влаги в почве, которые формируются за счёт осенних и зимних осадков.

Как показали наши наблюдения, различные виды склона заметно влияют на снегонакопление, что сказывается на весенних запасах влаги в почве и урожайности (табл. 1). В среднем за три года наибольшая высота снежного покрова и запасы воды в снеге были на нижнем склоне. Такое явление можно объяснить тем, что, несмотря на кулисы из смородины с небольшой их высотой и с расстоянием между ними по склону 100 м, происходило сдувание снега в более нижние его части.

Полезащитная лесополоса старовозрастная

О Ф 0 О 0 ♦

многолетние травы / И и 200 м

ООООООООО 1ОООООООО 1 ОООООООО

П-1 2 2

ООООООООО 3ОООООООО 3ОООООООО

Верхняя часть склона, 0-1° П-2 4 4 2

ООООООООО 5ОООООООО 5ОООООООО о 0

П-3 6 6

ООООООООО 7ОООООООО 7ОООООООО

П-4 8 8

ООООООООО 9ОООООООО 9ОООООООО

П-1 10 10

ООООООООО 11ОООООООО 11 ОООООООО

П-2 12 12

Средняя часть ООООООООО 13 ОООООООО 13 ОООООООО 0

склона, 1-2° П-3 14 14 о

ООООООООО 15ОООООООО 15 ОООООООО

П-4 16 16

ООООООООО 17ОООООООО 17ОООООООО

П-1 18 18

ООООООООО 19ОООООООО 19ОООООООО

П-2 20 20

Нижняя часть ООООООООО 21 ОООООООО 21 ОООООООО 0

склона, 2-3° П-3 22 22 о

ООООООООО 23ОООООООО 23 ОООООООО

П-4 24 24

ООООООООО 25ОООООООО 2 5 ОООООООО

Многолетние травы

Рис. - План размещения агро-лесоландшафтного стационара в ФГУП «Советская Россия», Оренбургская область, Адамовский район:

1 - ООООООООО - буферная полоса из многолетних трав; 2 - П-1 - П-4 - поля севооборота шириной 80 м, длиной 500 м; 3 - 1, 2, 3... 24, 25 - метеоцепь наблюдений

1. Высота снега, плотность и запасы воды в нём перед снеготаянием в зависимости от вида склона, 2014—2016 гг.

Вид склона Высота снега, см Плотность снега, г/см3 Запасы воды в снеге, мм

год среднее год среднее год среднее

2014 2015 2016 2014 2015 2016 2014 2015 2016

Верхний 12,4 25,9 19,6 19,3 0,122 0,309 0,320 0,250 38,3 31,7 62,7 44,2

Средний 19,0 37,4 25,9 27,4 0,154 0,243 0,346 0,248 46,1 57,7 89,6 64,5

Нижний 22,8 45,2 31,4 33,1 0,168 0,209 0,359 0,272 52,1 75,9 112,7 80,2

2. Количество продуктивной влаги в метровом слое почвы после посева в зависимости от предшественника и вида склона, мм

Вид склона Предшественник Год

2014 2015 2016 среднее

Верхний пар чёрный яровая твёрдая пшеница яровая мягкая пшеница 124.2 101.3 102,7 123,1 119,4 115,8 99,5 82,4 63,4 115,6 101,0 94,0

Средний пар чёрный яровая твёрдая пшеница яровая мягкая пшеница ячмень 131.3 107.4 109,4 115,0 168,5 129.4 129.5 132.6 104,3 86,8 86,0 79,9 134,7 107,9 108,3 109,2

Нижний пар чёрный яровая твёрдая пшеница яровая мягкая пшеница ячмень 135,4 118,3 117,7 119,0 170,3 135,8 140,2 138,8 120,3 107,3 97,8 85,1 142,0 120.5 118.6 114,3

3. Влияние предшественника и вида склона на урожайность яровых зерновых культур, ц с 1 га

Вид склона Предшественник Культура Год

2014 2015 2016 среднее

Верхний пар чёрный яровая твёрдая пшеница 9,4 15,5 6,0 10,3

яровая твёрдая пшеница яровая мягкая пшеница 8,4 13,2 3,2 8,3

пар чёрный яровая твёрдая пшеница 10,0 19,6 12,0 13,9

Средний яровая твёрдая пшеница яровая мягкая пшеница 8,5 16,1 4,6 9,7

яровая мягкая пшеница ячмень 11,2 15,3 8,0 11,5

пар чёрный яровая твёрдая пшеница 11,8 20,8 16,0 16,2

Нижний яровая твёрдая пшеница яровая мягкая пшеница 19,2 17,9 8,8 12,3

яровая мягкая пшеница ячмень 12,7 16,7 10,0 13,1

НСР05 1,5 2,1 1,3 -

В условиях засухи в июне и июле весенние запасы в почве в борьбе с ней играют важную роль, количество их во многом, как показало наше исследование, зависит от крутизны склона. За три года наибольшие запасы продуктивной влаги наблюдались на нижнем склоне, что объясняется существенным его преимуществом в накоплении снега.

В среднем за три года запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в зависимости от предшественника на верхнем склоне составили от 94,0 до 115,6 м, на среднем — от 107,9 до 134,7 мм и на нижнем — от 114,3 до 142,0 мм (табл. 2).

Содержание основных питательных веществ (^ Р, К) в пахотном слое незначительно зависело от вида склона, поэтому заметного влияния этот фактор не оказывал на урожайность зерновых культур.

Единственным различием по всем склонам среди предшественников является избыточное

накопление нитратного азота в чёрном пару. В связи с этим основными факторами, повлиявшими на урожайность за годы исследования, были температурный режим воздуха, осадки и весенние запасы продуктивной влаги в почве.

Урожайность ранних яровых зерновых культур в зависимости от предшественника и вида склона представлена в таблице 3.

За три года исследования самая низкая урожайность зерновых культур отмечалась в 2016 г. Основные причины такого факта заключались в дефиците осадков в июне и июле и высокой температуре воздуха в августе, превысившей норму на 8,5°С, с числом суховейных дней 28. В этих условиях основным фактором, влияющим на урожайность, оказалось количество влаги в почве, которой было заметно больше на нижнем склоне.

В 2014 и 2015 гг. отмечалась такая же закономерность, но лишь с той разницей между склонами, что прибавка в урожае была на них меньше.

В среднем за три года наибольшую урожайность показала яровая твёрдая пшеница по чёрному пару как наиболее обеспеченному влагой. Ячмень во все годы исследования по урожайности превышал мягкую пшеницу.

Анализ зерна яровой твёрдой и мягкой пшеницы на мукомольные и хлебопекарные качества показал, что натура, общая стекловидность, масса 1000 зёрен, содержание сырой клейковины, ИДК, группа качества и её характеристика не зависели от склонов различной крутизны.

За годы исследования урожайность зерновых культур, особенно при дефиците осадков в июне и июле, формировалась в основном за счёт весенних запасов влаги в почве. В этом отношении нижний склон имел заметное преимущество перед верхним, в связи с наибольшим накоплением снега из-за переноса его с последнего. Поэтому его преимущество по урожайности выращиваемых культур было нами отмечено во все годы проведения опытов, особенно в резко засушливые.

Питательный режим почвы не повлиял на урожайность ни на одном из видов склона, так как содержание основных подвижных питательных веществ (К, Р, К) везде было примерно одинаковым.

Выводы. 1. Основным фактором, влияющим на урожайность зерновых культур на различных видах склона, являются весенние запасы влаги в почве в связи с наибольшим накоплением снега. В этом отношении заметное преимущество

имеет нижний склон, особенно в сравнении с верхним.

2. Содержание основных подвижных питательных веществ (К, Р, К) в пахотном слое почвы не зависит от вида склона. Количество их было примерно одинаковым как перед посевом, так и после уборки, исключение составило лишь избыточное накопление нитратного азота в паровом поле в связи с интенсивной минерализацией гумуса.

3. Самой высокой урожайностью из зерновых культур за годы исследования характеризовалась яровая твёрдая пшеница по чёрному пару. На верхнем склоне она составила 10,3 ц, на среднем — 13,9 и нижнем — 16,2 ц с 1 га.

4. Качество зерна яровой твёрдой и мягкой пшеницы не зависело от крутизны склона.

Литература

1. Бискаев Н.К. Почвозащитное земледелие в целинных районах Оренбуржья // Проблемы целинного земледелия: сб. науч. тр. к 50-летию начала освоения целинных земель. Оренбург, 2004. С, 38-56.

2. Методические рекомендации по проведению противоэро-зионных агротехнических опытов на склонах / Г.П. Сурмач [и др.]; ВАСХНИЛ, ВНИИ защиты почв от эрозии. М., 1978. 43 с.

3. Бискаев Н.К. Совершенствование почвозащитного земледелия в целинных районах Оренбуржья // Инновационные процессы в сельскохозяйственном производстве: наука и практика: междунар. сб. науч. тр. / Под ред. Г.И. Белькова. Оренбург: ГНУ Оренбургский НИИСХ РАСХН, 2008. С. 115-131.

4. Концепция развития сельского хозяйства в районах освоения целинных и залежных земель Российской Федерации на период 2004-2010 гг. М., 2004. 61 с.

5. Тихонов В.Е. Засуха в степной зоне Урала. Оренбург: ООО «Агентство «Пресса», 2005. 346 с.

6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. 415 с.