CC BY
63
ПЛОДОРОДИЕ
DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10403 УДК 631.51: 633.358 (470.32)
Эффективность различных приемов и систем основной обработки почвы в звене севооборота горох - озимая пшеница в условиях юго-востока ЦЧР
В. И. ТУРУСОВ, академик РАН, директор (e-mail: [email protected]) В. М. ГАРМАШОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. отделом (e-mail: [email protected]) Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. В.В. Докучаева, кв. 5, 21, пос. 2 участка Института имени Докучаева, Таловский р-н, Воронежская обл., 397463, Российская Федерация
Исследования проводили в Таловском районе Воронежской области с целью разработки менее затратных приемов обработки почвы, обеспечивающих стабильно высокую урожайность культур с высоким качеством продукции и сохранение почвенного плодородия. Приемы основной обработки почвы не оказывали существенного влияния на содержание доступной влаги в метровом слое. Лишь по нулевой обработке в период всходов гороха отмечали снижение величины этого показателя в слое 0-20 см, а осенью, в период всходов озимой пшеницы, существенное увеличение запасов влаги, по сравнению с обрабатываемой почвой. При отвальной системе обработки почвы установлена наибольшая биологическая активность и лучший азотный режим. При снижении интенсивности и глубины обработки почвы выявлена тенденция ухудшения нитратного режима. Изменения параметров водного и пищевого режимов почвы в зависимости от систем и приемов обработки почвы привели к снижению урожайности гороха по безотвальной и поверхностной обработкам почвы и практически не повлияли на формирование урожайности озимой пшеницы. В варианте прямого сева во все годы исследований отмечали существенное снижение урожайности обеих культур. В среднем за 3 года оно составило при выращивании гороха на фоне естественного плодородия почвы 0,64 т/га (30,6 %), на
фоне с применением удобрений - 1,0 т/ га (42,2 %), озимой пшеницы - соответственно 0,81 т/га (19,2 %) и 1,09 (22,1 %). Наилучшие условия для формирования качественного зерна гороха и озимой пшеницы складывались при системе отвальной обработки почвы в севообороте и непосредственно под озимую пшеницу дискатором на глубину 6-8 см, а также в варианте с прямым посевом, но во втором случае при значительном снижении урожайности культур.
Ключевые слова: озимая пшеница, обработка почвы, прямой сев, чернозем, влажность почвы, пищевой режим, урожайность, качество зерна.
Для цитирования: Турусов В. И., Гар-машов В. М. Эффективность различных приемов и систем основной обработки почвы в звене севооборота горох - озимая пшеница в условиях юго-востока ЦЧР // Земледелие. 2018. № 4. С. 9-14. DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10403.
Несмотря на многочисленные исследования по обработке почвы, проводимые в регионе, проблемы сохранения ее плодородия, ресурсосбережения и адаптивности различных систем обработки почвы к конкретным условиям остаются недостаточно изученными и дискуссионными [1, 2, 3].
Интенсификация и повышение культуры земледелия, с одной стороны, проблемы ресурсо- и энергосбережения - с другой, создают условия для поиска и распространения приемов и систем обработки почвы, которые позволили бы затрачивать на производство урожая сельскохозяйственных культур минимум технологических операций [4, 5, 6].
Результаты исследований и практика показывают, что, как высокая интенсивность, так и чрезмерная минимализация обработки почвы в севообороте приводят к ухудшению агрофизических свойств почвы,вла-
гообеспеченности посевов, снижают уровень минерального питания и в целом плодородия почвы, а также продуктивность культур [1, 7, 8]
Ресурсосбережение должно быть направлено на максимальное использование природно-климатического потенциала и сокращение совокупных затрат при производстве сельскохозяйственной продукции хорошего качества с учетом рационального использования почвенного плодородия.
Исследования проводили с целью разработки менее затратных приемов обработки почвы, обеспечивающих стабильно высокую урожайность культур с высоким качеством продукции и сохранение почвенного плодородия.
Объектом исследований был чернозем обыкновенный средне-гумусный, среднемощный, тяжелосуглинистый, с благоприятными физико-химическими показателями и следующей агрохимической характеристикой слоя почвы 0-30 см: содержание гумуса (по Тюрину в модификации В.Н. Симакова, ГОСТ 2613-91) - 6,48 %, общего азота (по Гинзбургу) - 0,36 %, общего фосфора (по Гинзбургу и Щегловой) - 0,35 %, общего калия (по Ожигову) - 1,85 %, азота гидролизуемого (по Тюрину и Кононовой)- 61,2 мг/кг почвы, сумма поглощенных оснований (ГОСТ 27821-88) - 66,4 мг/кг почвы, рН солевой вытяжки - 6,99 %, гидролитическая кислотность - 0,57 мг-экв/100 г почвы. Обработку экспериментальных данных осуществляли дисперсионным метод математического анализа по Б.А. Доспехову с использованием программном обеспечения ПК.
В опыте изучали различные системы обработки почвы в севообороте. В статье проанализированы результаты исследований, выполненных в звене севооборота горох - озимая пшеница. Схема стационарного опыта включала следующие варианты: отвальная обработка на глубину ы 20-22 см (вспашка на 20-22 см под е горох, дисковая на 6-8 см под ози- л мую пшеницу) - контроль; глубокая д отвальная (вспашка на 25-27 см л под горох и дисковая на 6-8 см под е озимую пшеницу); мелкая отвальная 2 (вспашка на 14-16 см под горох и 4 дисковая на 6-8 см под озимую пше- м ницу); мелкая безотвальная (без- ° отвальная обработка на 14-16 см 8
под горох и КПЭ-3,8 на 6-8 см под озимую пшеницу); комбинированная отвально-безотвальная в севообороте (вспашка на 20-22 см под горох и КПЭ-3,8 на 6-8 см под озимую пшеницу); отвальная разноглубинная в севообороте, под озимую дисковая на 6-8 см, безотвальная разноглубинная система обработки почвы в севообороте(безотвальная на 20-22 см под горох и КПЭ-3,8 на 6-8 см под озимую пшеницу); минимальная система обработки почвы в севообороте (безотвальная на 6-8 см КПЭ-3,8 под обе культуры); нулевая обработка почвы по технологии No-till (под обе культуры); залежь.
Системы обработки почвы изучали на удобренном и неудобренном фонах. Норма внесения удобрений NPK по 60 кг/га под все культуры севооборота. Гербициды применяли на всех культурах севооборота. Системы обработки почвы во всех вариантах кроме прямого посева (без обработки), наряду с основной обработкой, включали приемы до и после посевной обработок, рекомендованные в зоне. В вариантах с прямым посевом после уборки предшественника применяли гербицид Торнадо 500, ВР с нормой внесения 2,5 л/га.
Опыт заложен в трехкратной по-вторности. Размещение повторений и делянок систематическое. Схема опыта построена по методу расщепленных делянок. Делянки первого порядка (обработка почвы) - 65 х 6 м, площадь 390 м2. Делянки второго порядка (удобрение) - 25 х 6, площадь 150 м2. Учетная площадь делянки - 80 м2 (20 м х 4 м).
Приемы и системы обработки почвы изучали в зернопропашном севообороте со следующим чередованием культур: горох - озимая пшеница (пожнивно посев горчицы) -кукуруза на зерно - ячмень - однолетние травы - озимая пшеница -подсолнечник - ячмень. Стационар заложен тремя полями севооборота. В опыте высевали горох Дударь (норма 1,2 млн всхожих зерен на 1 га), озимую пшеницу Черноземка 115 (5,0 млн всхожих зерен на 1 га). Наблюдения, анализы и учеты проводили согласно действующим методикам, принятым в полевых и лабораторных исследованиях по земледелию [9, 10, 11]. Работу с каждой культурой осуществляли в 5? течение 3 лет.
° Агрометеорологические условия ст в годы исследований были кон-^ трастными в течение вегетации, а в о среднем за вегетационный период в | основном близкими к типичным для юго-востока ЦЧЗ. В 2014 г. на фоне ® хороших весенних запасов влаги ГТК S в мае составил - 0,99, в июне - 2,48, в $ июле - 0,06, в августе - 0,74. Вегета-
Рисунок. Плотность почвы под озимой пшеницей в слое 0-30 см при различных приемах и системах основной обработки в среднем за вегетационный период (2015-2017 гг.): — отвальная на 20-2с см; —— отвальная на 14-16 см; —Ь— — безотвальная на 14-16 см; —— поверхностная на 6-8 см; —ж— — нулевая; —— залежь.
ционный период 2015 г был влажным и теплым (ГТК в мае - 1,1, в июне - 2,6, в июле - 1,2), в 2016 г - засушливым во второй половине вегетации (ГТК за май - 1,2, за июнь - 1,4, в июле - 0,3), что негативно сказалось на наливе зерна. Весьма благоприятным по температурному режиму и влагообеспе-ченности для озимой пшеницы был 2017 г (ГТК в мае - 1,5, в июне - 1,1, в июле - 0,9), что положительно отразилось на урожайности культуры.
Физические свойства - основа формирования плодородия почвы, они определяют весь комплекс физических, водных, воздушных, температурных и биологических процессов, что сказывается на мобилизации питательных веществ, их доступности и использовании растениями. Определение плотности сложения чернозема обыкновенного при различных способах обработки почвы под горох показало, что во всех вариантах, в течение вегетационного периода в слое почвы 0-40 см она находилась в пределах оптимальных значений 1,0-1,2 г/см3 [14, 15]. В начале вегетации величина этого показателя составляла 0,98-1,06 г/ см3, в середине - 1,03-1,08, в конце вегетации - 1,02-1,07 г/см3.
Уменьшение глубины и интенсивности основной обработки чернозема обыкновенного вызывало проявление четкой тенденции к увеличению плотности сложения. При поверхностной и нулевой обработках в слое 0-40 см в период цветения гороха она составляла 1,06 и 1,08 г/см3, в период созревания - 1,07 и 1,05 г/см3, тогда как по вспашке - 1,03 и 1,02 г/см3 соответственно.
Наименьшую плотность сложения почвы в слое 0-30 см во все периоды вегетации отмечали при вспашке на глубину 20-22 см - 1,06 г/см3.
Плотность чернозема обыкновенного под озимой пшеницей при всех приемах и системах основной обработки во все сроки определения, во всех изучаемых слоях изменялась незначительно и в течение вегетационного периода находилась в диапазоне оптимальных значений для озимых зерновых культур - 1,00-1,20 г/см3 [12, 13, 14] . На залежи плотность сложения в слое 0-30 см была ниже и составляла 0,96 г/см3 (см. рисунок).
В почвенно-климатических условиях региона с недостаточным есте-
1. Содержание доступной влаги в почве под горохом при различных способах основной обработки чернозема обыкновенного (2014-2016 гг.), мм
Слой почвы, см Вспашка на 2022 см Вспашка на 25-27 см Вспашка на 14-16 см Чизеле-вание на 14-16 см Поверхностная, КПЭ-3,8 на 6-8 см Нулевая НСР05 Залежь
В начале весенних полевых работ
0-10 15,2 15,0 15,1 16,1 14,9 15,4 3,0 19,1
0-20 33,4 32,3 32,8 35,2 31,4 31,6 6,3 36,3
0-100 201,4 189,0 183,5 208,3 176,3 178,8 18,4 191,5
Всходы
0-10 12,8 12,1 12,2 11,3 12,4 11,7 2,8 13,0
0-20 29,1 29,2 24,7 24,6 26,4 23,2 5,7 26,2
0-100 177,7 184,2 176,2 186,6 172,8 182,8 24,4 164,8
Цветение
0-10 5,8 4,3 3,8 4,2 6,3 5,1 3,0 10,1
0-20 12,2 12,4 8,3 10,6 13,7 11,4 5,0 21,7
0-100 105,4 83,4 87,2 96,0 98,3 100,3 23,2 142,2
Созревание
0-10 5,8 5,3 4,1 4,4 5,3 3,9 2,0 11,5
0-20 11,6 10,2 9,3 9,4 10,9 9,2 3,9 21,5
0-100 59,0 60,2 46,2 46,2 45,5 59,0 34,0 114,5
2. Содержание доступной влаги в почве под озимой пшеницей при различных системах основной обработки (среднее за 2015-2017 гг.), мм
Слой почвы, см Отвальная (под Безотвальная Поверхност-
Фаза развития пшеницу дисковая на 6-8 (под пшеницу КПЭ-3,8 ная (под пшеницу КПЭ-3,8 Нулевая НСР05
см, контроль) на 6-8 см) на 6-8 см)
Всходы 0-10 1,4 1,3 1,4 3,5 1,0
0-20 4,9 4,7 2,3 8,7 1,1
0-100 56,1 48,0 51,1 71,8 15,5
Кущение 0-10 14,1 14,0 13,6 14,5 3,4
0-20 30,1 28,2 28,5 29,5 6,7
0-100 181,1 177,9 182,6 178,6 10,4
Цветение 0-10 9,1 7,1 7,6 5,9 2,1
0-20 18,1 16,5 14,8 10,9 4,2
0-100 111,4 113,8 118,2 112,1 13,2
Созревание 0-10 3,4 2,6 2,5 4,5 2,4
0-20 8,1 7,3 6,8 10,7 4,5
0-100 63,4 56,8 67,9 71,3 18,4
ственным увлажнением влажность почвы зачастую служит лимитирующим фактором для получения высоких урожаев и эффективного использования плодородия почвы и средств интенсификации [7].
Наибольшее накопление осенне-весенних осадков - 201,4 и 208,3 мм в метровом слое - отмечали по вспашке на глубину 20-22 см и чизелеванию на 14-16 см (табл.
1). Увеличение глубины отвальной обработки до 25-27 см не способствовало существенному улучшению физических свойств и фильтрационной способности чернозема обыкновенного, так же как и уменьшение глубины обработки до 14-16 см. Поверхностная и нулевая обработки несколько ухудшали условия фильтрации осенне-весенних осадков. Запас влаги при обработке КПЭ-3,8 на 6-8 см был минимальным в опыте - 176,3 мм, по нулевой он был равен 178,8 мм при НСР05=18,4 мм. На залежи запасы продуктивной влаги в этот период составляли 191,5 мм. Так же не было существенных различий между запасами влаги по разным обработкам и в пахотном (0-20 см) слое почвы. Они варьировали в пределах от 35,2 мм при мелкой безотвальной обработке почвы до 31,4 мм при поверхностной обработке, содержание влаги на залежи составляло 36,3 мм.
Различные приемы основной обработки почвы не оказывали существенного влияния на содержание доступной влаги в метровом слое и в течение вегетационного периода. Лишь по нулевой обработке в период всходов гороха отмечали некоторое снижение величины этого показателя в 0-20 и 0-50 см слоях.
Наибольшие запасы влаги в пахотном слое почвы осенью в период всходов озимых (8,7 мм) отмечали при нулевой обработке почвы (табл.
2). При этом приемы обработки почвы не оказывали существенного влияния на содержание доступной влаги в метровом слое, но тенденция
к его увеличению при прямом посеве сохранялась.
В начале весенней вегетации и в период созревания озимой пшеницы запасы доступной влаги не зависели от изучаемых систем обработки почвы. В фазе цветения растений ее содержание в метровом слое также различалось незначительно и варьировало на уровне 111,4-118,2 мм. Однако в пахотном слое (0-20 см) при
культур, в равной мере регулируют активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов [14, 15, 16].
Наибольшую биологическую активность почвы в слое 0-40 см в среднем за вегетационный период гороха отмечали при вспашке на глубину 14-16 см и 20-22 см, она составила 24,3 % и 21,5 % соответственно (табл. 3).
Мелкая безотвальная обработка почвы и чизелевание на 14-16 см, снижали интенсивность разложения клетчатки, особенно в слоях 20-30 и 30-40 см. Минимальную в опыте биологическую активность почвы отмечали при поверхностной обработке КПЭ-3,8 на глубину 6-8 см, как в целом в слое 0-40 см, в котором разложение клетчатки составило 13,4 %, так и по изучаемым 0-10 см прослойкам. При нулевой обработке почвы интенсивность разложения клетчатки находилась на уровне почвы залежи. Уменьшение глубины отвальной обработки почвы до 1416 см не снижало биологической активности почвы, по сравнению со вспашкой на 20-22 см.
нулевой обработке почвы отмечено
3. Интенсивность разложения клетчатки при различных способах и глубине основной обработки почвы под горох в среднем за вегетационный период (2014-2016 гг.), %
Слой по- Вспашка на Вспашка на Безотвальная Поверхност- Нуле- За-
чвы, см 20-22 см (к) 14-16 см на 14-16 см ная на 6-8 см вая лежь
0-10 25,2 24,7 28,4 20,8 25,9 23,0
10-20 22,6 28,6 25,1 14,3 18,9 16,9
20-30 19,1 21,4 16,8 7,5 9,1 14,3
30-40 19,2 22,3 12,8 11,0 12,5 16,4
0-40 21,5 24,3 20,8 13,4 16,6 17,7
существенное снижение запасов влаги на 7,2 мм, по сравнению с контролем (отвальная система обработки почвы в севообороте, под озимые обработка дискатором на глубину 6-8 см), и на 5,6 мм, по сравнению с безотвальной обработкой почвы.
Биологическая активность, определяемая по интенсивности разложения клетчатки, наиболее точно отражает комплекс условий, влияющих на растение, и может служить достаточно объективным показателем плодородия почвы, поскольку факторы, от которых зависят размеры урожая сельскохозяйственных
Наибольшую биологическую активность почвы, в среднем в течение вегетации озимой пшеницы, как в слое 0-20 см, так и в слое 0-40 см так же отмечали при отвальной системе обработки почвы в севообороте и дисковой обработке на глубину 6-8 см непосредственно под озимую пшеницу, при которой убыль льняного полотна составила 65,4 % и 62,8 % соответственно (табл. 4). Применение поверхностной и нулевой обработок привело к снижению актуальной биологической активности почвы. В слое 0-20 см интенсивность разложения льняного полотна
4. Разложение льняного полотна и синтез аминокислот при различных приемах обработки почвы под озимую пшеницу в 2015-2016 гг.
Слой почвы, см Вариант опыта
отвальная на 14-16 см, поверхностная КПЭ-3,8
под пшеницу - диско- на 6-8 см, под пшени- нулевая залежь
вая на 6-8 см цу - КПЭ-3,8 на 6-8 см
Разложение полотна, %
0-10 64,4 47,6 51,0 36,1
10-20 66,3 26,8 35,1 20,4
0-20 65,4 37,2 43,1 28,2
0-40 62,8 36,5 36,1 30,3
Синтез аминокислот, %
0-10 0,384 0,268 0,361 0,358
10-20 0,481 0,252 0,354 0,254
0-20 0,432 0,260 0,358 0,306
0-40 0,494 0,264 0,304 0,312
(О Ф
Ш, ь
Ф
д
ф
ь
Ф
-Ь О 00
уменьшилась на 28,2 и 22,3%, в слое 0-40 см - на 26,3% и 26,7%. На залежи биологическая активность почвы была минимальной в опыте, и в слое 0-20 см составляла 28,2 %, в слое 0-40 см - 30,3 %.
Аналогично интенсивности разложения льняного полотна, в зависимости от приемов обработки почвы протекали процессы синтеза аминокислот. Максимальное их накопление в поле под озимой пшеницей отмечали при отвальной системе обработки почвы в севообороте - 0,494 ед. опт. плот. в слое 0-40 см. Применение поверхностной и нулевой обработок приводило к снижению интенсивности синтеза аминокислот на 45,6 % и 38,5 % соответственно. Интенсивность синтеза аминокислот в почве залежи находилась на уровне варианта с нулевой обработкой, и в слое 0-20 см составляла 0,306 ед. опт. плотности, в слое 0-40 см - 0,312 ед. опт. плотности (см. табл. 4).
Исследованиями по изучению питательного режима чернозема обыкновенного под горохом установлено, что наибольшая концентрация нитратного азота в почве достигается
5. Содержание элементов минерального питания в слое почвы 0-40 см
под горохом при различных способах основной обработки почвы в среднем за вегетационный период (2014-2016 гг.)
Способ и глубина обработки почвы
Показатель отвальная безот- поверх-
на 20-22 см на 25-27 см на 14-16 см вальная на 14-16 см ностная на 6-8 см нулевая
№3* 11,0 без применения удобрений 10,0 10,1 9,9 9,7 10,7
Р2О5** К2О** 11,3 12,0 10,8 12,2 11,2 11,9
8,1 7,3 7,3 7,1 6,9 7,9
на фоне
МО3 12,9 12,6 13,0 11,5 11,7 10,3
Р2О5 К2О 13,0 11,8 12,1 12,3 13,4 11,8
9,4 8,2 8,8 9,0 9,4 8,3
* мг/кг абсолютно сухой почвы, **мг/100 г абсолютно сухой почвы
при вспашке на глубину 20-22 см. В этом варианте его содержание в течение вегетационного периода в слое 0-40 см находилось в пределах от 15,8 мг/кг абс. сухой почвы в начале вегетационного периода до 12,2 мг/кг абс. сухой почвы в конце вегетации, при средневегетационном содержании - 11,0 мг/кг абс. сухой почвы (табл. 5).
Увеличение глубины отвальной обработки почвы до 25-27 см, так же, как и уменьшение до 14-16 см, 5? снижало средневегетационное со° держание нитратного азота в почве ст на 9,1 и 8,2 % соответственно. ^ Мелкая безотвальная, поверх-о ностная и нулевая обработки также | вызывали сокращение средневеге-тационного содержания нитратного ® азота в 0-40 см слое почвы до 9,9, 9,7 5 и 10,7 мг/кг абс. сухой почвы, или на $ 10,0, 11,8 и 12,7 %, что обусловлено
сосредоточением основной массы свежего органического вещества растительных остатков в этих вариантах в верхнем слое почвы, часто с дефицитом влаги для благоприятного развития микробиологических процессов и отсутствием поступления их в более глубокие и лучше увлажненные слои.
Минимальные различия в средне-вегетационном содержании нитратного азота в слое почвы 0-40 см при нулевой обработке и вспашке связаны с незначительной густотой растений гороха в варианте с нулевой обработкой.
Применение минеральных удобрений в дозе ^0Р60К60 увеличивало содержание нитратного азота в слое почвы 0-40 см независимо от обработки на 1,8 мг/кг абс. сухой почвы. При этом максимальная в опыте величина этого показателя на фоне с применением удобрений отмечена при вспашке на глубину 14-16 см и 20-22 см, когда вносимые гранулы удобрений смешиваются с обрабатываемым слоем и равномерно распределяются в нем - 13,0 и 12,9 мг/кг абс. сухой почвы соответственно.
Мелкая безотвальная, поверхностная и нулевая обработки вызывали проявление устойчивой тенденции снижения содержания нитратного азота.
Определение обеспеченности подвижным фосфором и калием в течение вегетационного периода при
краткосрочном применении различных приемов основной обработки почвы показало отсутствие существенных и закономерных различий, как по срокам определения, так и в среднем за вегетационный период.
Применение минеральных удобрений в дозе ^0Р60К60 увеличивало содержание подвижного калия в слое почвы 0-40 см, независимо от обработки, на 1,4 мг/100 г абс. сухой почвы. Максимальная в опыте величина этого показателя на фоне с применением удобрений (9,4 мг/100 г абс. сухой почвы) отмечена при вспашке на глубину 20-22 см и поверхностной обработке.
Обеспеченность подвижным фосфором на удобренном фоне в слое почвы 0-40 см независимо от обработки было выше, чем на неудо-бреном, на 0,8 мг/100 г абс. сухой почвы. Наибольшее его содержание отмечали при вспашке на глубину 2022 см и поверхностной обработке почвы - 13,0 и 13,4 мг/100 г абс. сухой почвы соответственно.
Различные системы обработки почвы в севообороте не оказывали существенного влияния на средневегетационное содержание нитратного азота в почве под озимой пшеницей (табл. 6). В слое 0-20 см при отвальной и безотвальной системах на естественном фоне плодородия оно составляло 6,4 мг/ кг, при улучшении условий минерального питания - 7,0 мг/кг почвы. Использование поверхностной и нулевой систем обработки приводило к снижению обеспеченности почвы нитратными формами азота без внесения удобрений на 1,0 и 0,1 мг/кг почвы, или на 15,6 и 1,6 % соответственно, при их использовании - на 0,8 и 0,4 мг/кг почвы, или на 11,4 и 5,7 %, по сравнению с контрольным вариантом.
Средневегетационное содержание подвижного фосфора в слое 0-20 см на фоне естественного плодородия почвы было несколько выше, чем в контроле, при поверхностной и нулевой обработках почвы на 1,5
6. Пищевой режим в слое 0-20 см под посевами озимой пшеницы при различных приемах основной обработки почвы в среднем за вегетационный период (среднее за 2015-2017 гг.)
Фон удобренности Отвальная (под пшеницу дисковая на 6-8 см, контроль) Безотвальная (под пшеницу КПЭ-3,8 на 6-8 см) Поверхностная (под пшеницу КПЭ-3,8 на 6-8 см) Нулевая
N0., мг/кг почвы
Без удобрений 6,4 6,4 5,4 6,3
N Р К 60 60 60 7,0 7,0 6,2 6,6
Р0О_, мг/100 г почвы
Без удобрений 13,3 14,4 14,8 16,1
N Р К 60 60 60 15,9 16,7 16,0 17,9
Без удобрений N Р К 60 60 60 К2О, мг/100 г почвы 8,5 8,8 11,1 9,9 7,9 7,9 8,7 8,3
и 2,8 мг/100 г абс. сухой почвы, или на 11,3 % и 26,3 % и составляло 14,8 и 16,1 мг/100 г сухой почвы соответственно, при величине этого показателя в контроле - 13,3 мг/100 г почвы. Аналогичная закономерность прослеживалась при использовании удобрений.
Содержание подвижного калия в почве имело тенденцию к снижению при минимализации обработки почвы, наименьшая величина этого показателя отмечена на фоне естественного плодородия при поверхностной системе обработки - на 0,6 мг/100 г почвы, или на 7,1 % ниже, чем в контроле. При использовании удобрений максимальное в опыте содержание К2О наблюдали при отвальной системе обработки почвы - 11,1 мг/100 г почвы. Поверхностная и нулевая обработки почвы приводили к снижению содержания обменного калия в черноземе обыкновенном под озимой пшеницей на 3,2 и 2,8 мг/100 г почвы, или на 28,8 и 25,2 %, по сравнению с контролем.
В среднем за 3 года исследований наибольшая урожайность гороха, независимо от фона удобренности (главный эффект), отмечена по отвальной обработке почвы (вспашка на глубину 14-16 - 25-27 см) и составила 2,17-2,26 т/га (табл. 7). Мелкая безотвальная и поверхностная обработка почвы под горох приводили к снижению сбора семян культуры на 0,24-0,33 т/га (НСР05=0,22). Минимальная в опыте урожайность гороха установлена по нулевой обработке почвы - 1,41 т/га независимо от фона удобренности.
Уменьшение глубины обработки почвы в отвальной системе (вспашка на глубину 14-16 см) приводило к наименьшему снижению урожайности гороха - на 0,06 т/га независимо от фона удобренности, по сравнению с контролем.
Наибольшая прибавка от применения минеральных удобрений под горох отмечена по вспашке на глубину 20-22 см - 0,28 т/га. Безотвальная, поверхностная и нулевая обработки почвы приводили к снижению эффективности использования минеральных удобрений: увеличение урожайности гороха, по сравнению с неудобренным фоном, составило 0,08-0,22 т/га.
Углубление пахотного слоя до 2527 см, как и уменьшение глубины обработки до 14-16 см, также несколько снижало эффективность применения минеральных удобрений. Прибавка урожайности гороха в этих вариантах составила 0,22 и 0,10 т/га соответственно.
Качественные показатели семян гороха мало различались по изучаемым обработкам почвы. Содержание белка в них на неудобренном фоне находилось в пределах - 22,4-21,7 % на фоне с применением удобрений - 22,9-22,0 %. Наибольшая величина этого показателя на фоне естественного плодородия почвы отмечена при вспашке на глубину 20-22 см и поверхностной обработке, на удобренном фоне - при мелкой отвальной обработке на глубину 14-16 см и поверхностной обработке на 6-8 см. Наименьшее - при глубокой вспашке и безотвальной мелкой обработке почвы - 21,7 и 21,8 % на фоне без удобрений.
7. Урожайность и качество зерна гороха (2014-2016 гг.) и озимой пшеницы (2015-2017 гг.) при различных приемах и системах основной обработки почвы в севообороте
Система обработки и глубина (фактор А) Фон* Горох Озимая пшеница
урожайность, т/га белок, % урожайность, т/га белок, %
Отвальная на 20-22 см, под озимую а 2,09 22,4 4,21 13,5
дисковая на 6-8 см (контроль) б 2,37 22,5 4,92 14,7
Отвальная на 25-27 см, под озимую а 2,15 21,7 4,48 13,3
дисковая на 6-8 см б 2,37 22,3 5,09 14,6
Отвальная на 14-16 см, под озимую а 2,12 21,9 4,34 13,2
дисковая на 6-8 см б 2,22 22,9 4,90 14,5
Безотвальная на 14-16 см, под ози- а 1,88 21,8 4,26 12,8
мую КПЭ-3,8 на 6-8 см б 2,10 22,0 5,34 13,6
Комбинированная в севообороте, под а 1,99 22,1 4,47 13,6
озимую КПЭ-3,8 на 6-8 см б 2,25 22,3 5,06 14,2
Отвальная разноглубинная в севообо- а 2,12 22,2 4,48 12,6
роте, под озимую дисковая на 6-8 см б 2,29 22,1 5,06 13,8
Безотвальная разноглубинная, под а 1,87 22,2 4,34 12,8
озимую КПЭ-3,8 на 6-8 см б 1,94 22,5 5,10 13,6
Поверхностная на 6-8 см, под озимую а 1,88 22,4 4,36 13,0
КПЭ-3,8 на 6-8 см. б 2,02 22,9 5,32 14,7
Нулевая а 1,45 22,0 3,40 13,5
б 1,37 22,8 3,83 15,6
НСР05 частный эффект 0,31 1,0 0,40 1,0
Обработка главный эффект 0,22 0,7 0,28 0,7
НСР05 частный эффект 0,21 1,4 0,78 0,9
Удобрение главный эффект 0,07 0,5 0,26 0,3
! - без удобрений; б - Nf¡0Pf¡0Kf¡c
В почвенно-климатических условиях юго-востока ЦЧЗ наибольшая урожайность гороха и эффективность применяемых удобрений отмечена при вспашке на глубину от 14-16 см до 25-27 см, когда при основной обработке гранулы минеральных удобрений заделываются в почву и равномерно распределяются в толще обрабатываемого слоя.
Безотвальные приемы, поверхностная и нулевая обработки почвы, обеспечивающие поверхностное сосредоточение используемых минеральных удобрений, снижают эффективность их применения.
Во влажные годы эффективность минеральных удобрений мало изменяется в зависимости от способа обработки почвы.
Различные приемы поверхностной обработки в разных системах обработки почвы в севообороте не оказали значительного влияния на урожайность озимой пшеницы, но повлияли на качество зерна. Его сбор на фоне без удобрений находился в пределах 4,21-4,48 т/га при НСР05=0,40 т/га, в вариантах с применением удобрений под основную обработку - 4,90-5,34 т/га при НСР05=0,78 т/га (см. табл. 7). Только использование нулевой обработки почвы привело к существенному снижению урожайности пшеницы до 3,40 т/га на фоне естественного плодородия почвы и 3,83 т/га при внесении удобрений, что меньше, чем в контрольном варианте, соответственно на 0,81 т/га, или 19,2 % и 1,09 т/га, или 22,1 %.
Наибольшее содержание белка и клейковины установлено в зерне, выращенном на фоне отвальной системы и нулевой обработки почвы, в последнем случае при существенном снижении урожайности пшеницы. Кроме того, в этих же вариантах отмечены хорошие показатели индекса деформации клейковины.
При безотвальной и поверхностной системах обработки почвы в севообороте, а непосредственно под озимую пшеницу КПЭ-3,8 на глубину 6-8 см, содержание белка и клейковины в зерне было ниже, чем в контрольном варианте (13,5 и 26,3 % соответственно): белка -на 0,7 и 0,5 %, клейковины - на 2,5 и 1,4 %.
Статистической обработкой установлена прямая тесная корреляционная связь между урожайностью озимой пшеницы и содержанием нитратного азота в слое почвы 010 см в период кущения г= +0,92, что указывает на важность весенней подкормки, а также обратная связь с содержанием нитратного азота в слое 0-40 см (г= - 0,76) в период
и
ф
з
ь
ф
д
ф
ь
ф
-Ь О 00
колошения, в слоях 0-20 см (г= -0,55) и 0-10 см (г= - 0,85) в период созревания.
Содержание белка в зерне озимой пшеницы имело прямую связь с содержанием нитратного азота в слое почвы 0-10 см в период созревания и обратную корреляционную зависимость с содержанием нитратного азота в слое 0-20 см в период колошения г= - 0,46, что свидетельствует о важности поддержания нитратного режима почвы для получения качественного зерна.
Применение удобрений несколько уменьшало различия в урожайности, содержании белка и клейковины в зерне пшеницы, выращенном при разных приемах обработки почвы, но установленные на фоне без удобрений закономерности по качеству зерна сохранялась.
Таким образом, в почвенно-климатических условиях юго-востока ЦЧЗ лучшие результаты при выращивании озимой пшеницы по непаровым предшественникам в звене зернопропашного севооборота «горох - озимая пшеница» обеспечивает отвальная система обработки почвы в севообороте с применением непосредственно под культуру дисковой обработки на глубину 6-8 см. На фоне внесения удобрений приемы обработки почвы оказывают меньшее влияние на продуктивность озимой пшеницы.
В целом краткосрочное использование мелких отвальных и безотвальных приемов поверхностной и нулевая обработки почвы в почвенно-климатических условиях ЦЧР не ведет к существенному ухудшению водного режима чернозема обыкновенного. Наибольшая микробиологическая активность почвы достигается при отвальной разноглубинной системе обработки в севообороте и дисковании на глубину 6-8 см непосредственно под озимую пшеницу.
Краткосрочное применение поверхностной и нулевой обработок под озимую пшеницу не привело к дифференциации пахотного слоя по биологической активности почвы.
В почвенно-климатических условиях юго-востока ЦЧЗ в полевых севооборотах обработка почвы должна быть дифференцированной 5? и строиться с учетом ландшафтных о условий и агроэкологических трест бований культур, под которые она ^ проводится. В звене севооборота о «горох - озимая пшеница» под горох | целесообразно проводить вспашку на глубину 20-22 см или 14-16 см, ® под озимую пшеницу после горо-5 ха - дисковую обработку на глубину $ 6-8 см.
Литература.
1. Эффективность основной обработки почвы под сахарную свеклу в ЦЧЗ / О. К. Боронтов, П. А. Косякин, М. Н. Елфимов и др. // Земледелие. 2013. № 4. С. 20-23.
2. Трофимова Т. А. Обработка черноземов: анализ и перспективы развития. Германия: LAPLAMBERT, 2014. 311 с.
3. Котлярова Е. Г., Лубенцов С. М. Экономическая и энергетическая эффективность возделывания гороха на зерно // Земледелие. 2013. № 8. С. 34-35.
4. Методические подходы к прогнозированию научно-технологического развития отрасли растениеводства / Е.В. Рудой, С.В. Рюмкин, М.С. Петухова и др.// Достижения науки и техники АПК. 2017. № 10. С. 8-17.
5. Турусов В.И., Романцов Ю.Ф., Пшеничный В.А. Энерго-ресурсосберегающая технология возделывания пропашных культур и техническое средство ее обеспечения // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 4. С. 78-80.
6. Докин Б.Д., Мартынова В.Л., Ёлкин О.В. Обоснование технологического и технического обеспечения производства продукции растениеводства в Сибири // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 3. С. 39-40.
7. Гармашов В. М. Эффективность средств интенсификации при различных способах основной обработки почвы // Вопросы образования и науки: теоретический и методический аспекты. Сборник трудов по материалам Международной научно-практической конференции. 31 мая 2014 года Ч. 9. Тамбов: ООО "Консалтинговая компания Юком, 2014. С. 27-29.
8. Loss and Recovery of Soil Organic Carbon and Nitrogen in a Semiarid Agroecosystem / J. B. Notron, J. Eusebleus, M. Notron, etc. // Soil Organic Society of America Journal. 2012. № 76 (2). Pp. 505-514.
9. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. Изд. 5-е доп. и перераб. М.: Агро-промиздат, 1985. 351 с.
10. Доспехов Б. А., Васильев И. П., Туликов А. М. Практикум по земледелию. Изд. 2-е доп. и перераб. М.: Агропромиз-дат, 1987. 383 с.
11. Вадюнина А. Ф., Корчагина З. А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
12. Медведев В. В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов. М.: Агропромиздат. 1988. 158 с.
13. Сидоров М. И., Зезюков Н. И. Земледелие на черноземах. Воронеж: ВГУ, 1992. 184 с.
14. Дедов А. В., Трофимова Т. А., Сели-щев Д. А. Приемы основной обработки как факторы оптимизации агрофизических свойств почвы // Вестник Воронежского государственного университета. 2015. № 1. (44) С. 24-29.
15. Мишустин Е. Н., Петрова А. Н. Образование свободных аминокислот на разлагающейся в почве целлюлозе // Микробиология. 1963. Вып. 35 (3). С. 491-502.
16. Хазиев Ф. Х. Ферментативная активность почв. М.: Наука, 1986. 176 с.
Efficiency of Different Methods and Systems of Tillage in Crop Rotation Section "Pea - Winter Wheat" under Conditions of the Southeast of the Central Chernozem Zone
V. I. Turusov, V. M. Garmashov
V. V. Dokuchaev Research Institute of Agriculture of the Central Black-Earth Zone, kv. 5, 81, pos. 2 uchastka Instituta imeni Dokuchaeva, Talovskii r-n, Voronezhskaya obl., 397463, Russian Federation
Abstract. The studies were carried out in Talovsky district, Voronezh region in order to develop less expensive soil cultivation methods that ensure consistently high yields of crops with high-quality products and maintenance of soil fertility. The methods of tillage did not affect significantly moisture content in a one-meter layer. Only in the case of zero processing, during the period of pea germination the value of this indicator decreased in the 0-20 cm layer, and in autumn, during the winter wheat germination period, there was a significant increase in the moisture reserves, compared to the cultivated soil. The greatest biological activity and the best nitrogen regime were observed in a mold-board soil treatment system. With a decrease in the intensity and depth of soil treatment, the tendency of nitrate regime deterioration was revealed. The changes in the indices of the water and food regimes of the soil, depending on the systems and methods of soil cultivation, led to a decrease in the yield of pea, cultivated by nonmoldboard and surface tillage of the soil, and practically did not affect the productivity of winter wheat. In the option of direct sowing, a significant reduction in the yield of both crops was noted during all the years of the research. On average, for three years, it amounted to 0.64 t/ha (30.6%) for pea cultivation against the background of natural fertility, 1.0 t/ha (42.2%) against the background with fertilizers, while for winter wheat it was 0.81 t/ha (19.2%) and 1.09 t/ ha (22.1%), correspondingly. The best conditions for the formation of high-quality grains of pea and winter wheat were formed under a system of moldboard soil cultivation in the crop rotation and disking at 6-8 cm directly under winter wheat and direct seeding, but in the second case, it was a significant decrease in crop yields.
Keywords: winter wheat; tillage; direct sowing; soil; soil moisture; nutrition regime; yield; grain quality.
Author Details: V. I. Turusov, member of the RAS, director (e-mail: niish [email protected]); V. M. Garmashov, Cand. Sc. (Agr.), head of division (e-mail:garmashov. 63@mail. ru).
For citation: Turusov V. I., Garmashov V. M. Efficiency of Different Methods and Systems of Tillage in Crop Rotation Section "Pea - Winter Wheat" under Conditions of the Southeast of the Central Chernozem Zone. Zemledelije. 2018. No. 4. Pp. 9-14 (in Russ.). DOI: 10.24411/0044-3913-2018-10403.
