Динамика влажности почвы под посевами сельскохозяйственных культур при различных способах ее обработки

УДК: 631.432.2

Д. Д. Саввинов, Э. Г. Иванов, Х. И. Максимова, Е. И. Прибылых

ДИНАМИКА ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ ПОД ПОСЕВАМИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ЕЁ ОБРАБОТКИ

В статье освещены вопросы водного режима мерзлотной таежной палевой почвы, рассмотрена актуальная тема влияния ресурсосберегающей технологии обработки почвы на влажность почвы и урожайность зерновых культур.

Ключевые слова: Почва, обработка почвы, ресурсосберегающая технология, влажность почвы, осадки, испарение, почвенная влага, расход влаги, сельскохозяйственная культура, севооборот.

D. D. Savvinov, E. G. Ivanov, Kh. I. Maximova, E. I. Pribylykh The dynamics of soil moisture at sowing of crops at different ways of processing

The article discusses the issues of water regime of permafrost taiga pale yellow soil. The urgent topic of resource-saving technologies influence of tillage on soil moisture and yield of crops was reviewed.

Key words: soil, soil tillage, resource-saving technology, soil moisture, precipitation, evaporation, moisture of soil, water flow, crop, crop rotation.

Многими исследователями были изучены различные технологии обработки почвы и приемы возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Центральной Якутии [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Проведенные за последние годы исследования по изучению ресурсосберегающей технологии обработки почвы показали преимущество системы минимальной обработки почвы, при котором увеличивается ее влагоудерживающая способность, повышаются запасы продуктивной влаги, улучшаются агрофизические и агрохимические свойства почвы, повышается урожайность кормовых культур [7, 8, 9, 10].

Экспериментальные работы по изучению влияния ресурсосберегающей технологии на плодородие мерзлотной почвы и урожайность кормовых культур проводились на участке «Мундулах» МТС «Майя» Мегино-Кангаласского улуса в 2009-2011 гг.

САВВИНОВ Дмитрий Дмитриевич - д. б. н., профессор кафедры североведения СВФУ им. М. К. Аммосова, советник Академии наук РС(Я).

Е-таД: yniicx@mail.ru

ИВАНОВ Эдуард Геннадиевич - агроном Якутского научно-исследовательского института сельского хозяйства.

Е-таД: yniicx@mail.ru

МАКСИМОВА Харитина Ивановна - к. с.-х. н., с. н. с. Якутского научно - исследовательского института сельского хозяйства.

Е-таД: yniicx@mail.ru

ПРИБЫЛЫХ Евдокия Ивановна - к. с.-х. н., с. н. с. Якутского научно-исследовательского института сельского хозяйства.

Е-таД: yniicxi@mail.ru

В условиях Центральной Якутии основная масса корней зерновых культур размещается в пределах верхнего полуметрового слоя почвы [11]. Из этого слоя и происходит общий расход почвенной влаги (на физическое испарение и транспирацию растений) [12]. Поэтому суммарное водопотребление мы рассчитываем из изменения запаса почвенной влаги в пределах верхнего полуметрового слоя.

Наблюдения за влажностью мерзлотной таежной палевой почвы проводились на трех полях: первое, занятое под кормовым севооборотом, второе и третье - под зерновыми. На всех полях проводилась традиционная технология обработки на варианте

1 СЗУ-3,6 (В-1) и ресурсосберегающая технология обработки на варианте 2 (В-2) и варианте 3 (В-3), применение различных типов комплексных почвообрабатывающих машин, соответственно, Обь-4-ЗТ и СЗС-4,2. На экспериментальных участках проводились следующие работы: весеннее закрытие влаги проводилось в середине мая тяжелой зубовой бороной БЗТ-1,0 и игольчатой бороной БИГ-3 на глубину 4-5 см в один след. Минеральные удобрения внесены в дозе МРК60. Предпосевная обработка и заделка минеральных удобрений на варианте традиционной технологии проведены дисковой бороной. Посев овса (на зерно) на варианте традиционной обработки проведен сеялкой СЗУ-З.6 с последующим прикатыванием 24 мая (на глубину 4-5 см). В варианте ресурсосберегающей технологии все эти предпосевные операции (предпосевная обработка, внесение минерального удобрения, посев, прикатывание) выполнены стерневой сеялкой СЗС-4.2 и комплексным

почвообрабатывающим агрегатом Обь-4-ЗТ в один проход в третьей декаде мая. Всходы появились 3-5 июня.

На кормовом севообороте агротехника предпосевной обработки аналогична зерновому севообороту, посев овса на зеленую массу проведен 16-17 июня. Всходы появились в срок - 26 июня, кущение 10-11 июля. Уборка зеленой массы овса на сенаж проведен по технологии «Rani Wrap» (Австрия) с упаковкой в пленку в третьей декаде августа. Учет и уборка зерна комбайном «Енисей 1200» 29-30 августа

проведен сплошным методом. Влажность почвы определялась в течение вегетационного сезона в три срока: первый - перед посевом или сразу после него (май), второй - в фазу вымётывания (июль) и третий

- после уборки урожая (август).

В условиях криаридного экстраконтинентального климата Центральной Якутии урожайность сельскохозяйственных культур зависит от напряженности агроклиматических факторов (температуры воздуха и количества атмосферных осадков) в основной период роста и развития растений.

Вегетационный период в годы исследований характеризовался различными агроклиматическими показателями, что сказалось на формирование режима влажности почв.

Метеорологические условия 2009 г. в начальном периоде теплого сезона были благоприятными для посева зерновых, в мае количество осадков (41 мм) превышало среднюю многолетнюю норму в 2 раза (19 мм). Посев кормовых культур проводился в относительно засушливый период (в июне выпало 6 мм осадков по сравнению со средней многолетней нормой 34 мм).

Июль этого года также отличался большой засушливостью, выпало 27 мм осадков при средней многолетней норме 46 мм, однако в августе выпало 44 мм осадков, что больше многолетней нормы почти в 1,5 раза.

На полях кормового севооборота в 2009 г. вследствие позднего посева суммарное испарение было заметно ниже, чем на поле зернового севооборота. Так, если на поле 1 общий расход влаги в фазе кущение - вымётывание составил на варианте

1 - 80 мм, на варианте 2 - 76 мм и варианте 3 - 87 мм, на втором поле соответственно: 130; 123 и 107 мм (табл. 1).

Во второй половине вегетационного периода в фазе вымётывание - молочная спелость средний суммарный расход на первом поле по всем вариантам обработки составил примерно 60 мм (межвариантные колебания расхода влаги были незначительными). Однако разница в суммарном водопотреблении поля

2 и 3 существенно различались. Если общий расход влаги на поле 2 был близок к расходу влаги на поле 1,

то на поле 3 наблюдалась более интенсивная потеря почвенной влаги. Так, расход при традиционной обработке (В-1) составил 77 мм, на ресурсосберегающих технологиях (В-2) - 91 мм и (В-3) - 81 мм, т. е. средняя величина расхода на поле 3 превышала почти в 1,5 раза, чем на полях 1 и 2.

Осадки в мае 2010 г. были несколько выше средней многолетней нормы (26 мм), а в июне - меньше (19 мм). Июль также был относительно засушливым (39 мм), причем стояли очень жаркие дни. Температура воздуха временами доходила до аномально высоких значений (до 35-38 оС).

Август был малодождливым. Дожди шли только до третьей декады месяца, но они были незначительными (24 мм), т. е. выпало почти в 2 раза меньше осадков средней многолетней нормы.

В период от посева до фазы кущение (15 мая-15 июля) наибольший расход почвенной влаги отмечен на втором поле, где величина суммарного водопотребления на варианте 1 составила 114 мм, на варианте 2 - 129 мм и на третьем - 116 мм (табл. 2).

Наименьший расход влаги наблюдался на первом поле в период посева-кущения (до 15 июля) на варианте традиционной обработки (В-1) - 83 мм, на вариантах ресурсосберегающей обработки (В-2) - 94 мм и на (В-3) - 82 мм. На третьем поле расход влаги составил на варианте 1 - 113 мм, на варианте 2 - 101 мм и на варианте 3 - 111 мм.

За период от фазы вымётывания до уборки урожая (молочная спелость) общий расход влаги относительно выровнялся между первым и вторым полями, тогда как на третьем поле оставался сравнительно высоким.

Суммарное водопотребление за весь вегетационный период (с 13 мая по 25 августа) на первом поле оказалось наибольшим в варианте 1 - 144 мм и в варианте 3 - 150 мм, а наименьшим - в варианте 2 -120 мм. Поле 2 по суммарному расходу влаги существенно не отличалось от поля 3.

В целом не отмечено большой разницы в величинах суммарного водопотребления по вариантам различной технологии обработки почвы за исключением существенно меньшего расхода влаги на варианте 3 на третьем поле (128 мм).

В мае 2011 года осадков выпало в 1,5 раза больше многолетней нормы, что способствовало появлению дружных всходов.

Июнь также был относительно дождливым (осадков выпало в 1,5 раза больше нормы), тогда как июль оказался довольно сухим (осадков было почти в 1,8 раза меньше нормы).

Летом 2011 г. преобладали дни с высокими температурами воздуха. Особенно жаркие дни стояли в июле, температура нередко доходила до 30-35 оС.

Благодаря выпадению значительного количества

Таблица 1

Динамика запаса почвенной влаги, мм. 2009 г.

Культура Вид обработки Слой почвы, Запас влаги, мм Приход (+), расход (-), мм

см 13 мая 16 июля 25 августа 13^- 16.Ш 16.Ш- 25.УШ 13^- 25.УШ

В-1 (традиционная обработка) 0-20 33 24 26 -9 +3 -6

20-50 42 40 41 -2 0 -2

0-50 75 64 67 -11 +30-8

Испарение, мм 80 57 137

В-2 0-20 26 29 25 +3 -4 -1

Поле 1 (овес на зеленку) (ресурсосберегающая 20-50 57 47 44 -10 -3 -13

обработка) 0-50 83 76 69 -7 -7 -14

Испарение, мм 76 67 143

В-3 0-20 30 19 27 -11 +8 -3

(ресурсосберегающая 20-50 51 44 45 -7 +1 -6

обработка) 0-50 81 63 72 -18 +9 -9

Испарение, мм 87 51 138

В-1 (традиционная обработка) 0-20 37 18 22 -19 +4 -15

20-50 81 39 37 -42 -2 -44

0-50 118 57 59 -61 +2 -59

Испарение, мм -130 -58 188

В-2 0-20 37 20 27 -17 +7 -10

(ресурсосберегающая 20-50 88 51 48 -37 -3 -40

Поле 2 (овес на зерно) обработка) 0-50 125 71 75 -54 +4 -50

Испарение, мм 123 56 179

В-3 0-20 42 24 34 -18 +10 -8

(ресурсосберегающая 20-50 68 48 55 -20 +7 -13

обработка) 0-50 110 72 89 -38 +17 -21

Испарение, мм 107 43 150

В-1 (традиционная обработка) 0-20 42 36 22 -6 -14 -20

20-50 79 55 52 -24 -3 -27

0-50 121 91 74 -30 -17 -47

Испарение, мм 99 77 176

В-2 0-20 43 33 20 -10 -13 -23

(ресурсосберегающая 20-50 77 56 38 -21 -18 -39

Поле 3 (овес на зерно) обработка) 0-50 120 89 58 -31 -31 -62

Испарение, мм 100 91 191

В-3 0-20 44 32 27 -12 -5 -17

(ресурсосберегающая 20-50 66 56 40 -10 -16 -26

обработка) 0-50 110 88 67 -22 -21 -43

Испарение, мм 91 81 172

Осадки, мм 69 60 129

Таблица 2

Динамика запаса почвенной влаги, мм. 2010 г.

Слой почвы, см Запас влаги , мм Приход (+), расход (-), мм

Культура Вид обработки 15 мая 15 июля 28 августа 15.У- 15.Ш 15.Ш- 28.УШ 15^- 28.УШ

В-1 (традиционная обработка) 0-20 47 23 22 -24 -1 -25

20-50 71 62 44 -9 -18 -27

0-50 118 85 66 -33 -19 -52

Испарение, мм 83 61 144

В-2 0-20 39 16 25 -23 +9 -14

Поле 1 (ресурсосберегающая 20-50 68 47 54 -21 +7 -14

(овес на зеленку) обработка) 0-50 107 63 79 -44 +16 -28

Испарение, мм 94 26 120

В-3 0-20 41 17 18 -24 +1 -23

(ресурсосберегающая 20-50 62 54 27 -8 -27 -35

обработка) 0-50 103 71 45 -32 -26 -58

Испарение, мм 82 68 150

В-1 (традиционная обработка) 0-20 46 13 18 -33 +5 -28

20-50 65 34 27 -31 -7 -38

0-50 111 47 45 -64 -2 -66

Испарение, мм 114 44 158

В-2 0-20 46 12 19 -34 +7 -27

Поле 2 (овес на (ресурсосберегающая 20-50 79 34 51 -45 +17 -28

зерно) обработка) 0-50 125 46 70 -79 +24 -55

Испарение, мм 129 18 147

В-3 0-20 52 17 17 -35 0 -35

(ресурсосберегающая 20-50 72 41 32 -31 -9 -40

обработка) 0-50 124 58 49 -66 -9 -75

Испарение, мм 116 51 167

В-1 (традиционная обработка) 0-20 47 19 15 -28 -4 -32

20-50 66 31 25 -35 -6 -41

0-50 113 50 40 -63 -10 -73

Испарение, мм 113 52 165

В-2 0-20 44 18 16 -26 -2 -28

Поле 3 (овес на зерно) (ресурсосберегающая 20-50 68 43 34 -25 -9 -34

обработка) 0-50 112 61 50 -51 -11 -62

Испарение, мм 101 53 154

В-3 0-20 49 11 20 -38 +9 -29

(ресурсосберегающая 20-50 65 43 58 -22 +15 -7

обработка) 0-50 114 54 78 -60 +24 -36

Испарение, мм 110 18 128

Осадки, мм 50 42 92

Таблица 3

Динамика запаса почвенной влаги, мм. 2011 г

Слой почвы, см Запас влаги, мм Приход (+), расход (-), мм

Культура Вид обработки 30 мая 27 июля 24 августа 30.V-27.VII 27.УІІ- 24.УШ 30.V-24.VIII

В-1 0-20 31 11 16 -20 +5 -15

(традиционная 20-50 61 24 38 -37 +14 -23

обработка) 0-50 92 35 54 -57 +19 -38

(овес на Испарение, мм 113 22 135

зеленку) В-2 0-20 27 23 26 -4 +3 -1

(ресурсосберегающая 20-50 48 42 42 -6 0 -6

обработка) 0-50 75 65 68 -10 +3 -7

Испарение, мм 66 38 104

В- 1 0-20 27 9 14 -18 +5 -13

(традиционная 20-50 52 36 33 -16 -3 -19

обработка) 0-50 79 45 47 -34 +2 -32

Поле 2 (паР) Испарение, мм 90 39 129

В-2 0-20 32 18 25 -14 +7 -7

(ресурсосберегающая 20-50 56 39 41 -17 +2 -15

обработка) 0-50 88 57 66 -31 +9 -22

Испарение, мм 87 32 119

В-1 0-20 32 12 17 -20 +5 -15

(традиционная 20-50 58 39 37 -19 -2 -21

обработка) 0-50 90 51 54 -39 +3 -36

Поле 3 Испарение, мм 95 38 133

(паР) В-2 0-20 36 23 21 -13 -2 -15

(ресурсосберегающая 20-50 54 45 43 -9 -2 -11

обработка) 0-50 90 68 64 -22 -4 -26

Испарение, мм 78 45 123

Осадки, мм 56 41 97

осадков в период с 30 мая до 27 июля во всех площадках, зафиксирована большая величина суммарного водопотребления (табл. 3).

Так, на варианте традиционной обработки под посевами овса в кормовом севообороте (поле 1) отмечен самый большой расход почвенной влаги (113 мм), тогда как на варианте ресурсосберегающей технологии расход был почти в 1,8 раза меньше (66 мм).

В этот же период на варианте традиционной обработки зернового севооборота на паровом поле (поле 2) суммарное испарение составило 90 мм, на таком же уровне расход влаги отмечен на ресурсосберегающем варианте - 87 мм. На третьем поле получены аналогичные результаты: в варианте традиционной обработки почвы - 95 мм, в варианте ресурсосберегающей обработки - 78 мм.

При заметной засушливости погоды во второй половине суммарное водопотребление резко снизилось во всех вариантах обработки почвы. Причем разница в расходах влаги между вариантами обработки почвы на паровых полях (поле 2, поле 3) нивелировалась. В кормовом севообороте в варианте ресурсосберегающей обработки (38 мм) расход влаги почти в 1,5 раза больше, чем в варианте традиционной обработки (22 мм), вследствие большего сохранения почвенной влаги при ресурсосберегающей обработке почвы.

В целом в вариантах ресурсосберегающей обработки почвы под овсом и в паровых полях расходуется меньше влаги (104 мм, 119 мм, 123 мм) за вегетационный период по сравнению с традиционной обработкой почвы под овсом (135 мм). На паровых полях традиционной обработки почвы также расхо-

Таблица 4

Влияние обработки почвы на урожайность овса, ц/га

Поле, культура Варианты обработки почвы Урожайность, ц/ га Средняя урожайность за 3 года, ц/га Прибавка урожая, ц/га

2009 2010 2011

Поле 1 Кормовой севооборот (овес на зеленку) Традиционная обработка 70.0 58.6 119,0 82,5 -

Ресурсосберегающая обработка (Обь-4-3Т) - 66,7 147.0 106,8 24,3

Ресурсосберегающая обработка (СЗС-4,2) 77,0 58,7 133,0 89,5 7,0

Поле 2 Зерновой севооборот (овес на зерно) Традиционная обработка 10.0 13,7 5,6 9,7 -

Ресурсосберегающая обработка (Обь-4-3Т) - 15,8 7,1 11,4 1,7

Ресурсосберегающая обработка (СЗС-4,2) 12,0 14,6 6,9 11,1 1,4

НСР 05 по зеленой массе 2,48 20,6 13,0 - -

по зерну 1,43 5.8 1,0 - -

дуется меньше влаги (129 мм, 133 мм), что и отмечалось нами [12, 13] в связи с большим сохранением влаги в нижних слоях почвы.

По нашим трехлетним исследованиям наблюдается преимущество ресурсосберегающей технологии обработки почвы перед традиционной.

По величине урожайности возделываемых культур прослеживается вполне определенная тенденция более эффективного использования атмосферных осадков и почвенной влаги (суммарное водопотреб-ление) на варианте ресурсосберегающей технологии обработки перед традиционной. Урожайность овса на зеленую массу в среднем за 3 года исследований составила на варианте ресурсосберегающей обработки почвы 92,2 ц/га, традиционной обработки -82,5 ц/га, по зерну на варианте ресурсосберегающей обработки - 11,6 ц/га, традиционной обработки -9,8 ц/га (табл. 4).

Л и т е р а т у р а

1. Ларионова Р. Х., Попов Н. Т. Эффективность орошения овса в Центральной Якутии // Достижения

сельскохозяйственной науки Якутии - Якутск, 1983. -С. 88-91.

2. Прибылых Х. И., Широких Е. Д. Предварительные данные режима орошения овса в долине р. Амги // Тез. докл. респ. конф. молодых ученых и специалистов. Ч. III. Проблемы строительства в условиях Севера. Якутск, 1984. -С. 43-44.

3. Попов Н. Т., Уваров О. Д. Приемы повышения продуктивности кормовых севооборотов в Якутии // Проблемы развития сельского хозяйства в условиях вечной мерзлоты: тезисы докл. науч. экспедиции (15-28 июля 1991). - Якутск, 1991 - С. 42-43.

4. Степанов А. И., Попов Н. Т. Проблемы северного земледелия // Становления и зрелость с/х науки Якутии и пути ее развития в условиях рынка // Материалы научн.-практ. конф., посвящ. 60-летию организации в Якутии гос. селекц. и респ. животновод. опыт. станций (Якутск, 2 нояб.1999 г.) / РАСХН. СО. ЯНИИСХ. - Новосибирск. 2000. - С. 28-32.

5. Попов Н. Т. Эффективность совместного применения полива и удобрений в условиях Якутии // Проблемы северного земледелия: селекция, кормопроизводства, экология

- Новосибирск, 2000. - С. 163-166.

6. Попов Н. Т. Эффективность орошения посевов овса

на зеленую массу в условиях Якутии // АПК Сибири, Монголии и Республики Казахстан в XXI веке: Материалы 4-й Междунар. научн.-практ. конф. (Улан-Батор, 9-10 июля 2001 г). РАСХН СО. - Новосибирск, 2001. - С. 287-288.

7. Алекперов Ф. Ш. Динамика водно-физических свойств почвы в зависимости от способов и глубины ее обработки в трехпольном севообороте //Аграрная наука, 2009. № 5. - С. 13-14.

8. Кильдюшкин В., Бугаевский В., Ширинян М. Минимизация обработки почвы: проблемы и перспективы // Главный агроном, 2009. № 8. - С. 4-7.

9. Бандюк С., Харченко Ю. Озимому рапсу - надежную технологию возделывания // Главный агроном, 2009. № 8.

- С. 24-26.

10. Евдокимова Н. Адаптивные ресурсосберегающие технологии создания и использования кормовых угодий // Главный агроном, 2009. № 8. - С. 32-34.

11. Дохунаев В. Н. Корневая система растений в мерзлотных почвах Якутии. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1988. - 176 с.

12. Саввинов Д. Д. Гидротермический режим почв в зоне многолетней мерзлоты. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1976. - 256 с.

13. Саввинов Д. Д. Характер режима влажности мерзлотных лугово-черноземных почв долины Лены под чистыми парами // Почвы долины рек Лены и Алдана. - Якутск: кн. Изд-во, 1965. С. 75-77.