Влияние минимизации обработки на плодородие почвы и урожайность овса в степной зоне Южного Урала

Влияние минимизации обработки на плодородие почвы и урожайность овса в степной зоне Южного Урала

А.В. Кислов, д.с.-х.н., профессор, И.В. Васильев, к.с.-х.н., А.С.Васильева, аспирантка, Оренбургский ГАУ

Россия занимает первое место в мире по посевным площадям и производству зерна овса. Пищевая ценность зерна овса обусловлена ценным аминокислотным составом белка, наличием в зерне витаминов, жира, крахмала и антиаллергическими свойствами, что позволяет использовать разнообразные продукты из овса

для диетического и детского питания. Белки овса по биологической ценности превосходят рожь, кукурузу и пшеницу.

Основное направление использования овса кормовое, поэтому очень важно снижать себестоимость для повышения рентабельности животноводческой продукции, а для этого прежде всего необходимо уменьшить затраты на обработку почвы как наиболее трудоёмкую технологическую операцию.

В последние годы широкое распространение получили технологии сберегающего земледелия, основанные на минимализации обработки почвы и прямом посеве зерновых по стерне с использованием побочной продукции растениеводства, в частности соломы, в качестве удобрения при заделке в почву или оставлении в виде мульчи на поверхности.

Материалы и методы. Отличие настоящего исследования состоит в том, что ресурсосберегающие технологии возделывания овса изучаются на фоне длительной минимализации и других различных по уровню интенсивности систем обработки в опытном стационаре кафедры, в четыре ротации севооборота: пар чистый после подсолнечника — озимая пшеница — горох — овёс — гречиха, где солому гороха оставляли на поле.

При этом на фоне 16 различных систем обработки почвы, в т.ч. мелкого рыхления и нулевой обработки при оставлении соломы гороха в поле, изучаются две технологии посева: АУП-18.05 с подрезающими лапками и разбросным посевом и «Бастер» по технологии no-till с рядовым посевом и оставлением соломы в виде мульчи в междурядьях на поверхности почвы.

Цель исследования — разработать ресурсосберегающие технологии обработки почвы и посева, обеспечивающие высокую урожайность за счёт эффективного использования влаги и положительного аллелопатического влияния соломы гороха при снижении затрат труда, ГСМ и себестоимости зерна.

Задачи исследования:

— изучить влияние обработки почвы и технологии посева на накопление и использование влаги;

— определить изменение агрофизических свойств пахотного слоя почвы на различных фонах обработки;

— установить динамику засорённости посевов овса под влиянием различных приёмов обработки и посева;

— установить влияние приёмов обработки почвы и посева на урожайность овса.

Результаты исследований. Изменение агрофизических свойств почвы служит теоретическим обоснованием правомерности применяемых способов и приёмов обработки, но объективные выводы могут быть сделаны лишь в длительных опытах в системе севооборотов, как в наших исследованиях.

Переход на энергосберегающие технологии обработки, особенно на минимальные и нулевые (прямой посев), возможен лишь при хороших агрофизических свойствах почвы, когда равновесная плотность, которую почва приобретает за счёт своей способности к разуплотнению без обработки в течение длительного периода, близка к оптимальной. Причём оптимальная плотность различается по культурам в зависимости от их биологических особенностей [1].

Так, в среднем за три года опытов самым рыхлым пахотный слой 0—30 см был после вспашки — 1,12 г/см3 весной и 1,17 г/см3 в августе перед уборкой овса; при глубоком безотвальном рыхлении соответственно — 1,16 и 1,19; при минимальной обработке — 1,16—1,18 и 1,19—1,20 г/см3; при нулевой (без осенней обработки) — 1,18—1,20 и 1,20—1,22 г/см3 (табл. 1).

В самом нижнем горизонте 20—30 см показатели плотности достигали равновесных величин — на минимальных фонах — 1,23—1,25 г/см3 весной и 1,25—1,27 г/см3 перед уборкой.

Плотность почвы определяет объём твёрдой фазы почвы и общую пористость, которые более удобны для представления сложившихся условий для оптимизации водного и воздушного режимов. По нашим расчётам, крайний верхний предел плотности равен 1,25 г/см3, так как при этом общая пористость составляет 52,1%, что при влажности, равной НВ, когда вода занимает объём 37,5%, обеспечивается объём всех занятых воздухом пор (пористость аэрации) 14,6%, что достаточно для зерновых культур [2].

В соответствии с плотностью изменялись и данные по общей пористости и пористости аэрации, которые не выходили за пределы оптимальных значений весной, когда показатели варьировали соответственно в пределах 54—58%

1. Плотность сложения слоя почвы 0—30 см в посевах овса, средняя за три года

№ варианта Способ основной обработки и её глубина, см Плотность почвы по слоям, г/см3

под горох под овёс после посева перед уборкой

Q—1Q 1Q—lQ lQ-3Q Q-3Q Q-1Q 1Q-lQ lQ-3Q Q-3Q

1 В 25-27 В 23-25 1,Q6 1,1Q 1,19 1,1l 1,Q9 1,19 1,ll 1,1l

5 В 25-27 Б 23-25 1,1l 1,1б 1,ll 1,1б 1,13 1,l1 1,l4 1,19

9 В 25-27 М12-14 1,1Q 1,18 1,l4 1,18 1,1l 1,l3 1,l5 1,2Q

11 М12-14 М12-14 1,Q5 1,18 1,l5 1,1б 1,1Q 1,ll 1,16 1,19

13 В 25-27 Нулевая 1,11 1,lQ 1,lQ 1,18 1,1l 1,l3 1,l5 1,2Q

15 Д 8-10 Нулевая 1,11 1,lQ 1,l3 1,18 1,1l 1,l3 1,25 1,21

16 Д 8-10 Нулевая 1,14 1,l1 1,l4 1,lQ 1,14 1,l5 1,2l 1,22

Примечание (здесь и далее): В — вспашка, Б — безотвальное рыхление стойками СибИМЭ; М — мелкое рыхление «Смарагдом»; Д — дискование БДН-720

ВС

2. Водопотребление в посевах овса, среднее за три года

№ вари- анта Система обработки Запасы влаги в слое 0-100 см, мм Сумма осадков за вегетацию, мм Количество израсходованной влаги, мм Урожайность, ц/га Коэффициент водопотребления, мм/ц

под горох под овёс весной после уборки АУП-18.05 «Бастер» АУП-18.05 «Бастер»

общей продуктивной общей продуктивной

1 В 25-27 В 23-25 358,8 207,1 174,6 22,9 60,3 220,4 16,6 16,9 13,4 13,0

5 В 25-27 Б 23-25 299,5 147,8 157,7 6,0 60,3 178,0 15,6 15,3 11,4 11,6

9 В 25-27 М12-14 396,8 155,1 165,1 10,0 60,3 181,3 15,0 15,2 12,1 11,9

11 М12-14 М12-14 326,6 175,1 171 19,3 60,3 192,0 13,4 12,9 14,3 14,9

13 В 25-27 нулевая 326,0 174,3 160,3 10,1 60,3 200,4 15,0 15,4 13,4 13,0

15 Д 8-10 нулевая 315,5 163,8 172,5 20,8 60,3 176,2 14,5 15,0 12,1 11,7

16 Д 8-10 нулевая 317,2 165,5 196,7 45,0 60,3 156,7 13,7 12,7 11,4 12,3

3. Засорённость посевов овса в период кущения, средняя за три года

Способ и глубина обработки под горох (фактор А) Способ и глубина обработки почвы под овёс (фактор В) Среднее по фактору А

В 23- 25 см Б 23- 25 см М 12- -14 см нулевая однолет. многолет.

однолет. многолет. однолет. многолет. однолет. многолет. однолет. многолет.

В 25-27 см 23,4 1,4 21,4 2,0 34,0 2,0 31,6 2,9 27,6 2,0

Б 23-25 см 34,7 1,5 26,6 4,1 30,5 2,5 42,1 3,0 33,5 2,8

М12-14 см 29,9 1,7 38,5 1,9 28,5 1,46 31,4 1,96 32,0 1,8

Д 8-10 см 38,0 3,4 30,1 4,3 28,9 1,63 48,4 6,4 36,4 3,9

Среднее по фактору В 31,5 2,0 29,2 3,0 30,5 1,9 38,4 3,6 32,4 2,6

4. Урожайность овса в зависимости от способа обработки почвы и способа посева по годам опытов, ц/га

№ системы Способ обработки почвы и глубина, см 2009 2010 2011 В среднем

под горох под овёс АУП-18 «Бастер» АУП-18 «Бастер» АУП-18 «Бастер» АУП-18 «Бастер»

1 В-25-27 В 23-25 29,8 29,6 2,1 3,3 18,0 17,9 16,6 16,9

2 Б 25-27 В 23-25 26,9 28,6 3,0 3,6 20,6 17,8 16,8 16,7

3 М12-14 В 23-25 30,4 27,0 3,1 3,0 18,9 17,9 17,5 16,0

4 Д 8-Ю В 23-25 28,9 27,8 4,7 2,5 17,3 16,7 17,0 15,7

5 В 25-27 Б 23-25 29,9 27,0 1,3 2,9 15,5 16,0 15,6 15,3

6 Б 25-27 Б 23-25 32,0 31,4 2,9 2,9 19,0 18,0 18,0 17,4

7 М12-14 Б 23-25 31,6 29,3 2,7 1,9 18,0 16,7 17,4 16,0

8 Д 8-Ю Б 23-25 30,7 27,3 2,2 1,9 15,6 15,4 16,3 14,9

9 В 25-27 М12-14 27,4 29,0 2,5 1,5 15,0 15,0 15,0 15,2

10 Б 25-27 М12-14 25,0 28,6 1,8 1,6 17,4 15,4 14,7 15,2

11 М12-14 М12-14 22,8 22,3 1,5 1,8 15,9 14,7 13,4 12,9

12 Д 8-Ю М12-14 21,0 23,0 1,8 1,5 13,3 12,7 12,0 12,4

13 В 25-27 нулевая 28,8 29,9 2,3 1,8 13,8 14,6 15,0 15,4

14 Б 25-27 нулевая 29,9 29,8 2,3 1,6 17,4 16,5 16,5 16,0

15 М12-14 нулевая 24,7 24,2 1,5 1,5 17,9 19,2 14,5 15,0

16 Д 8-10 нулевая 23,2 23,3 2,3 1,7 15,5 13,1 13,7 12,7

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

и 19—22%. Перед уборкой общая пористость колебалась от 53% на нулевой обработке до 55% на ежегодной разноглубинной вспашке. То есть в целом по пахотному слою при всех приёмах обработки общая пористость и пористость аэрации соответствовали оптимальным значениям как весной, так и в течение вегетации.

Обработка почвы играет важнейшую роль в регулировании водного режима в почве, оказывая рациональное воздействие на водопроницаемость, влагоёмкость, испаряемость, поверхностный сток и определяя тем самым как накопление, так и расходование влаги.

Наибольшие запасы продуктивной влаги (207,1 мм) в среднем за три года перед посевом овса в метровом слое почвы были на вспашке (табл. 2). Измельчённая солома гороха— предшественника овса, оставшаяся в поле, не была серьёзным фактором ни для накопления влаги, ни для уменьшения её испарения. Это стало одной из причин снижения эффективности безотвальных обработок для накопления влаги. Преимущество вспашки составляло 30—50 мм. Однако непроизводительный расход влаги в течение вегетации был на вспашке более высоким, чем на минимальных фонах. Одним из самых высоких на вспашке был и коэффициент водопотребления — 13,4 мм/ц зерна. На минимальных фонах он уменьшался до 11,4—12,1 мм/ц.

Таким образом, безотвальные способы обработки почвы после гороха, в том числе минимальные, теряют своё преимущество в накоплении влаги в связи с низкой влагонакопительной ролью стерни гороха.

Засорённость посевов является одним из основных факторов снижения урожайности, поэтому обработке почвы принадлежит важнейшая роль в её регулировании. При этом важно не только действие приёма непосредственно под культуру, но и последействие предшествующих в системе севооборота и сам севооборот.

Засорённость овса, благодаря размещению его в третьем поле после пара, была невысокой. Установлена эффективность вспашки против малолетних и особенно многолетних сорняков. Заметное увеличение численности сорняков наблюдалось на фоне предшествующего дискования почвы под горох, где количество как малолетних, так и многолетних сорняков было максимальным — соответственно 38,0 и 3,4 шт./м2 (табл. 3).

В среднем по четырём фонам предшествующих обработок наибольшая численность сорных растений выявлена на нулевой под овёс, а в последействии опять проявилось дискование под горох, где засорённость была максимальной среди всех 16 вариантов.

Таким образом, в зернопаровых севооборотах короткой ротации засорённость многолетними сорняками находится в прямой зависимости от интенсивности основной обработки, а малолетними больше зависит не от непосредственного приёма обработки, а от количества обработок в пару и последействия предшествующих обработок в севообороте.

Урожайность овса по всем 16 изучаемым системам обработки представлена в таблице 4, из которой можно сделать вывод о том, что она уменьшается от вспашки, безотвальных рыхлений до нулевой, то есть прямого посева.

1. При размещении овса после гороха, измельчённую солому которого оставляли на поверхности почвы, безотвальные способы обработки теряли своё преимущество над вспашкой в накоплении влаги в связи с низкой снегозадерживающей способностью стерни.

2. Плотность почвы после гороха благодаря стержневой корневой системе при многократных минимальных обработках не выходила за пределы оптимальных значений для овса.

3. Минимальные способы обработки не повышали засорённость многолетними сорняками, но увеличивали численность многолетних сорных растений, что служило одним из ограничивающих факторов урожайности по сравнению со вспашкой.

4. Наибольшую урожайность овса после гороха обеспечивает вспашка благодаря заделке соломы в почву и её быстрой минерализации, а при прямом посеве наблюдалось снижение на 12,2%.

5. Посев сеялкой «Бастер» по технологии notill обеспечивал преимущество в начале вегетации по полевой всхожести семян на минимальных и нулевых фонах обработки, но в дальнейшем рост и развитие выравнивались с показателями после обработки сеялкой АУП-18.5, и по урожайности они были примерно равны.

Литература

1. Долгов С.И., Модина С.А. О некоторых закономерностях зависимости урожайности сельскохозяйственных культур от плотности почвы // Теоретические вопросы обработки почвы: сб. стат. Вып. 2. Л., 1969. С. 54-64.

2. Казаков Г.И. Дифференциация обработки чернозёмных почв в Среднем Поволжье. Куйбышев, 1990. С. 170.