Рациональное использование влаги в севооборотах на склонах чернозёмов обыкновенных

Рациональное использование влаги в севооборотах на склонах чернозёмов обыкновенных

И.Н. Ильинская, д.с.-х.н., ФГБНУ Донской зональный НИИСХ

В повышении устойчивости богарного земледелия важную роль играют вопросы рационального использования воды, поступившей в почву с атмосферными осадками, особенно на эрозионно опасных склонах, где имеет место фактор потери влаги за счёт поверхностного стока талых и ливневых вод, и, как следствие, смыва плодородного слоя почвы [1, 2].

Величина поверхностного стока изменяется в зависимости от сложившихся метеорологических условий, вида культуры, произрастающей в севообороте, и от способа основной обработки почвы. Для снижения потери влаги и восстановления плодородия почв на склонах рекомендуются почвозащитные севообороты с максимальным насыщением многолетними травами. Зернопаровые и зернотравяные севообороты с короткой ротацией в системе контурно-полосного размещения сельскохозяйственных культур на склонах обеспечивают сравнительно высокий выход зерна, обусловленный конструкцией севооборота и способом основной обработки почвы [3, 4].

Цель исследования — установить оптимальную конструкцию севооборота и способ обработки почвы, обеспечивающие эффективное использование осадков в эрозионно опасных условиях приазовской зоны Ростовской области.

Материал и методы исследования. Исследование проводили в стационарном полевом опыте, расположенном на юго-восточном склоне балки Большой Лог Аксайского района Ростовской области крутизной до 3,5—4°. Среднегодовой сток на незарегулированном склоне составляет 20 мм, среднегодовой смыв почвы — 18,5 т/га. Степень эродированности склона — средняя, определённая по смытости почвенного покрова при закладке опыта.

Глубина залегания грунтовых вод — более 5 м.

Почвы опытного участка — чернозёмы обыкновенные, тяжелосуглинистые на лёссовидных суглинках. Наименьшая влагоёмкость (НВ) составляет 33—35% к массе сухой почвы, влажность завядания — 15,4%. Содержание общего азота в слое 0—30 см 0,14—0,16%, содержание подвижных фосфатов — 15,7—18,2 мг, обменного калия — 282—337 мг на 1 кг почвы.

Климат зоны проведения исследований засушливый, умеренно жаркий, континентальный. Среднегодовая температура воздуха составляет 8,8°С, средняя температура января равна -6,6°С, июля — +23°С. Безморозный период длится 175— 180 дней. Сумма активных температур составляет 3210—3400°С. Частые явления — суховеи, имеют место пыльные бури различной интенсивности [5].

Относительная влажность воздуха имеет ярко выраженный годовой ход. Наименьшие её значения отмечаются в июле — 50—60%, минимальные в отдельные дни могут быть 25—30% и ниже. Среднемноголетнее количество осадков составляет 492 мм, распределение их в агрономической оценке неравномерное и преимущественно неблагоприятное. За весенне-летний период выпадает 260—300 мм осадков.

В опыте представлены три севооборота со следующим чередованием культур: севооборот А — пар чистый, озимая пшеница, озимая пшеница, подсолнечник, яровой ячмень; севооборот Б — пар чистый 1/2 + горох 1/2, озимая пшеница, подсолнечник, яровой ячмень, многолетние травосмеси (выводное поле); севооборот В — кукуруза на силос, озимая пшеница, яровой ячмень, многолетние травосмеси (выводное поле), многолетние травосмеси (выводное поле).

Исследование проводили по четырём вариантам обработки почвы в севооборотах: почвозащитная (чизельная и комбинированная), поверхностная (дискование), обычная (отвальная вспашка).

Чизельную обработку (Ч) осуществляли чи-зельным плугом ПЧ-2,5 как основную обработку на глубину 27—30 см в паровом поле, под пропашные, на 23—25 см — под многолетние травы и под горох и на 20—22 см под ячмень, обработку чизель-культиватором или противоэрозионным культиватором КПЭ-3,8 А проводили при уходе за паровым полем, предпосевную обработку — под яровые культуры и озимую пшеницу.

Комбинированную обработку (К) проводили комбинированным почвообрабатывающим агрегатом АКВ-4; глубина обработки под яровые культуры и паровое поле составляла 14—15 см, под озимые после непаровых предшественников и уход за парами — 8—10 см.

Поверхностную (дискование) (П) обработку проводили дискаторами любых модификаций или тяжёлыми дисковыми орудиями. В паровом поле основная обработка включала дискование на максимально возможную глубину (до 18 см), на ту же глубину под горох и под пропашные культуры, на 14—15 см — под ячмень, на 7—8 см под озимую пшеницу после непаровых предшественников.

Отвальную обработку (О) — (отвальная вспашка) применяли под яровые культуры (горох, кукурузу на силос и подсолнечник — на глубину 23—25 см, под ячмень — на 20—22 см, под паровое поле — на глубину 27—30 см). Уходные работы за паровым полем были представлены культивацией от 10—12 до 7—8 см. Дискование под посев озимых после непаровых предшественников проводили на глубину

78 (до 10) см дискатором любой модификации или тяжёлыми дисками.

Система удобрения была представлена следующими уровнями: О — нулевой уровень применения удобрений (естественное плодородие); 1 — первый уровень применения удобрений — N46P24K30 (100 кг д.в. на 1 га севооборотной площади); 2 — второй уровень применения удобрений — N84P30K48 (162 кг д.в. на 1 га севооборотной площади).

При проведении учётов и наблюдений использованы общепринятые методики [5—7]. Учёт метеорологических показателей производился при помощи метеостанции VANTAGE PRO2, учёт поверхностного стока — по соответствующей методике [7].

Результаты исследования. Метеорологические показатели в годы исследования включали сумму атмосферных осадков, сумму температур и величину гидротермического коэффициента (табл. 1).

По данным таблицы 1, территория была достаточно обеспечена теплом, в среднем сумма температур воздуха составляла за год 40—25°С, за вегетационный период — 36—90°С. Однако при этом наблюдался дефицит влагообеспеченности. Так, при среднегодовой сумме атмосферных осадков 531 мм за активный вегетационный период выпало всего 254 мм, что составило 69% от оптимальной нормы.

Условия тепловлагообеспеченности характеризует гидротермический коэффициент (ГТК), значения которого за годы исследования варьировали в пределах 1,24—1,48; за период активной вегетации они снижались до 0,57—0,81, а в отдельные периоды были ниже. В этих условиях для формирования продуктивности севооборотов решающее значение имела влага как фактор, находящийся в минимуме, и её рациональное использование.

Поступившая влага в виде атмосферных осадков за вычетом поверхностного стока талых вод расходуется на водопотребление сельскохозяйственных культур. На величину склонового стока талых вод оказывают сильное влияние запасы воды в снеге, влажность и глубина промерзания почв в предвесенний период, агрофон, тип почвы и хозяйственная деятельность человека. Относительно зяби величина склонового стока талых вод по агрофонам может возрастать в 1,5—2 раза. Также на величину склонового стока оказывает

сильное влияние степень смытости почв. Если на несмытых почвах поверхностный склоновый сток составляет 100%, то на слабо-, средне- и сильно-смытых почвах он соответственно составляет 148; 165 и 175% [8].

Результаты наблюдений за 2012—2016 гг. свидетельствуют, что величина минимального поверхностного стока отмечена при отвальной обработке почвы, так как менее уплотнённая почва способствует лучшему впитыванию осадков. По опытным данным, доля поверхностного стока в сумме осадков составляла 3,4—4,1%, что довольно существенно в условиях дефицита влагообеспеченности. Тогда за вычетом непроизводительного расхода воды в виде стока доступная влага составит 509—514 мм в зависимости от конструкции севооборота и способа основной обработки почвы (табл. 2).

Продуктивность севооборотов является интегральным показателем их оценки и зависит от конструкции севооборота, структуры посевов, природных (почвенных и климатических) условий и техногенных факторов.

За период исследования севооборот В показал большую продуктивность, чем севооборот Б, в среднем на 5,8—9,6%. Продуктивность в севообороте В с долей многолетних трав 40% и без чистого пара была выше, чем в севообороте А, на 16,3-20,8% (табл. 3).

Внесение удобрений в дозе 100 кг д. в. на 1 га площади севооборота повысило его продуктивность в среднем на 25,0-30,4%, а повышенные дозы удобрений - на 43,9-48,0%.

Способ обработки почвы по-разному повлиял на продуктивность культур севооборотов. Так, чи-зельная обработка в одних случаях незначительно снижала продуктивность (на 1,5-5,7%), в других — увеличивала — на 2,0% в сравнении с отвальной.

Выявлено, что за период исследования наивысшую продуктивность обеспечили севообороты Б и В при отвальной основной обработке почвы, а в севообороте А — при чизельной обработке. Установлено, что продуктивность всех изучаемых севооборотов при глубоких обработках почвы и на повышенном фоне удобрений была выше в сравнении с другими способами обработки. Поверхностные обработки снижали продуктивность на 1,7—9,0% по сравнению с отвальными.

1. Метеорологические показатели в годы исследования

Год Показатель

сумма температур воздуха, °С сумма осадков, мм гидротермичесий коэффициент

за год за период IV-IX мес. за год за период IV-IX мес. за год за период IV-IX мес.

2012 3722 3820 497 237 1,34 0,62

2013 4381 3811 564 217 1,29 0,57

2014 3927 3534 500 280 1,27 0,79

2015 4258 3740 527 252 1,24 0,67

2016 3835 3546 568 286 1,48 0,81

Среднее 4025 3690 531 254 1,32 0,69

2. Доступная влага атмосферных осадков с учётом поверхностного стока за 2012—2016 гг.

Севооборот Способ основной обработки почвы

Ч К П О

Величина пове рхностного стока, мм

А Б В 18,4 21,0 20,2 19,9 21,1 21,7 19,5 18,2 20,1 17,2 17,7 19,4

Доступная влага, мм

А Б В 513 510 511 511 510 509 512 513 511 514 513 512

3. Продуктивность севооборотов и эффективность использования влаги в зависимости от способов обработки почвы и уровня минерального питания, 2012—2016 гг.

Севооборот Способ обработки Продуктивно сть севооборота, ц зерн. ед / га Выход продукции в севообороте на 1 мм доступной влаги, кг

0 1 2 0 1 2

Ч 24,42 31,76 36,24 4,76 6,19 7,06

А К 23,44 30,42 35 4,59 5,95 6,85

П 23,4 30,48 34,76 4,57 5,95 6,79

О 24,88 31,78 35,98 4,84 6,18 7,0

Ч 26,86 34,12 39,84 5,27 6,69 7,81

Б К 26,42 33,22 37,28 5,18 6,51 7,31

П 26,62 33,12 37,3 5,19 6,46 7,27

О 26,62 34,02 38,94 5,19 6,63 7,59

Ч 28,42 35,62 40,26 5,56 6,97 7,88

В К 27,64 35,08 39,78 5,43 6,89 7.82

П 28,28 35,32 39,72 5,53 6,91 7,77

О 29,18 36,82 40,84 5,70 7,19 7,98

Примечание: 0; 1; 2 — варианты с уровнем питания

Анализ эффективного использования влаги урожаем характеризует показатель выхода продукции на 1 мм приходящей влаги (за вычетом величины поверхностного стока в каждом из изучаемых севооборотов). В результате расчётов выявлено, что при наличии чистого пара (севообороты А и Б) выход продукции возрастает с увеличением глубины обработки, достигая наибольших значений при чизельной основной обработке: 6,19—7,06 кг в севообороте А и 6,69—7,81 кг в севообороте Б, в то время как в севообороте В максимальные значения (5,70—7,98 кг) были получены при отвальной основной обработке почвы (табл. 3).

В результате анализа данных таблицы 4 установлено влияние конструкции севооборотов Б и В на эффективное использование влаги урожаем. Выявлено, что с уменьшением доли чистого пара с 20 до 10% и увеличением доли многолетних трав с 20 до 40% отдача продуктивности на единицу затраченной влаги возрастает: в севообороте Б на 8,0-10,7%, в севообороте В - на 9,6-19,7%.

Влияние способа основной обработки почвы на этот показатель было не столь значительно, в то же время оптимизация способа обработки способствовала повышению эффективности использования влаги: в севообороте А — на 3,8-5,9%, в севообороте Б - на 1,7-7,4% и в севообороте В - на 2,7-5,0%.

Более других на показатель эффективности использования влаги влияет уровень питания,

который обеспечил повышение выхода продукции на оптимальном варианте в севообороте А до 30,0-48,3%, в севообороте Б - до 26,9-48,2% и в севообороте В - до 26,1-40,0%.

Выводы. В результате исследования установлено, что продуктивность всех изучаемых севооборотов при глубоких обработках почвы и на повышенном фоне удобрений была выше, чем при других способах обработки. При этом севооборот В показал большую продуктивность, чем севооборот Б. Продуктивность в севообороте В с долей многолетних трав 40% и без чистого пара была выше, чем в севообороте А.

Наивысшую продуктивность обеспечили севообороты Б и В при отвальной основной обработке почвы, а в севообороте А - при чизельной обработке. Поверхностные обработки снижали продуктивность, а внесение удобрений в дозе 100 кг д.в. на 1 га площади севооборота повышало продуктивность особенно при повышенных дозах удобрений.

Установлено, что при наличии чистого пара выход продукции возрастает с увеличением глубины обработки, достигая наибольших значений при чизельной основной обработке. В севообороте В максимальные значения получены при отвальной основной обработке почвы. Выявлено, что с уменьшением доли чистого пара до 10% и увеличением доли многолетних трав до 40% отдача продуктив-

ности на единицу затраченной влаги возрастает: влияние способа основной обработки почвы на увеличение этого показателя незначительно: но уровень питания обеспечивает повышение выхода продукции в севооборотах.

Литература

1. Каштанов А.Н. Концепция устойчивого земледелия России // Земледелие. 2000. № 3. С. 10-12.

2. Иванов А.Л. Приоритеты и основные направления развития земледелия // Земледелие. 2007. № 3. С. 2.

3. Дубачинская Н.Н. Оптимизация севооборотов и агротех-нологий в адаптивно-ландшафтных системах земледелия в хозяйствах различных форм собственности // Земледелие. 2013. № 6. С. 32.

4. Листопадов И.Н. Ресурсосберегающие способы обработки почвы на эрозионно опасных склонах прибалочных агро-ландшафтов: рекомендации / И.Н. Листопадов, Д.С. Игнатьев, Э.А. Гаевая [и др.]. Рассвет: ГНУ ДЗНИИСХ, 2009. 14 с.

5. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. Л.: Ги-дрометеоиздат, 1972. 250 с.

6. Доспехов Б.А. Васильев И.П., Туликов А.М. Практикум по земледелию (учеб. пос. для студентов высш. учеб. заведений). М.: Колос, 1987. 384 с.

7. Методические рекомендации по учёту поверхностного стока и смыва почвы при изучении водной эрозии. Л.: Гидроме-теоиздат, 1975. 88 с.

8. Иванов В.Д., Кузнецова Е.В. Эрозия и охрана почв Центрального Черноземья России. [Электронный ресурс]. URL://http://sinref.ru>000_uchebniki/04800selskoe/042ohrana. (Дата обращения 30.07.2017 г.).

Содержание и потребление фосфора и калия в почвах Оренбургского Зауралья в зависимости от агротехнических приёмов

И.Н. Бесалиев, д.с.-х.н., ФГБНУ Оренбургский НИИСХ

Оренбургское Зауралье — основной район производства яровой твёрдой пшеницы в области.

Основным предшественником для данной культуры является чёрный пар. Паровые поля обычно хорошо обеспечены азотом, поэтому внесение азотных удобрений нецелесообразно. В паровые поля необходимо вносить фосфорные удобрения [1—3].

Как отмечает Ю.И. Южаков [4], почвы Зауралья не только сравнительно обеднены общим фосфором, но в них содержится соответственно меньше и форм, непосредственно доступных растениям. Эффективность фосфорных удобрений повышалась при совместном внесении с азотными и калийными — отчасти благодаря растворяющему воздействию соединений азота и калия на фосфаты, установленному автором ранее [5].

Доза фосфора 40 кг/га по чистому пару не даёт устойчивой по годам прибавки урожайности, а увеличение дозы фосфора до 80 кг/га не ведёт к дальнейшему её повышению в сравнении с дозой 60 кг/га [6].

Д.Н. Прянишников [7] установил, что для обеспечения систематического роста урожаев необходимо возвращать в почву 100—110% фосфора от его выноса.

В микрополевом опыте по изучению эффективности различных дозировок фосфора (Р40, Р60, Р80, Р160, Р240, Р480) [8] на южном карбонатном чернозёме Северного Казахстана установлено, что внесение в почвы Р40 приводит к увеличению подвижного фосфора на 0,2 мг на 100 г сухой почвы, а внесение Р80 — на 0,7 мг по сравнению с контролем. Эти дозы не оказывает заметного влияния на содержание подвижного фосфора в почве, поэтому в целях создания лучших условий питания растений необходимо повторное внесение фосфорных удобрений в первом поле каждую ротацию.

Цель исследования — установить параметры оптимальных концентраций запасов и расходов фосфора и калия для формирования повышенной урожайности яровой твёрдой пшеницы по пару в условиях Оренбургского Зауралья на чернозёме южном.

Материал и методы исследования. Материалом для исследования служили результаты полевых экспериментов на Восточном опорном пункте ФГБНУ «Оренбургский НИИ сельского хозяйства» в ФГУП «ОПХ «Советская Россия» (Адамовский район). Почвы — чернозём южный и чернозём южный солонцеватый малогумусный с содержанием азота (по Къельдалю) 4,3—9,3 мг, фосфора — 0,80—1,87 мг (по П.П. Мачигину) на 100 г почвы.

Содержание фосфора и калия определяли после посева и перед уборкой яровой твёрдой пшеницы послойно (0—30, 30—60 и 60—100 см) ионометри-ческим методом. Схема опыта: 3А х 3В х 2С, где

фактор А — срок сева:

1-й — при наступлении физической спелости почвы;

2-й — через 7 дн.;

3-й — через 14 дн;

фактор В — нормы высева:

1-я — 2,5 млн всхожих семян на 1 га;

2-я — 3,5 млн всхожих семян на 1 га;

3-я — 4,5 млн всхожих семян на 1 га;

фактор С — удобрения:

1-й уровень — контроль — без удобрений;

2-й — Р40 — 40 кг д.в. суперфосфата.

Повторность опыта — 3—4-кратная. Учётная

площадь делянки составляла 180 м2.

Объектом исследования являлась яровая твёрдая пшеница сорта Оренбургская 10.

Обработку пара проводили в соответствии с существующими рекомендациями. Для посева применяли сеялки СЗС-2,1 с катками, перед посевом проводили закрытие влаги боронами ЗБЗСС-1,0.