Продуктивность зерновых и зернобобовых культур при различных способах обработки почвы

DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10803

УДК 633.1:631.5

Продуктивность зерновых и зернобобовых культур при различных способах обработки почвы

Р. Л. АКЧУРИН, И. О. ЧАНЫШЕВ, Р. К. НАФИКОВ, А. А. НИЗАЕВА

Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Уфимского федерального исследовательского центра РАН, ул. Р. Зорге, 19, Уфа, Республика Башкортостан, 450059, Российская Федерация

Резюме. Исследования проводили в 2015-2017 гг. в Предуральской степной зоне Республики Башкортостан с целью определения эффективности ресурсосберегающих почвозащитных способов обработки почвы для зерновых и зернобобовых культур. Почва - типичный мелкозернистый чернозем с небольшой плотностью иллювиального горизонта, характеризовалась повышенным содержанием гумуса, высоким - подвижного калия и фосфора, реакция почвенного раствора - близкая к нейтральной, мощность гумусового горизонта - 40...55 см. В опыте изучали следующие варианты: вспашка (контроль), плоскорезная обработка, дискование и нулевая обработки почвы. Эксперименты выполняли на озимой и яровой пшенице, яровом ячмене и горохе. В среднем за 3 года запасы продуктивной влаги перед посевом находились на удовлетворительном уровне и составляли в метровом слое почвы по отвальной обработке 101 мм, по безотвальной - 102 мм, при нулевой - 107 мм. В варианте с нулевой обработкой содержание продуктивной влаги в перед посевом озимой пшеницы было больше, чем в контроле, на 11 мм, яровой пшеницы - на 8 мм, гороха - на 4 мм, ячменя -на 5 мм. При посеве озимой пшеницы по безотвальной обработке полевая всхожесть была выше, чем при отвальной, на 9,4 %, выживаемость - на 1,0 %. Этот способ способствовал увеличению урожайности культуры до 23,3 ц/га, что больше контроля на 0,4 ц/га. Преимущество нулевой обработки над вспашкой отмечено на яровой пшенице и ячмене, которые в этом варианте сформировали наивысшую урожайность - 14,9 и 18,1 ц/га соответственно (прибавка 1,1 и 1,9 ц/га). Сбор семян гороха во всех экспериментальных вариантах был ниже, чем в контроле.

Ключевые слова: обработка почвы, севооборот, зерновая культура, зернобобовая культура, почва, ресурсосберегающая технология.

Сведения об авторах: Р. Л. Акчурин, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом (е-mail: rifkat-61@rambler.ru); И. О. Чанышев, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник; Р. К. Нафиков, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник; А. А. Низаева, зав. отделом.

Для цитирования: Продуктивность зерновых культур при различных способах обработки почвы / Р. Л. Акчурин, И. О. Чанышев, Р. К. Нафиков и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 8. С. 14-17. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10803.

Effect of Various Tillage Methods on Productivity of Grain and Leguminous Crops

R. L. Akchurin, I. O. Chanyshev, R. K. Nafikov, A. A. Nizaeva

Bashkiria Research Agricultural Institute, Ufa Federal Research Center, RAS, ul. R. Zorge, 19, Ufa, Respublika Bashkortostan, 450059, Russian Federation

Abstract. The studies were conducted in 2015-2017 in the Cis-Ural steppe zone of the Republic of Bashkortostan to determine the effectiveness of resource-saving soil-protective cultivation methods for grain and leguminous crops. The soil was typical fine-grained chernozem with a low density of the illuvial horizon, characterized by an elevated content of humus, a high content of mobile potassium and phosphorus. The reaction of the soil solution was close to neutral; the thickness of the humus horizon was 40-55 cm. In the experiment we studied such options as ploughing (control), subsurface cultivation, disking and zero tillage. The experiments were conducted in winter and spring wheat, spring barley and pea. On average over 3 years, the reserves of productive moisture before seeding were at a satisfactory level and amounted to 101 mm in the meter-layer of soil at moldboard ploughing, 102 mm at subsurface cultivation, and 107 mm at no-till. In the no-till case, the productive moisture content before the seeding of winter wheat was 11 mm higher than in the control; before the seeding of spring wheat it was 8 mm higher; before the seeding of pea it was 4 mm higher; before the seeding of barley it was 5 mm higher. In the case of seeding of winter wheat after subsurface cultivation, field germination was 9.4% higher than at ploughing, the survival rate was 1.0% higher. This method contributed to an increase in crop yield up to 2.33 t/ha that was higher than in the control by 40 kg/ha. The advantage of the no-till method over ploughing was noted for spring wheat and barley, which in this case produced the highest yield - 1.49 t/ha and 1.81 t/ha, respectively (the increase of 110 kg/ha and 190 kg/ha). The harvest of pea seeds in all experimental variants was lower than in the control.

Keywords: tillage; crop rotation; grain crops; leguminous crops; soil; resource-saving technology.

Author Details: R. L. Akchurin, Cand. Sc. (Agr.), head of division (е-mail: rifkat-61@rambler.ru); I. O. Chanyshev, D. Sc. (Agr.), chief research fellow; R. K. Nafikov, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow; A. A. Nizaeva, head of division. For citation: Akchurin R. L., Chanyshev I. O., Nafikov R. K., Nizaeva A. A. Effect of Various Tillage Methods on Productivity of Grain and Leguminous Crops. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2019. Vol. 33. No. 8. Pp. 14-17 (in Russ.). DOI: 10.24411/02352451-2019-10803.

Республика Башкортостан один из лидирующих регионов России по производству зерна. На площади 3,5 млн га пашни в республике ежегодно выращивают 3,0...3,5 млн т зерна и другой продукции растениеводства [1].

К сожалению, очень часто сельскохозяйственные культуры возделывают без строгого учета влияния климатических и почвенных факторов. Это приводит к тому, что многие пахотные земли, расположенные на склонах более 3.50 подвергаются разрушению из-за водной эрозии почвы, пахотный горизонт резко уменьшился, а урожаи значительно снизились. Пре-

обладающий в Предуральской степной зоне средне-гумусный чернозем характеризуется устойчивой водопрочной структурой, сравнительно высокой влаго-емкостью и водопроницаемостью, малой вязкостью, удельное сопротивление составляет 1,0.1,1 кг/см3. Задача обработки таких почв заключается в том, чтобы в комплексе с другими агротехническими мероприятиями восстановить и поддерживать пахотный слой в структурном состоянии [2].

В результате недостаточного внимания к системам обработки почвы и других упущений в регионе наблюдается ветровая и водно-ветровая эрозии по_ Достижения науки и техники АПК. 2019. Т 33. № 8

чвы. Вспашка, которую проводят практически под все культуры севооборота, способствует значительной потере гумуса, разрушению структуры почвенных агрегатов, что усиливает процессы дефляции, ухудшение водно-физических свойств почвы [3].

В условиях постепенной деградации почвенного плодородия, дефицита энергетических ресурсов и химических удобрений всё большее значение приобретают вопросы всестороннего исследования процессов взаимодействия удобрений с почвой и растениями, а также разработка научно-обоснованных практических мероприятий по их управлению.

Главная цель освоения новых технологий - максимально возможное восстановление естественного течения почвообразовательного процесса. Это достигается только там, где применяют консервирующие обработки, которые обеспечивают минимальное механическое повреждение верхнего слоя почвы и постоянное покрытие поверхности растительными остатками [4].

Кроме того, ежегодная вспашка влечет за собой большие затраты энергии и негативно сказывается на себестоимости продукции [5].

В экологическом земледелии особая роль отводится севообороту. В нем важное место занимают бобовые культуры как основные поставщики азота в агроэкосистему. Севообороты служат важнейшим средством защиты от вредителей и болезней, регулируют развития сорной растительности [6].

В зависимости от вида возделываемой культуры, способа обработки почвы и дозы вносимых удобрений на долю микробной биомассы приходится 1,34...2,53 % общего углерода почвы. Показано, что пахотные почвы уступают целинным по ее содержанию [7].

Для предотвращения развития эрозии почв и восстановления их плодородия, наряду с традиционными противоэрозионными агротехнологиями, целесообразно использовать N0^11 [8].

Цель исследований - разработка наиболее эффективных ресурсосберегающих почвозащитных способов обработки почвы для зерновых культур в Предуральской степной зоне Республики Башкортостан.

Таблица 1. Динамика запасов продуктивной 2017 гг.), мм

Условия, материалы и методы. Полевые стационарные опыты проводили в 2015-2017 гг. в Стер-литамакском научном подразделении Башкирского НИИСХ УФИЦ РАН, расположенном в Предуральской степной зоне Республики Башкортостан.

Почва экспериментального участка - типичный среднемощный, среднегумусный, карбонатный, среднесуглинистый чернозем со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса -7,1 % (ГОСТ 26213-91), общего азота - 0,6 % (ГОСТ 26107-84), подвижного фосфора и калия (по Чирико-ву) - 19,9 мг и 17,3 мг/100 г почвы соответственно, кислотность солевой вытяжки - 5,6 ед. рН, мощность гумусового горизонта - 40...55 см.

Вегетационный период 2015 г. был неблагоприятным для формирования полноценного урожая. Засуху наблюдали в третьей декаде мая и июне (незначительные осадки, в пределах 8.10 мм). В июле и августе выпало 60.85 мм осадков. В мае и июне температуры были высокими (25.30 0С). Продолжительность неблагоприятных агрометеорологических условий (незначительные осадки при аномально высокой температуре воздуха) составила 3.4 декады (с третьей декады мая до конца июня). При этом среднесуточная температура в июне превышала среднемноголетнюю на 2.3 0С, а дневной максимум достигал 40 0С. К концу июля-началу августа при норме суммы положительных температур 1540.1720 0С, накопилось 1700.1900 0С. Сумма осадков с начала вегетации и до конца августа составила 151 мм.

Весенне-летний период 2016 г. был особенно неблагоприятным для зерновых культур. В июне месяце прошли умеренные дожди (70.80 мм). Засушливые явления (5.7 мм осадков) наблюдали с начала июля и до конца августа. Рост и развитие зерновых культур в июле и августе месяцах проходило при очень высоких температурах - 38.40 0С. Продолжительность неблагоприятных агрометеорологических условий (аномальная жара) составила 5.6 декад. При этом среднесуточная температура в июле превышала среднемноголетние значения на 3.4 0С с дневным максимумом до 43 0С. К концу августа при норме 1700.1750 0С, накопилось 1900.2100 0С по-влаги в метровом слое почвы (среднее за 2015-

Способ Фаза развития растения при определении запасов влаги

Культура обработки посев колошение молочно-восковая спе-

почвы лость зерна

Озимая отвальная 118 67 12

пшеница безотвальная 122 72 16

поверхностная 113 63 15

нулевая 129 76 18

НСР05 Яровая пшеница 14 5 3

отвальная 101 31 4

безотвальная 102 32 5

поверхностная 100 34 5

нулевая 107 35 6

НСР05 Горох 11 3 1

отвальная 102 26 5

безотвальная 104 28 7

поверхностная 103 29 6

нулевая 106 30 9

НСР05 Ячмень 10 4 2

отвальная 100 27 7

безотвальная 103 29 9

поверхностная 102 30 8

нулевая 105 31 10

НСР05 12 2 1

ложительных температур. Сумма осадков с начала вегетации до конца августа составила 135 мм.

Весна 2017 г. была в целом холодная и дождливая, весенне-полевые работы начали близко к среднемного-летним срокам, однако из-за выпадения осадков посев был затяжными. Сумма осадков во второй декаде мая была выше нормы на 20 мм, в третьей - на 5 мм. Всего за май месяц она составила 59 мм. Среднесуточная температура воздуха во второй декаде мая была ниже среднемноголетней на 3,5 °С, в третьей - на 9,2 °С. Июнь характеризовался прохладной погодой. Среднесуточная температура воздуха по декадам была ниже нормы на 1,1...3,4 °С при этом сумма температур за месяц была равна 458 °С (среднемноголетняя 521°С). Осадков за месяц выпало больше нормы (на 5 мм). Первая и третья декады июля были жаркими (выше нормы на 3,4.3,8 °С), вторая - прохладной (ниже на 3,4 °С). Сумма температур за месяц составила 625 °С (среднемноголетняя 587 °С), осадков - 32 мм (среднемноголетняя 61 мм). В первой декаде августа осадков выпало на 16,7 мм меньше среднемноголетнего количества, во второй и третьей декаде - больше на 5 и 27 мм соответственно. Невысокая температура воздуха и сильные перепады влажности способствовали развитию вегетативной массы растений и уменьшению урожайности.

Изучение способов обработки проводили в звене полевого зернопарового севооборота в трехкратной повторности. Размер одной делянки - 20 м2. Высевали сорта озимой пшеницы Башкирская 10, яровой пшеницы Экада 109, гороха Памяти Хан-гильдина, ячменя - Саша. Нормы высева зерновых и зернобобовых культур соответствовали почвенно-климатическим условиям зоны (озимая пшеница -5,0 млн шт./га, яровая пшеница - 4,5 млн шт./га, горох - 1,3 млн шт./га, яровой ячмень - 4,0 млн шт./га). Уборку осуществляли в фазе полной спелости прямым комбайнированием.

Схема опыта включала следующие варианты: отвальная обработка (вспашка на глубину 23. 25 см) - контроль; безотвальная(плоскорезная - на 20.25 см); поверхностная (дискование на 12.14 см); нулевая (прямой посев).

Севооборот развернутый в пространстве и во времени включал следующие звенья: пар - озимая пшеница - яровая пшеница - горох - ячмень.

Применяли следующие орудия для основной обработки почвы: плуг-рыхлитель чизельный ПЧ-2,5; плуг ПЛН-4-35 с культурными корпусами с предплужниками и вертикальным ножом; борона дисковая БДМ-3,2х4. Основную обработку проводили с соблюдением оптимальных сроков после уборки предшественника.

Поверхностную обработку почвы и посевные работы в вариантах с осенней вспашкой проводили по традиционной для зоны схеме: ранневесеннее боронование зубовыми боронами БЗТС-1,0 и сплошная культивация почвы КПС-4; посев - рядовыми зерновыми сеялками С3-3,6 и стерневой сеялкой СКП-2,1 «Омичка»; прикатывание - кольчато-шпоровыми катками 3ККШ-6. В вариантах с осенней безотвальной обработкой почвы весенне-летние работы выполняли орудиями и машинами, работающими по стерневому фону: боронование - БИГ-3, культивация - КПЭ-3,8. В целях борьбы с сорняками в фазе кущения озимой пшеницы проводили опрыскивание гербицидами против однолетних и многолетних двудольных сорняков. Сложные минеральные удобрения вносили локально при посеве в минимальной для эффективного использования культурами дозе

N 15P15 K15.

Статистическую обрабоку данных проводили по методике Б. А. Доспехова (1985) с использованием программ Microsoft Excel и Statistica 5.0.

Результаты и обсуждение. Нулевая обработка почвы способствовала накоплению большого запаса продуктивной влаги, чем отвальная. Ее содержание в почве перед посевом озимой пшеницы было больше, чем в контроле, на 11 мм, яровой пшеницы - на 6 мм, гороха - на 4 мм, ячменя - на 5 мм (табл. 1).

В фазе молочно-восковой спелости содержание продуктивной влаги при прямом посеве было выше, по сравнению с контролем, на озимой пшенице - на 6 мм, яровой пшенице - на 2 мм, горохе - на 4 мм, ячмене - на 3 мм). Этому, вероятно, способствовало как задержание снега стерней, так и уменьшение испарения влаги с поверхности почвы благодаря растительной мульче.

Наибольшее число продуктивных стеблей у гороха отмечено в контроле (489 шт./м2). У остальных культур севооборота преимущество по величине этого показателя было за вариантом с безотвальной

Таблица 2. Влияние систем обработки почвы на структуру урожая

Культура Способ обработки почвы Количество растений, шт./м2 Продуктивных стеблей, шт./м2 Количество зерен в колосе, шт. Масса 1000 зерен, г

Озимая отвальная 314 502 26 38,0

пшеница безотвальная 320 539 27,5 38,7

поверхностная 319 510 26,3 38,1

нулевая 319 500 26,2 38,4

НСР05 Яровая 19 24 4,8 2,9

отвальная 360 367 24,1 350

пшеница безотвальная 379 383 27,6 34,8

поверхностная 340 350 24,0 36,3

нулевая 330 348 23,8 35,4

НСР05 Ячмень 17 18 3,9 3,1

отвальная 400 378 15 45,0

безотвальная 360 428 15,1 44,8

поверхностная 340 360 14,0 44,5

нулевая 345 350 14,0 44,8

НСР05 Горох 15 16 2,6 3,8

отвальная 103 489 4,1 251

безотвальная 92 482 3,8 242

поверхностная 99 469 4,1 248

нулевая 101 460 3,5 240

НСР05 14 23 1,3 1,6

Таблица 3. Урожайность зерновых и зернобобовых культур в зависимости от способа основной обработки почвы, ц/га

Культура Способ обработки почвы 2015 г. 2016 г. 2017 г. Среднее

Озимая отвальная 23,1 24,8 21,0 22,9

пшеница безотвальная 23,6 25,3 21,1 23,3

поверхностная 22,8 22,3 20,7 21,9

нулевая 22,3 22,0 20,5 21,6

НСР 05 Яровая 0,7 0,9 0,6 0,8

отвальная 14,6 15,4 11,4 13,8

пшеница безотвальная 14,2 15,1 11,0 13,4

поверхностная 14,5 15,3 11,3 13,7

нулевая 15,9 16,4 12,3 14,9

НСР05 Горох 1,0 0,8 0,8 0,9

отвальная 12,8 17,2 10,9 13,6

безотвальная 11,5 15,5 8,4 11,8

поверхностная 11,2 15,1 8,1 11,5

нулевая 10,5 14,8 8,0 11,1

нср 05 0,8 0,9 1,1 1,0

Ячмень отвальная 15,1 14,3 19,1 16,2

безотвальная 15,9 14,8 19,4 16,7

поверхностная 16,3 15,2 19,7 17,1

нулевая 17,1 16,8 20,3 18,1

НСР 05 1,1 1,4 0,9 1,1

системой - у озимой пшеницы выше контроля на 37 шт./м2, яровой пшеницы - на 16 шт./м2, ячменя - на 50 шт./м2 (табл. 2).

На фоне отвальной и безотвальная обработок почвы отмечена близка урожайность озимой пшеницы с некоторой тенденцией к превосходству варианта с чизелеванием (в среднем за три года на 0,4 ц/ га). При использовании остальных систем сбор основной продукции этой культуры был достоверно ниже. Лучшим способом основной обработки почвы под горох была вспашка. Уменьшение интенсивности рыхления почвы приводило к существенному снижению урожайности. На яровых зерновых отмечено достоверное преимущество прямого посева.

Прибавка к контролю при выращивании по такой технологии яровой пшеницы составила 1,1 ц/га, ячменя 1,9 ц/га (табл. 3). В остальных вариантах зерновая продуктивность яровых зерновых находилась на одном уровне.

Выводы. Нулевая обработка почвы обеспечивает большее накопление продуктивной влаги в почве в течение всего периода вегетации, чем отвальная. Особенно четко это проявляется на посевах первой после пара озимой пшеницы, когда ее превосходство по величина этого показателя варьирует в течение вегетации от 6 до 11 мм.

В то же время использование такой технологии под озимую пшеницу и горох приводит к существенному снижению их урожайности, по сравнению со вспашкой, в среднем за три года на 1,3 и 2,5 ц/га соответственно. Самые высокие результаты обеспечивает прямой посев яровой пшеницы и ячменя, урожайность которых в этом варианте достоверно выше, чем в контроле, на 1,1 и 1,9 ц/га соответственно. Под озимую пшеницу близкие результаты обеспечивает отвальная и безотвальная обработки с некоторым преимуществом последней (0,4 ц/га) на уровне тенденции. Лучший по влиянию на урожайность способ обработки почвы под горох -вспашка.

Литература.

1. СафинХ. М., Шварц Л. С., Фахрисламов Р. С. Технология No-till в системе сберегающего земледелия: теория и практика внедрения: рекомендации. Уфа: Гилем, 2013. 28 с.

2. Беляев В. И., Степкин К. В. Оценка эффективности посева яровой пшеницы с различной нормой высева по технологии No-till в условиях Южной лесостепи Алтайского края // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. 2012. № 22. С. 108-112.

3. Власенко А. Н., Коротких Н. А., Власенко Н. Г. Особенности формирования сорного компонента в посевах яровой пшеницы при внедрении технологии No-till //Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2013. № 1. С. 24-27.

4. Качинский Н. А. Структура почвы (Итоги и перспективы изучения вопроса). М.: Изд-во МГУ, 1963. 100 с.

5. Кирюшин В. И. Минимизация обработки почвы: перспективы и противоречия //Земледелие. 2010. № 5. С. 12-14.

6. Ван МансельвельтЯ. Д., Темирбекова С. К. Органическое сельское хозяйство: принципы, опыт и перспективы//Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. № 3. С. 478-486.

7. Фрунзе Н. И. Биомасса почвенных микроорганизмов в пахотных черноземах Молдовы. //Сельскохозяйственная биология. 2013. № 3. С. 92-99.

8. Использование местных удобрений, почвенного гриба и No-till обработки для улучшения агрочернозема в Южном Предуралье / И. М. Габбасова, Сулейманов Р. Р., Гарипов Т. Т. и др. // Сельскохозяйственная биология. 2018. Т. 53. № 5. С. 1004-1012.

References

1. Safin KhM, Shvarts LS, Fakhrislamov RS. Tekhnologiya No-till v sisteme sberegayushchego zemledeliya: teoriya i praktika vnedreniya: rekomendatsii [No-till technology in a system of preserving agriculture: theory and practice of implementation: recommendations]. Ufa (Russia): Gilem; 2013. 28 p. Russian.

2. Belyaev VI, Stepkin KV. [Evaluation of the effectiveness of sowing spring wheat with different seeding rates using no-till technology under conditions of the southern forest-steppe of the Altai Krai]. Vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2012;22:108-12. Russian.

3. Vlasenko AN, Korotkikh NA, Vlasenko NG. [Peculiarities of the formation of the weed component in spring wheat crops with the application of no-till technology]. Doklady Rossiiskoi akademii sel'skokhozyaistvennykh nauk. 2013;1:24-7. Russian.

4. Kachinskii NA. Struktura pochvy (Itogi i perspektivy izucheniya voprosa) [Soil structure (Results and prospects of studying the issue)]. Moscow: Izdatel'stvo MGU; 1963. 100 p. Russian.

5. Kiryushin VI. [Minimization of soil cultivation: prospects and contradictions]. Zemledelie. 2010;5:12-4. Russian.

6. Van Mansel'vel't YaD, Temirbekova SK. [General position of organic agriculture in Western Europe: concept, practical aspects and global prospects]. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2017;52(3):478-86. Russian.

7. Frunze NI. [Biomass of soil microorganisms in arable chernozem of moldova]. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2013;3:92-9. Russian.

8. Gabbasova IM, Suleimanov RR, Garipov TT, et al. [The use of local fertilizers supplemented with Trichoderma koningii Oudem. at no-till vs. conventional tillage of agrochernozem in Southern Ural]. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya. 2018;53(5):1004-12. Russian.