Эффективность использования атмосферных ресурсов увлажнения в различных севооборотах с чистым паром в зависимости от набора культур

Эффективность использования атмосферных ресурсов увлажнения в различных севооборотах с чистым паром в зависимости от набора культур

A.В. Кислов, д.с.-х.н., профессор,

B.Н. Диденко, к.с.-х.н., А.В. Кащеев, к.с.-х.н,

А.С. Савраев, аспирант, Оренбургский ГАУ

В оренбургском Предуралье лимитирующим фактором урожайности является влага, поэтому накопление и рациональное использование атмосферных осадков — главное условие и цель при разработке технологических приёмов и в первую очередь — способов обработки почвы.

Проявление засухи в Оренбуржье уже в течение четырёх последних лет, когда годовая сумма осадков, по данным Оренбургского гидрометеоцентра, составила в 2009 г. — 302 мм, в 2010 г. — 286, в 2011 г. — 348 и в 2012 г. — 297 мм, в том числе за май-август соответственно — 112, 47, 138 и 94 мм, ставит под угрозу рентабельное ведение отрасли и заставляет искать пути повышения устойчивости растениеводства.

Наиболее эффективно (на 50,6—60,7%) используют зональные ресурсы увлажнения культуры с продолжительным периодом вегетации: кукуруза, сорго, суданская трава; у многолетних трав и яровых зерновых коэффициент использования годовой суммы осадков (отношение суммы осадков за период вегетации и продуктивной влаги в почве перед посевом к годовому количеству осадков в %) значительно ниже — 29,1—45,1%, так как все летние осадки после уборки испаряются и не используются на формирование урожая [1].

В засушливых степных районах страны важная роль в стабилизации производства зерна отводится чистым парам, которые благодаря использованию осадков двух календарных лет и дополнительному накоплению влаги дают высокие устойчивые урожаи в связи с этим, поэтому озимые составляли основной удельный

вес в валовом сборе зерна в последние годы с резким проявлением засухи.

Однако при ежегодной площади паров около 800 тыс. га площадь посева озимых не превышает 500 тыс. га из-за отсутствия влаги в период сева, поэтому ежегодно 300—400 тыс. га паров занимаются яровой пшеницей.

Цель исследования — повысить устойчивость земледелия за счёт подбора культур в севооборотах, наиболее эффективно использующих зональные ресурсы увлажнения как главного лимитирующего фактора роста урожайности.

Материалы и методика исследований. Полевые опыты ведутся с 1992 г. в многолетнем стационаре по севооборотам на опытном поле ОГАУ. Почва — чернозём южный, тяжелосуглинистый с содержанием гумуса 4,1—4,4%. В 2005—2012 гг. изучали семь севооборотов с посевом различных культур по чёрному пару и в четвёртом поле после парового звена. 1: чистый пар — озимая рожь — яровая пшеница — кукуруза на зерно — яровая пшеница — ячмень; 2: пар чистый — озимая пшеница — яровая пшеница — просо — яровая пшеница — овёс; 3: пар чистый — озимая пшеница — яровая пшеница — пар чистый — озимая пшеница — яровая пшеница; 4: пар чистый — яровая твёрдая пшеница — яровая пшеница — горох — яровая пшеница — ячмень; 5: пар чистый — яровая мягкая пшеница — яровая пшеница — нут — яровая пшеница — ячмень; 6: пар чистый — нут — яровая пшеница — гречиха — яровая пшеница — подсолнечник; 7: пар чистый — горох — яровая пшеница — овёс — яровая пшеница — гречиха.

Посевная площадь делянок — 10,8x45 м, учётная — 81 м2. Повторность четырёхкратная, расположение вариантов в два яруса. Агротехника в опыте была рекомендуемой для центральной зоны Оренбургской области. В течение вегетации

наблюдали за влажностью почвы, строением пахотного слоя, засорённостью посевов. Учёт урожая проводили комбайном Сампо-500.

Результаты исследований. Озимые более эффективно используют запасы накопленной в пару продуктивной влаги и атмосферные осадки по сравнению с яровыми культурами (табл. 1). Хотя коэффициенты использования осадков зимнего периода за первый год к началу парования составили 46,8—54,4%, летние осадки в период парования терялись полностью, более того, и осадки в течение второй зимы использовались всего на 2,0—2,6%, урожайность озимых намного превышала яровые, а коэффициент водопотре-

бления от основной обработки пара до уборки озимых за два года составлял 29,1 мм/ц у озимой ржи и 44,3 мм/ц у озимой пшеницы (табл. 1), в то время как у яровой пшеницы мягкой он составлял за два года использования 64,4 мм/ц и гороха — 48,0 ц/га. Сумма осадков за два года была равна 805,7 мм. В Саратовской области за весь период парования использовалось лишь 17,4% выпавших осадков [2], в Западной Сибири — 2,6% [3].

Таким образом, чистый пар неэффективно использует осадки, особенно второго осеннезимнего периода, как при посеве озимых, так и при посеве яровых культур. Однако озимые,

1. Эффективность использования запасов продуктивной влаги из почвы в слое 0—100 см и атмосферных осадков в посевах озимых и яровых зерновых и зернобобовых культур по пару

Показатель Озимая рожь Озимая пшеница Озимая пшеница Яровая пшеница твёрдая Яровая пшеница мягкая Нут Горох

Запасы продуктивной влаги осенью перед основной обработкой, мм 43,1 43,3 39,2 29,4 34,4 37,0 36,7

Сумма осадков за сентябрь-апрель, мм 260 260 260 260 260 260 260

Запасы продуктивной влаги весной в начале парования (май), мм 178,5 184,8 160,8 142,7 144,1 137,1 121,0

Коэффициент использования осенне-зимних осадков первого года, % 52,1 54,4 46,8 43,6 42,2 38,5 32,4

Сумма осадков за период парования до посева озимых (май-август), мм 147 147 147 - - - -

Запасы продуктивной влаги перед посевом озимых (август), мм 152,9 130,2 150,2 - - - -

Коэффициент использования осадков летнего периода парования, % 0 0 0 - - - -

Сумма осадков за период от посева до весеннего отрастания озимых (сентябрь-апрель), мм 210,7 210,7 210,7 - - - -

Запасы продуктивной влаги весной в начале отрастания (май), мм 143,0 134,5 155,5 - - - -

Коэффициент использования осадков второй зимы, % 0 2,0 2,5 - - - -

Сумма осадков за период парования (май-апрель), мм - - - 397 397 397 397

Запасы продуктивной влаги перед посевом яровых (май), мм - - - 156,3 151,1 143,9 156,9

Коэффициент использования осадков за период парования (май-апрель), % - - - 3,4 1,8 1,7 9,0

Сумма осадков за период вегетации (озимые: май-июль; яровые: май-август), мм 148,3 148,3 148,3 148,7 148,7 148,7 148,7

Запасы продуктивной влаги перед уборкой, мм 46,9 54,8 41,0 61,8 25,4 24,8 39,1

Израсходовано влаги на формирование урожая, мм: - от посева до уборки 448,7 429,8 466,3 239,8 274,2 267,8 266,5

- от основной обработки в пару до уборки (за 2 года) 805,7 805,7 805,7 805,7 805,7 805,7 805,7

- от весеннего отрастания до уборки 267,9 257,4 287,1 - - - -

Урожайность зерна, ц/га 27,7 18,2 16,2 9,2 12,5 12,1 16,8

Коэффициент водопотребления, мм/ц - от посева до уборки 16,2 23,6 28,8 26,0 21,9 22,1 15,9

- от основной обработки в пару до уборки (за 2 года) 29,1 44,3 49,7 87,6 64,4 66,6 48,0

- от весеннего отрастания до уборки 9,7 14,1 17,7 - - - -

благодаря осеннему развитию и усвоению влаги в период своего ранневесеннего отрастания, до начала весеннего сева получают превосходство над яровыми при условии хорошей перезимовки. Более эффективно использовал влагу, накопленную в пару, горох, который благодаря своей стержневой корневой системе не зависел в такой степени от выпадения осадков после посева, как яровая пшеница в период кущения.

В биологическом земледелии, когда побочная продукция, в частности солома, оставляется в поле в качестве удобрения, на первый план выходит аллелопатическое воздействие, и здесь важное значение приобретает чередование растений из других ботанических семейств. В среднем за три года более высокие запасы продуктивной влаги весной перед посевом яровой пшеницы наблюдались после озимых и яровой твёрдой пшеницы, а самые низкие — после гороха.

Остаточные запасы влаги после уборки яровой пшеницы отличались незначительно по предшественникам.

Более эффективно влага использовалась после озимых, что связано с меньшей засорённостью посевов, и после гороха, благодаря оставляемой в качестве удобрения богатой азотом соломе. После озимых коэффициент водопотребления составлял 11,7—12,7 мм/ц зерна, после гороха — 10,2 мм, а в повторных посевах и после нута — 15,3 мм.

Остаточные запасы влаги после уборки яровой пшеницы в третьем поле севооборотов колебались в пределах 14,5—23,0 мм, а глубокая вспашка — на 25—27 см под разделительные культуры четвёртого поля ещё более выровняла влажность почвы. Однако предпосевные запасы продуктивной влаги весной колебались в зависимости от срока посева от 123,9 и 134,3 мм в метровом слое перед посевом ранних яровых овса и гороха до 136,9 и 140,8 мм после посева кукурузы на зерно и проса (табл. 2). В мае 2008 и 2009 г. выпало 58 и 35 мм осадков, что стало причиной более высоких запасов влаги весной у поздних культур по сравнению с ранними. В мае 2010 г. осадки отсутствовали вообще.

Наиболее эффективно среди разделительных культур используют влагу благодаря своей засухоустойчивости и продолжительному периоду вегетации кукуруза на зерно и просо — 5,9 и 9,6 мм/ц, а также овёс — 9,0 мм/ц, для которого благоприятно сложилось распределение осадков в наиболее урожайные 2008 и 2009 гг.

Уникальные биологические особенности проса проявились в самом засушливом 2010 г., когда за май—июль выпало 13 мм осадков, но после выпавшего дождя уже в середине августа образовались вторичные корни, и урожайность его составила 10,4 ц/га против 3,4 ц/га у яровой пшеницы.

Горох эффективнее использовал влагу, чем нут, посевы которого были больше засорены в связи с низкой его конкурентной способностью в борьбе с ними.

Предпосевные запасы продуктивной влаги в посевах яровой пшеницы были более высокими после кукурузы на зерно — 144,7 мм и проса — 134,6 мм, а самыми низкими — после овса — 110,1 и гречихи — 120,9 мм. При этом самые низкие коэффициенты водопотребления у яровой пшеницы были после проса — 12,8 мм/ц, овса — 13,1, гороха — 13,3 и кукурузы на зерно — 11,4 мм/ц, а менее эффективно использовалась влага в посевах яровой пшеницы после гречихи и нута, где была получена самая низкая урожайность.

Еще выше коэффициент водопотребления за период от весеннего отрастания до уборки был у озимой пшеницы — 15,4 мм/ц, что связано с неблагоприятными условиями для неё, особенно в 2010 г. с полным отсутствием осадков в течение вегетации и крайне высокими температурами в период налива.

В посевах заключительных культур севооборотов при небольшой разнице в предпосевных запасах по полям запасы в метровом слое колебались от 109,6 до 124,4 мм, остаточные запасы после уборки поздних яровых подсолнечника и гречихи — соответственно 14,1 и 20,0 мм, общий расход влаги на формирование урожая отличался также незначительно: от 153,6 мм в посевах гречихи до 169,4 мм у подсолнечника и овса.

Однако по урожайности заметно выделялся ячмень — 9,8—10,1 ц/га против 3,4 ц/га у яровой пшеницы, 5,8 ц у подсолнечника, 3,9 ц/га у гречихи и 7,6 ц/га у овса. Эта заметная разница в урожайности ячменя сложилась в 2011 г., когда он благодаря своей скороспелости успел сформировать зерно до засухи в июле и августе и урожайность его была 24,5—25,8 ц/га против

8,2 ц/га у яровой пшеницы и 14,3 ц/га у овса. В остальные годы разница в урожайности была не столь очевидной. В связи с этим и в среднем за три года коэффициент водопотребления у ячменя был значительно ниже — 15,2—15,9 мм/ц, у овса — 22,4 мм, подсолнечника — 29,4, гречихи — 39,7 и яровой пшеницы — 49,7 мм/ц (табл. 3).

Выводы:

1. Чистый пар, на 40—50% используя осадки первого зимнего сезона, накапливает к началу парования в метровом слое 140—180 мм продуктивной влаги, летние осадки в период парования, по существу, полностью теряются, однако ко времени посева озимых запасы продуктивной влаги при правильном уходе составляют 130—150 мм, что достаточно для получения нормальных всходов и их развития и даёт им преимущество над яровыми в накоплении урожая за счёт лучшего

2. Эффективность использования продуктивной влаги из почвы в метровом слое и атмосферных осадков в посевах разделительных культур

№ сево- обо- рота Культура Запасы влаги в слое Q-1QQ см, мм Сумма осадков за вегетацию, мм Количество израсходованной влаги, мм Урожай- ность, ц/га Коэффициент водопотребления, м3/т

весной после уборки

общей продук- тивной общей продук- тивной

1 Кукуруза на зерно 288,4 13б,б 19б,7 45,Q 89,Q 145,Q 24,б 59Q,2

2 Просо 292,9 141,2 2Q5,1 53,4 86,Q 139,4 14,4 9б5,б

3 Пар чистый - - - - - - - -

4 Горох 285,4 133,7 1бб,4 2Q,6 71,9 1б2,1 12,9 126Q,1

5 Нут 291,2 139,5 181,б 29,9 99,5 1б9,3 1Q,5 1б12,7

б Гречиха 282,9 131,2 182,б 3Q,9 б9,5 151,9 4,1 373б,1

7 Овёс 275,7 124,Q 172,8 21,3 8Q,4 151,1 1б,8 9Q1,Q

3. Эффективность использования продуктивной влаги в метровом слое и атмосферных осадков в посевах заключительных культур севооборотов

№ сево- обо- рота Культура Запасы влаги в слое Q-1QQ см, мм Сумма осадков за вегетацию, мм Количество израсходованной влаги, мм Урожай- ность, ц/га Коэффициент водопотребления, мм/ц

весной после уборки

общей продук- тивной общей продук- тивной

1 Ячмень 255,3 Ю3,б 144,3 Q,6 64,Q 154,2 1Q,1 1522,Q

2 Овёс 27б,1 124,4 157,4 б,3 64,Q 1б9,5 7,б 224Q,5

3 Яр. пшеница 272,5 12Q,8 148,4 3,1 64,Q 1б8,9 3,4 49бб,7

4 Ячмень 259,3 Ю7,б 145,8 2,3 64,Q 15б,5 9,9 1585,8

5 Ячмень 259,1 1Q7,4 144,2 3,б 64,Q 155,Q 9,8 1575,9

б Подсолнечник 27Q,5 118,8 16Q,7 14,1 79,б 1б9,4 5,8 2937,б

7 Гречиха 2б3,8 112,1 17Q,3 2Q,Q 74,3 153,б 3,9 3972,4

использования осадков второго осенне-зимнего сезона и первой половины лета при условии хорошей перезимовки. Коэффициент водопо-требления за два года составил у озимой ржи —

16,2 мм/ц зерна, озимой пшеницы — 23,6—28,8 мм, яровой пшеницы твёрдой — 26,0, яровой пшеницы мягкой — 21,9, нута — 22,1 и гороха — 15,9 мм/ц зерна.

2. Накопление продуктивной влаги перед посевом яровой пшеницы в паровом звене почти не зависело от предшественников, высеваемых по пару. Исключение составлял лишь горох, после которого запасы влаги были наименьшими, а самые низкие коэффициенты водопотребления наблюдались после озимых (11,2—12,7 мм/ц зерна), что связано с меньшей засорённостью посевов пшеницы, и после гороха — 10,4 мм/ц благодаря заделке в почву богатой азотом соломы. В повторных посевах коэффициент водопотребления повышался до 15,3 мм/ц.

3. После вспашки под четвёртые (разделительные) культуры севооборотов запасы продуктивной влаги составляли 124,6—133,7 мм в метровом слое перед посевом ранних и 131,2—141,2 мм перед посевом поздних культур. Наименьший коэффициент водопотребления составил у кукурузы — 5,9 мм, овса — 9,0 и проса — 9,7 мм/ц зерна, у гороха — 12,6 мм/ц, а самый высокий — у

гречихи — 34,6 мм, что связано с плохой завя-зываемостью зерна при высоких температурах в период цветения гречихи в степной зоне.

4. Перед посевом яровой пшеницы в пятом поле севооборота запасы влаги после культур раннего срока посева составили: овса, гороха и нута — 110,8—131 мм, проса и кукурузы на зерно — 135 и 145 мм.

Более высокая урожайность яровой пшеницы отличалась после кукурузы, проса и гороха, а низкая — после нута, гречихи и овса, что и обусловило больший расход влаги на 1 ц зерна после последних трёх культур — 14,2—15,9 мм/ц против 12,8—14,1 мм/ц у первых трёх культур.

5. В посевах заключительных культур наибольшие коэффициенты водопотребления наблюдались у гречихи и подсолнечника, а низкие — у ячменя, обладающего более высокой засухоустойчивостью.

Литература

1. Кислов А.В. Биологические основы возделывания кормовых культур и интенсификация кормопроизводства при организации зелёных сырьевых конвейеров в степной зоне Южного Урала: автореф. дисс. ... докт. с.-х. наук. Волгоград, 1989. 27 с.

2. Колесник Г.И., Жолкевич В.Н. Определение нижнего порога оптимальной для культивирования растений влажности почвы // Аграрная наука. 2000. № 5. С. 4—5.

3. Мощенко Ю.Б. Совершенствование технологических основ степного земледелия Западной Сибири // Земледелие. 1998. № 6. С. 19-20.