Влияние систем основной обработки почвы и фонов питания на продуктивность культур звена полевого севооборота

DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10502 УДК 631.51.01:631.43

Влияние систем основной обработки почвы и фонов питания на продуктивность культур звена полевого севооборота

М.Р. АХМЕТЗЯНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

И.П. ТАЛАНОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Казанский государственный аграрный университет, ул. Карла Маркса, 65, Казань, 420015, Российская Федерация

Резюме. Исследования проводили в 2003-2006 гг. в Предкамской зоне Республики Татарстан. Цель работы -изучение эффективности систем основной обработки серой лесной почвы, а также применения соломы и пожнивного сидерата в звене озимая рожь - яровая пшеница - однолетние травы зернопаротравяного севооборота. Схема опыта предусматривала изучение двух факторов: фон питания (фактор А) - NPK (в дозах на достижение урожайности озимой ржи 4 т/га, яровой пшеницы - 3 т/га, однолетних трав - 12 т/га), NPK + пожнивный сидерат, NPK + пожнивный сидерат + солома; система основной обработки почвы (фактор В) - отвальная, безотвальная, комбинированная. Комбинированная система основной обработки почвы с внесением минеральных удобрений, соломы предшественника и пожнивного сидерата обеспечивала существенное увеличение запасов продуктивной влаги в почве и ее эффективное расходование на формирование урожая. На фоне комбинированной системы основной обработки с внесением минеральных удобрений, соломы предшественника и пожнивного сидерата отмечено более высокое содержание подвижных форм основных элементов питания, их рациональное использование в течение вегетации растений, а также максимальная в опыте урожайность основной продукции исследованных культур: озимая рожь - 3,61 т/га, яровая пшеница - 3,94 т/га, однолетние травы - 14,9 т/га. Это было выше, чем на фоне отвальной вспашки и внесения одних минеральных удобрений соответственно на 0,82, 1,07 и 3,30 т/га. Одновременно при возделывании яровой пшеницы установлено достоверное улучшение качества формируемого зерна по стекловидности (с 60 до 66 %), натуре (с 745 до 756 г/л) и содержанию клейковины (с 27,5 до 31,2 %).

Ключевые слова: основная обработка почвы, продуктивная влага, элементы питания, урожайность, качество урожая. Для цитирования: Ахметзянов М. Р., Таланов И. П. Влияние систем основной обработки почвы и фонов питания на продуктивность культур звена полевого севооборота // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 5. С. 10-13. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10502.

Повышение урожайности и производство экологически безопасной продукции возможно только при научно обоснованном применении биологических и техногенных средств воспроизводства плодородия почвы, прежде всего минеральных и органических удобрений, в частности соломы и пожнивных сидератов. Использование в виде удобрения пожнивных сидератов совместно с соломой повышает активность почвенной микрофлоры, усиливает азотофиксирующую способность почвы, оказывает положительное влияние на агрофизические, биологические и агрохимические показатели плодородия почвы [1, 2, 3].

Внесение соломы и пожнивного сидерата влияет на накопление питательных веществ в почве и при

длительном применении выступает источником накопления гумуса [4, 5, 6]. Улучшение фитосанитарного и экологического состояние посевов при заделке соломы и пожнивного сидерата сопровождается повышением урожайности зерновых культур и формированием качества зерна на уровне не ниже, чем в плодосменных севооборотах [7, 8, 9].

Цель исследований - изучение эффективности систем основной обработки серой лесной почвы на фоне внесения соломы и пожнивного сидерата в звене полевого севооборота в условиях Предкамской зоны Республики Татарстан.

Для достижения поставленной цели решали задачи по установлению влияния систем основной обработки почвы и фонов питания на водный и питательный режимы, биологическую активность почвы, величину и качество урожая культур.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2003-2006 гг. в севообороте пар чистый - озимая рожь - яровая пшеница - однолетние травы - озимая рожь - горох - яровая пшеница -овес. В этом сообщении приведены данные, полученные в звене севооборота озимая рожь - яровая пшеница - однолетние травы.

Схема опыта предусматривала изучение следующих вариантов:

фон питания (фактор А) - NPK (в дозах на запланированную урожайность), NPK + пожнивный сидерат, NPK + пожнивный сидерат + солома;

система обработки почвы (фактор В) - отвальная, безотвальная, комбинированная.

Дозы минеральных удобрений под озимую рожь рассчитывали на урожай зерна 4,0 т/га ^89Р104К72), под яровую пшеницу (зерно) - 3,0 т/га ^55Р59К29), под однолетние травы (зеленая масса) - 12,0 т/га ^75Р85К44). Солому на соответствующих фонах измельчали и оставляли для последующей заделки в почву, в остальных вариантах - удаляли с поля. В качестве пожнивного сидерата после уборки предшественника высевали яровой рапс с нормой 14 кг/га. Во второй половине октября солому и зеленую массу сидерата (3,5...5,0 т/га) заделывали тяжелой дисковой бороной БДТ-3 на глубину 8...10 см.

При отвальной системе основной обработки почвы под все культуры проводили вспашку плугом ПН-4-35 с отвалами на глубину 22.24 см, при безотвальной -под все культуры безотвальное рыхлением орудием со стойками СибИМЭ на глубину 22.24 см, при комбинированной - под озимую рожь (предшественник чистый пар) осуществляли поверхностную обработку БДТ-3 на глубину 8.10 см, под яровую пшеницу и однолетние травы - безотвальное рыхление орудием со стойками СибИМЭ на глубину 22.24 см.

Полевой опыт заложен в 4-кратной повторности, с систематическим размещением вариантов, площадь делянок - 72 м2. Перед закладкой опыта содержание гумуса в пахотном слое серой лесной почвы составляло 3,59 %, подвижного фосфора и калия (по

Таблица 1. Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом, мм

Система обра- Озимая Яровая Однолет-

ботки почвы рожь пшеница ние травы

МРК

Отвальная 139,5 159,8 162,1

Безотвальная 144,5 172,0 174,7

Комбинированная 144,2 174,4 176,3

МРК + пожнивной сидерат

Отвальная 153,0 171,7 168,9

Безотвальная 158,0 185,3 182,2

Комбинированная 153,0 187,8 184,0

МРК + сидерат +солома

Отвальная 157,5 180,9 180,3

Безотвальная 159,0 195,4 192,7

Комбинированная 161,5 199,2 193,4

Кирсанову) - соответственно 162 и 193 мг/кг, рН солевой вытяжки - 5,6.

Климат Предкамской зоны Республики Татарстан умеренно континентальный с теплым летом и умеренно-холодной зимой. Метеорологические условия в годы проведения опытов складывались по разному: 2003 г. был избыточно увлажненным (ГТК -1,35), 2004, 2005 и 2006 гг. - нормально увлажненными (ГТК - от 1,1 до 1,27), В целом годы проведения исследований по количеству осадков, температурному режиму и их распределению во времени оказались благоприятными для роста и развития культур.

Результаты и обсуждение. Запасы продуктивной влаги перед посевом культур в звене севооборота были неодинаковыми. Перед посевом озимой ржи в метровом слое почвы по вариантам обработки почвы на фоне внесения расчетных доз NРК накапливалось 139,5...144,2 мм продуктивной влаги, перед посевом яровой пшеницы - 159,8.174,4 мм и перед посевом однолетних трав - 162,1.176,3 мм (табл. 1). В вариантах, с комбинированной обработкой ее накопление было выше, чем после отвальной вспашки, перед посевом озимой ржи на 4,7 мм, яровой пшеницы - на 14,6 мм, однолетних трав - на 14,2 мм.

Использование пожнивного сидерата обеспечивало увеличение запасов продуктивной влаги, по сравнению с фоном NРК, на участке озимой ржи - на 9.13,5 мм, яровой пшеницы - на 11,9.

13,4 мм, на участке однолетних трав - на 6,8. 7,7 мм, а совместное использование соломы и пожнивного сидерата повышало величину этого показателя соответственно на 14,5.18,0, 21,1. 24,8 и 17,1.18,2 мм.

В течение вегетации растений происходило уменьшение запасов продуктивной влаги во всех вариантах, но максимальная в опыте их величина отмечена на фонах применения сидерата и соломы и комбинированной системы обработки почвы. Так, перед уборкой урожая запасы продуктивной влаги на фоне внесения расчетных доз NРК составили 54,8.66,7 мм, NPK и сидерата - 72.4.75,6 мм, совместного использования NPK, соломы и сидерата -78,2.80,3 мм.

С целью оценки эффективности использования ресурсов влаги растениями в период исследований проводили расчеты водопотребления. Коэффициент водопотребления во многом зависит от погодных условий, способов обработки и биологических особенностей возделываемых культур. Так, величина этого показателя в посевах яровой пшеницы в среднем была выше на фоне без органических удобрений - 105 мм/т, при внесении NPK и сидератов она снижалась до 94 мм/т, NPK, сидератов и соломы - до 89 мм/т.

Комбинированная система обработки почвы на фоне совместного использования NPK, соломы и сидерата обеспечила меньший коэффициент водопотребления - 85 мм/т, при 112 мм по вспашке на фоне без органических удобрений. Безотвальное рыхление занимало промежуточное положение.

При исследовании динамики элементов питания по фазам роста и развития растений установлено, что содержание нитратного азота перед посевом яровой пшеницы было больше на фоне комбинированной системы обработки почвы, а также при внесении NРК, сидерата и соломы - 66,6 мг/кг в слое почвы 0.10 см и 42,8 мг/кг в слое 10.20 см. По отвальной вспашке на фоне внесения NРК в дозе на 3,0 т/га зерна оно составило соответственно по слоям почвы 43,2 и 22,2 мг/кг, что на 23,4 и 20,6 мг/кг меньше (табл. 2). Аналогичное преимущество комбинированной обра-

Таблица 2. Содержание элементов питания в почве под яровой пшеницей, мг/кг

Система обработки почвы Слои почвы, см К2О

перед посевом колошение перед уборкой перед посевом колошение перед уборкой перед посевом колошение перед уборкой

МРК расчетно на 3,0 т/га

Отвальная 0.. 10 43,2 55,9 27,2 143,4 127,7 123,0 137,2 136,6 92,2

10. 20 22,2 24,5 15,4 122,2 124,7 115,5 110,2 104,2 95,6

Безотвальная 0. 10 48,5 61,5 34,0 148,5 133,1 129,1 138,7 137,3 93,4

10. 20 24,0 27,4 17,1 124,0 127,6 117,0 113,4 106,1 97,1

Комбинированная 0. 10 49,9 64,4 35,3 149,9 135,2 130,2 140,3 138,9 95,3

10. 20 25,3 29,0 17,4 125,6 129,0 117,4 114,5 106,9 97,6

NРК + пожнивной сидерат

Отвальная 0. 10 52,4 68,9 40,5 155,4 139,9 135,8 141,9 140,6 96,9

10. 20 34,0 40,6 26,6 137,1 140,6 126,7 115,6 108,3 97,3

Безотвальная 0. 10 62,0 76,1 47,4 162,1 148,7 145,1 146,0 143,8 97,3

10. 20 36,9 45,0 32,1 141,9 145,0 132,1 118,4 110,2 98,6

Комбинированная 0. 10 63,8 77,5 49,1 162,4 150,3 145,8 148,6 146,8 100,3

10. 20 38,1 45,5 32,6 142,7 145,5 132,6 119,5 111,1 99,7

NРК + солома + сидерат

Отвальная 0. 10 58,5 73,6 45,4 158,5 143,0 139,2 147,6 145,2 101,1

10. 20 38,2 48,4 33,0 145,8 148,5 132,9 120,3 112,0 101,6

Безотвальная 0. 10 64,8 80,6 52,2 164,8 152,0 149,3 152,6 150,9 103,3

10. 20 42,1 53,2 38,9 179,7 153,6 138,9 123,2 116,2 105,1

Комбинированная 0. 10 66,6 82,7 54,1 166,7 153,0 151,3 155,5 154,1 105,9

10. 20 42,8 54,0 39,3 151,2 153,9 139,4 124,5 117,0 106,5

ботки почвы и внесения NРК, сидерата и соломы отмечено по содержанию подвижного фосфора и калия. Фон питания с внесением только NРК и пожнивного сидерата по влиянию на содержание элементов питания незначительно уступали варианту с NРК, соломой и сидератом, но превышал вариант с использованием только NРК при всех системах обработки почвы. В период вегетации запасы элементов питания в почве уменьшались в связи с потреблением растениями на формирование урожая, однако общая тенденция в различиях по фонам основной обработки почвы и уровням питания сохранялась.

Следует отметить, что фосфор более интенсивно использовался на формирование урожая в начальные фазы развития, а калий, наоборот, во второй половине вегетации яровой пшеницы. Некоторое повышение содержания нитратного азота отмечено в пахотном слое почвы к фазе колошения пшеницы можно объяснить активизацией жизнедеятельности почвенной микрофлоры.

В среднем по слоям почвы 0.10 и 10.20 см на отвальной вспашке с внесением NРК к уборке урожая содержалось 21,3 мг/кг нитратного азота, 119,2 мг подвижного фосфора и 93,9 мг/кг калия, тогда как на фоне комбинированной обработки почвы с внесением NРК, сидерата и соломы - соответственно 46,7, 145,4 и 106,2 мг/кг. Повышенное содержание элементов питания в слое 10.20 см обеспечивает более эффективное их использование растениями в периоды между выпадением осадков.

В годы проведения исследований более высокие урожаи отмечены на фоне комбинированной основной обработки почвы. При внесении расчетных доз минеральных удобрений на фоне вспашки урожайность озимой ржи составила 2,79 т/га, яровой пшеницы 2,87 т/га, однолетних трав - 11,6 т/га, на фоне комбинированной обработки величины этих показателей выросли до 3,04, 3,18 и 13,8 т/га (табл. 3). Фоны с безотвальной системой обработки почвы и аналогичными дозами NPK по урожайности исследуемых культур занимали промежуточное положение.

Применение пожнивного сидерата и соломы обеспечивало существенное увеличение урожайности

Таблица 3. Урожайность культур в звене севооборота, т/га

Система обра- Озимая Яровая Однолет-

ботки почвы рожь пшеница ние травы

МРК

Отвальная 2,79 2,87 11,6

Безотвальная 2,92 3,06 12,8

Комбинированная 3,04 3,18 13,8

Среднее 2,92 3,04 12,7

МРК + пожнивной сидерат

Отвальная 3,04 3,21 11,7

Безотвальная 3,21 3,49 12,8

Комбинированная 3,34 3,64 13,5

Среднее 3,20 3,45 12,7

МРК + солома + сидерат

Отвальная 3,28 3,47 11,8

Безотвальная 3,49 3,77 12,8

Комбинированная 3,61 3,94 14,9

Среднее 3,46 3,73 13,2

Среднее

Отвальная 3,04 3,18 11,7

Безотвальная 3,21 3,44 12,8

Комбинированная 3,33 3,59 14,1

Среднее 3,19 3,41 12,9

НСР05 А 0,12 0,18 0,6

в 05 0,10 0,12 2,1

АВ 0,09 0,11 3,6

сельскохозяйственных культур, что, вероятно, связано с лучшей обеспеченностью растений влагой и элементами питания: прибавка урожая зерна озимой ржи, по сравнению с вариантом с расчетными дозами минеральных удобрений, в зависимости от системы основной обработки почвы, составила 0,49.0,57 т/га, зерна яровой пшеницы - 0,60.0,76 т/га, зеленой массы однолетних трав - 0,20.1,10 т/га.

Максимальная урожайность в опыте отмечена на фоне комбинированной обработки почвы с внесением NPK, соломы предшественника и пожнивного сидерата. Увеличение урожайности озимой ржи в этом варианте, по сравнению с отвальной обработкой почвы и внесением только минеральных удобрений составило 0,82 т/га, яровой пшеницы - 1,07 т/га, зеленой массы однолетних трав - 3,30 т/га.

Качество зерна яровой пшеницы зависело как от приемов основной обработки почвы, так и от фона питания. Например, по отвальной вспашке с внесением расчетных доз минеральных удобрений стекловидность составила 60 %, содержание клейковины - 27,5 %, натура - 745 г/л (табл. 4), тогда как на фоне комбинированной обработки в севообороте с заделкой соломы и пожнивного сидерата величина этих показателей выросла соответственно до 67 %, 31,2 % и 756 г/л. Во всех вариантах опыта качество клейковины зерна яровой пшеницы соответствовало второй группе.

Таблица 4. Качественные показатели зерна яровой пшеницы

Система обработки почвы

Сте-кловид-

ность,

%

Клей-кови-на, %

Группа качества клейковины

Натура, г/л

Отвальная Безотвальная Комбинированная Среднее

МРК

60 27,5 I

61 28,1 I 61 28,2 I 61 27,9 I

МРК + пожнивной сидерат

Отвальная 61 28,2 I

Безотвальная 63 29,0 I

Комбинированная 64 29,1 I

Среднее 63 28,8 I МРК + солома + сидерат

Отвальная 65 29,8 I

Безотвальная 67 31,0 I

Комбинированная 67 31,2 I

Среднее 66 30,6 I Среднее

Отвальная 62

Безотвальная 64 Комбинированная 64

Среднее 63

НСР 05 А 1,1

В 0,7

АВ 0,5

28,5

29.4

29.5 29,1 0,6 0,3 0,3

745 748

750 748

751

753

754 753

753

755

756 755

750

752

753 752

6,0 4,3 3,1

Выводы. Комбинированная система основной обработки почвы с внесением минеральных удобрений, соломы предшественника и пожнивного сидерата обеспечивала существенное увеличение запасов продуктивной влаги в почве и ее эффективное расходование на формирование урожая. Кроме того, в этом варианте отмечено более высокое содержание подвижных форм основных элементов питания в почве и их рациональное использование в течение вегетации растений. В комплексе это обеспечило формирование максимальной в опыте урожайности исследованных культур. Разница по сбору озимой

ржи, по сравнению с фоном отвальной вспашки и внесения одних минеральных удобрений, составила 0,82 т/га, яровой пшеницы - 1,07 т/га, зеленой массы

однолетних травах - 3,30 т/га. При возделывании яровой пшеницы установлено достоверное улучшение качества формируемого зерна.

Литература.

1. Лошаков В. Г. Зеленое удобрение как фактор биологизации земледелия и повышения плодородия почвы //Агропромышленные технологии Центральной России. 2016. № 2 (2). С. 65-81.

2. Березин А. М. Зеленые удобрения в Средней Сибири.. Красноярск.: Красноярский государственный аграрный университет, 2002. 395 с.

3. Постников П. А. Агроэкологический мониторинг при применении зеленых удобрений // Плодородие. 2014. № 1. С. 42-43.

4. Глушков В. В. Пожнивные сидеральные культуры и продуктивность ярового ячменя // Плодородие. 2013. №4. С. 39-40.

5. Таланов И. П., Хусаинов Р. Р. Влияние основной обработка почвы и фонов питания на микробиологическую активность почвы и питательный режим посевов озимой ржи // Зерновое хозяйство России. 2013. № 1 (25). С. 65-70.

6. Лошаков В. Г. Экологические проблемы современных агроландшафтов // Экология и культура: от прошлого к будущему. Ярославль - Борок: НИИ биологии внутренних вод им. Папанина РАН, 2013. С. 13-19.

7. Oleghe E., Naveed M., Baggs E. M., Hallett P. D. Residues with varying decomposability interact differently with seed or root exudate compounds to affect the biophysical behaviour of soil // Geoderma. 2019. 343, P. 50-59.

8. Mangalassery S., Kalaivanan D., Philip P. S. Effect of inorganic fertilisers and organic amendments on soil aggregation and biochemical characteristics in a weathered tropical soil// Soil and Tillage Research. 2019. 187. P. 144-151.

9. Teravest D., Wandschneider P. R., Thierfelder C., Reganold J. P. Diversifying conservation agriculture and conventional tillage cropping systems to improve the wellbeing of smallholder farmers in Malawi // Agricultural Systems. 2019. 171. P. 23-35.

Influence of Primary Tillage and Nutrient Systems on the Productivity

of Crops in a Field Crop Rotation

M. R. Akhmetzyanov, I. P. Talanov

Kazan State Agrarian University, ul. K. Marksa, 65, Kazan', 420015, Russian Federation

Abstract. The studies were carried out in 2003-2006 in the Cis-Kama zone of the Republic of Tatarstan. The purpose of the research was to study the effectiveness of primary tillage systems of grey forest soil, as well as the use of straw and postharvest green manure in the link winter rye - spring wheat - annual grasses of a grain-fallow-grass rotation. The experiment's design included the study of nutrient systems (factor A) - NPK (in the doses to achieve the yield of winter rye of 4 t/ha, the yield of spring wheat of 3 t/ha, the yield of annual grasses of 12 t/ha), NPK + postharvest green manure, NPK + postharvest green manure + straw; and the system of the primary tillage of grey forest soil (factor B) - moldboard, boardless, combined. The combination of the primary tillage with the application of mineral fertilizers, forecrop's straw and postharvest green manure provided a significant increase in the reserves of productive moisture in the soil and its effective spending on the formation of the crop. The combination of the primary tillage system with the application of mineral fertilizers, forecrop's straw and postharvest green manure provided a higher content of mobile forms of the main nutrients, their sustainable use for plant growth, as well as the maximal yield of the crops under study: winter rye - 3.61 t/ha, spring wheat - 3.94 t/ha, annual grasses - 14.9 t/ha. These indicators were higher than in the cases of moldboard ploughing and application of mineral fertilizers only by 0.82, 1.07 and 3.30 t/ha, respectively. At the same time, in the cultivation of spring wheat, a significant improvement in the quality of the formed grain by vitreousity (from 60 to 66%), grain-unit (from 745 to 756 g/L) and gluten content (from 27.5 to 31.2%) was established. Keywords: primary tillage; productive moisture; nutrients; yield; yield quality.

Author Details: M. R. Akhmetzyanov, Cand. Sc. (Agr.), assoc. prof. (e-mail: marsel-praktika@mail.ru); I. P. Talanov D. Sc. (Agr.), prof.

For citation: Akhmetzyanov M. R., Talanov I. P. Influence of Primary Tillage and Nutrient Systems on the Productivity of Crops in a Field Crop Rotation. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2019. Vol. 33. No. 5. Pp. 10-13 (in Russ.). DOI: 10.24411/02352451-2019-10502.

ИНФОРМАЦИЯ

В издательстве «Печатный город» вышла в свет монография «Адаптивно-интегрированная защита растений», в которой коллективом авторов во главе с Ю.Я. Спиридоновым обобщены результаты многолетних исследований по актуальным проблемам стратегии и тактики защиты растений и урожая, проведён анализ современной и перспективной техники для внесения пестицидов. Рассмотрены инновационные химические препараты, используемые для защиты растений в России на площади более 50 млн га, а также на полях в странах ближнего зарубежья. Приведены описания препаративных форм современных пестицидов, особенности технологии их создания и применения, тенденции в области разработки инновационных препаративных форм. Изложены и аргументированы недостатки полидисперсного опрыскивания и преимущества монодисперсного мало- и/или микрообъёмного опрыскивания. Освещена роль жёсткости и кислотности воды в химической защите растений. Всесторонне обоснованы защитные технологии производства зерновых культур и картофеля, в том числе и в личных подсобных и фермерских хозяйствах. Оценены экологические последствия от применения современных гербицидов. Подчеркивается важнейшая роль здоровой почвы в органическом и традиционном земледелии, описаны уникальные приёмы повышения продуктивности почвы, её обработки, внутрипочвенного орошения и рециклинга органических продуктов жизнедеятельности сельскохозяйственных животных и техногенных отходов. Представлены протоколы анализов количественного определения параметров почвенного здоровья.

Приведён краткий аннотированный глоссарий (266 специальных экологических и гербологических терминов).

Книга предназначена для научных сотрудников, специалистов по защите растений, агрономов, фермеров, владельцев сельскохозяйственных предприятий, а также может быть использована преподавателями и студентами профильных высших учебных заведений в качестве учебного пособия.