CC BY
118
ОБРАБОТКА ПОЧВЫ
УДК 631 .SI :631,44S.41(1-92S.116)
Перспективы технологии No-till в Сибири
А.Н. ВЛАСЕНКО, академик РАСХН Н.Г. ВЛАСЕНКО, член-корреспондент РАСХН Н.А. КОРОТКИХ, кандидат сельскохозяйственных наук Сибирский НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства E-mail: [email protected]
Показаны возможности дальнейшего совершенствования минимизации обработок почвы и переход к прямому посеву в системе No-till в условиях Сибири. Инновационная технология No-till запускает процессы почвообразования, соответствующие естественным, и служит основой для воспроизводства плодородия старопахотных черноземов. Урожайность зерна яровой пшеницы по технологии No-till в сравнении с технологией на основе глубокого рыхления была равной или несколько выше.
Ключевые слова: экологизация земледелия, технология No-till, плодородие почвы, фитосанитарная ситуация, урожайность.
В последние годы во многих странах резко возросли площади культур, возделываемых по технологии No-till, основанной на прямом посеве по стерне, без каких-либо механических обработок почвы. В России немало примеров эффективного освоения этой технологии. В частности, в Новосибирской области в хозяйствах «Рубин» и «Новомайское» Краснозерского района, «Степное» Искитимского района, применяя No-till на десятках тысяч гектаров, ежегодно получают высокие и стабильные урожаи. Большой прогресс в ос-J воении технологий прямого посева
0 достигнут в Кемеровской области и в отдельных хозяйствах Сибирского региона.
ф Однако есть немало примеров, ког-
1 да эта технология осваивалась без учета экологических и производив ственных условий конкретного хозяй-! ства, и тогда попытки ее внедрения ет
16
терпели неудачу. Следует отметить, что процесс переосмысления проблемы почвообработки и технологий возделывания культур на основе минимизации обработок всегда давались трудно, хотя в достаточной степени проработаны нашими соотечественниками И.Е. Овсинским, Т.С. Мальцевым, А.И. Бараевым и их последователями.
В 80-х годах XX в. в Сибири одновременно с расширением применения средств химизации развернулись исследования способов и систем обработки почвы на различных уровнях интенсификации. В Сибирском НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства под руководством академика В.И. Кирюшина практически во всех почвенно-климатических
зонах на основных почвах региона были заложены стационарные многофакторные опыты [I]. Частичное обобщение результатов этих исследований, проведенных в Новосибирской области, показало (табл.), что урожайность зерновых на интенсивных фонах при оптимизации минерального питания растений и фито-санитарной ситуации на черноземе южном тяжелосуглинистом Северной Кулунды (колхоз им. Кирова Купинс-кого района), черноземе обыкновенном тяжелосуглинистом Южной Лесостепи (ОПХ «Кочковское» Кочков-ского района), черноземе выщелоченном среднесуглинистом Северной Лесостепи (ОПХ «Элитное» Новосибирского района), на лугово-черноземной почве в комплексе с черноземно-луговой солонцеватой и мелкими пятнами солонцов глубоких до 10 % (АОЗТ «Новоселовское» Убинского района) была практически одинаковой по всем обработкам почвы, от вспашки до нулевой [2, 3].
Влияние систем обработки почвы на урожайность пшеницы (в среднем по севообороту), т/га
Технология
Система обработки почвы экстен- интен-
сивная сивная
Четырехпольный зернопаровой севооборот, чернозем южный,
1982-1988 гг.
Вспашка на 20-22 см 1,5 1,8
Глубокое рыхление в пару на 25-27 см, под зерновые 1,5 1,9
на 20-22 см
Плоскорезная обработка на 10-14 см 1,5 1,8
Без осенней обработки 1,5 1,9
Пятипольный зернопаровой севооборот, чернозем обыкновенный,
1986-1990 гг.
Вспашка в пару на 25-27 см, под зерновые на 20-22 см 1,8 2,4
Глубокое рыхление в пару на 25-27 см, под зерновые 2,0 2,6
на 20-22 см
Плоскорезная обработка в пару и под зерновые 1,9 2,5
на 10-12 см
Без осенней обработки 1,8 2,3
Пятипольный зернопаровой севооборот, чернозем выщелоченный,
1986-1993 гг.
Вспашка в пару на 25-27 см, под зерновые на 20-22 см 2,2 3,3
Глубокое рыхление в пару на 25-27 см, под зерновые 2,1 3,3
на 20-22 см
Плоскорезная обработка в пару и под зерновые 2,0 3,1
на 10-12 см
Двухпольный зерновой севооборот, почва лугово-черноземная,
1999-2000 гг.
Вспашка на 18-20 см 1,2 3,1
Глубокое рыхление на 27-30 см 1,2 3,2
Плоскорезная обработка на 10-12 см 0,8 3,1
Без осенней обработки 0,7 3,1
läöääTöeä iRau.p65 16 20.12.2013, 21:21
Результаты многолетнего изучения поэтапной минимизации обработки в других регионах Сибири [4] убедительно доказали, что на большей части почв возможен полный отказ от осенней обработки без значительных потерь урожая сельскохозяйственных культур.
Результаты научных исследований, подтвержденные широкой производственной проверкой, послужили основой тому, что в настоящее время в Сибирском федеральном округе технологии на основе вспашки используются на IS % площади посева зерновых культур, на фоне плоскорезных разноглубинных обработок -на 34 %, а основные объемы производства зерна (SI %) основаны на технологиях без осенней обработки.
Переход на минимальную и нулевую обработки почвы - это серьезный шаг, который должен быть тщательно продуман с учетом исторического опыта. К сожалению, многое стало забываться. Нарастает волна обработки полей дисковыми орудиями, что приводит к усилению процессов водной и ветровой эрозии.
Снижение урожайности по мере минимизации обработок почвы может быть обусловлено не только увеличением засоренности и уменьшением содержания азота в почве, но и ухудшением ее воздушного режима, накоплением токсических веществ в результате неполного распада растительных остатков.
При выборе способа обработки надо четко представлять задачи, которые перед ней ставятся. Например, на участках, где есть угроза водной эрозии, или на переуплотненных солонцеватых почвах необходимо применять глубокую плоскорезную обработку. Критерием выбора обработки служат и требования возделываемых культур к плотности почвы. На зерновых, реакция которых на сокращение обработки выражена слабо, ограничений к минимизации обработок почвы практически нет.
В общем же положительные примеры применения минимальных способов обработки в нашем регионе свидетельствуют о хороших перспективах дальнейшего их использования и перехода к прямому посеву в соответствие с системой No-till. Главная суть этой системы состоит в создании мульчи из растительных остатков на поверхности почвы, которая в какой-то мере выполняет роль степного войлока или лесной подстилки, способствующей уменьшению испарения влаги из почвы и по-
3 Земледелие № I
давлению сорняков, повышению устойчивости почвы к эрозии. В то же время решается задача оптимизации структурного состояния почвы за счет биологического саморыхления при сокращении почвообработок, чтобы, как утверждал И.Е. Овсинский более ста лет назад, «не нарушать сеть канальцев, образованных ходами червей и корней растений» [S, 6].
Эффективное освоение прямого посева возможно лишь с учетом аг-роэкологических условий в адаптивно-ландшафтных системах земледелия [7]. В 2008 г. нами начаты исследования, цель которых - оценить реальные преимущества и недостатки технологий возделывания зерновых культур по системе No-till в сравнении с традиционной технологией в Лесостепи Западной Сибири. Исследования проводились на опытном поле нашего института, в ОПХ «Элитное» Новосибирской области. По-чвенно-климатические условия здесь типичны для лесостепной зоны Западной Сибири. Почва - чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый с содержанием в слое 0-30 см 4,4 % гумуса.
Погодные условия в годы проведения исследований были разными. Вегетационный период 2008 г. отличался повышенной теплообеспечен-ностью и дефицитом осадков, 2009 г. был умеренным по увлажненности и теплообеспеченности. 2010 г. также была умеренным по тепло-обеспеченности, однако ощущался недостаток осадков. В 2011 г. в первой половине вегетации наблюдалась засуха, температура воздуха за май-август была близка к средне-многолетним значениям. 2012 г. характеризовался как остро засушливый, с высокими температурами воздуха в течение всего вегетационного периода.
В опыте изучались три фактора.
Фактор А - обработка почвы с соответствующим способом посева: 1 (традиционная технология) - осеннее рыхление стойками СибИМЭ на глубину 20-22 см, предпосевная культивация на глубину заделки семян и посев сеялкой сЗп-3,6; 2 (технология No-till) - посев по оставленной с осени стерне сеялкой с анкерными сошниками шириной 2 см.
Фактор В - севооборот: 1 - пшеница - пшеница - овес; 2 - пшеница - пшеница - полевые капустовые (горчица сарептская или редька масличная).
Фактор С - уровень применения средств химизации: 1 (контроль, эк-
стенсивный уровень) - без удобрений и пестицидов до 2009 г., с 2010 г. без удобрений + Дикотицид; 2 (комплексное использование агрохи-микатов, интенсивный уровень) -внесение минеральных удобрений в дозе N60P20, применение комплекса средств химической защиты в соответствии с фитосанитарной ситуацией в агроценозах.
Повторность опыта трехкратная. Учеты и наблюдения проводили по общепринятым методикам [7-9].
Обе технологии обработки почвы, изучаемые в опыте, являются ресурсосберегающими и почвозащитными. Первая (на основе безотвального рыхления) ориентируется на максимально возможное сохранение пожнивных остатков, при второй (No-till) сохранение остатков растений на поверхности почвы выступает одним из основополагающих принципов.
Учеты показали, что при технологии прямого посева на поверхности почвы ко второму году второй ротации севооборотов накопилось в виде мульчи в среднем 198,S г/м2 воздушно-сухой массы растительных остатков против 13S г/м2 в варианте с традиционной технологией. Применение удобрений и средств защиты растений от вредных организмов увеличило этот показатель на 6S % при технологии прямого посева (247 г/м2) и на 36 % - при традиционной технологии (1S6 г/м2). Максимальное количество растительных остатков давала горчица сарептская, возделываемая по технологии No-till - от 18S,6 г/м2 на контроле до 3S8,9 г/м2 в вариантах комплексного применения средств химизации. На фоне традиционной технологии горчица сарептская утрачивала данное преимущество и даже уступала овсу. Однако эта культура и при прямом посеве, и при рыхлении обеспечивала более высокий коэффициент структурности почвы.
При технологии No-till отмечалась лучшая оструктуренность всего верхнего (0-30 см) горизонта почвы. Это связано с большим поступлением органического вещества за счет корневых и других растительных остатков. Таким образом, уже к пятому году освоения технологии прямого ш посева, т. е. завершению начальной | фазы перехода к No-till, происходят g хотя и незначительные, но положи- | тельные изменения в структурном Ш состоянии чернозема выщелоченно- z го, связанные с насыщением пахот- 2 ного горизонта растительными остат- р ками и благоприятным, рыхлящим S
laeaaioea ii+au.p65 17 20.12.2013, 21:21
почву влиянием стержневой корневой системы вводимой в зерновой севооборот горчицы. Формирование на поверхности почвы постоянного слоя мульчи вместе с ходами отмерших корней растений запускают процессы почвообразования, соответствующие естественным (так называемое биологическое саморыхление). Это может обусловить сдвиг состояния обрабатываемых почв в сторону саморегулирующихся почвенных аналогов и послужить основой воспроизводства плодородия старопахотных черноземов [10].
Содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом в среднем за две ротации севооборотов составляло 101-107 мм и практически не зависело от технологии возделывания. В условиях дефицита вневегетационных осадков (2011-2012 гг.) в варианте без обработок почвы этот показатель был ниже на 38 %. Меньшее количество продуктивной влаги в вариантах с No-till обусловлено снижением водопроницаемости из-за уплотнения почвы. Отмечено, что почва на фоне No-till обладает более низкой водопропускной способностью. Коэффициент фильтрации здесь варьировал от 0,39 до 0,42 мм/мин (S6-60 см/сут), тогда как при технологии с глубоким рыхлением интервал изменения составлял 0,S2-0,62 мм/мин (7S-89 см/сут). И те, и другие значения входят в диапазон средних величин коэффициентов фильтрации суглинистых почв (20-100 см/сут) и одновременно соответствуют пятому классу данного показателя (40-100 см/сут), характеризующему скорость фильтрации как высокую. В то же время следует отметить, что почва при технологии No-till лучше удерживала влагу, что подтвердили учеты содержания продуктивной влаги под посевами пшеницы, приуроченные к цветению растений и молочно-восковой спелости зерна [11].
В вариантах с пшеницей, возделываемой по пшенице, плотность пахотного горизонта при No-Till была максимальной и достигала 1,3 г/см3, в то время как на фоне традиционной технологии данный показатель ? составил 1,21 г/см3. Введение в се® вооборот овса способствовало улучшению водного режима в вариантах z с No-till, что обусловлено разуплот-ш няющим действием этой культуры g независимо от технологии обработ-■з ки: плотность почвы колебалась в s пределах 1,12-1,14 г/см3. Плотность
§ почвы в слое 0-30 см перед посеет
18
вом пшеницы после капустовых, возделываемых по традиционной технологии, была на уровне 1,13 г/см3, по No-till - 1,24 г/см3.
Не отмечено существенных различий между изучаемыми технологиями по содержанию подвижного фосфора и калия в слое почвы 0-40 см перед посевом пшеницы. Начиная со второй ротации севооборотов количество нитратного азота в метровом слое почвы было заметно выше при прямом посеве, что, вероятно, связано с более высокой микробиологической активностью почвы. Уже на начальном этапе освоения No-till ее целлюлозолитическая активность была больше в 1,4 раза, чем при традиционной технологии.
Одна из важных проблем при внедрении No-till - засоренность посевов, в том числе из-за изменения видового состава сорной флоры, адаптации сорняков к новым условиям. На первом этапе освоения технологии она может увеличиваться, но после S-10 лет использования зачастую снижается [12]. Исследования показали, что без применения гербицидов нарастание засоренности по No-till идет быстрее, чем по технологии с механическими обработками почвы. В начале освоения технологий доля сорняков в общей надземной массе (культура + сорняки) в первом случае достигала 48 % в основном за счет двудольных многолетников, во втором - только 6-7 %, но за счет просовидных сорняков. Высокая доля сорняков в посевах при технологии No-till свидетельствует о том, что без химического контроля ее освоение невозможно в принципе. Следует отметить, что и при технологии возделывания зерновых на основе вспашки и при плоскорезных обработках даже в зернопаровых севооборотах без применения удобрений и гербицидов получить стабильно высокие урожаи тоже проблематично. В опыте благодаря использованию гербицидов, спектр действия которых соответствовал ботаническому составу сорняков в посевах, их доля в общей надземной массе фитоценоза при обеих технологиях существенно сокращалась - до 3-S % при пороге вредоносности 10 %.
Несмотря на то, что в литературе имеются данные об усилении вредоносности болезней и вредителей при минимизации обработки почвы [12], наши исследования не выявили существенного увеличения развития таких основных болезней пшеницы, как корневые гнили, септориоз, муч-
нистая роса и бурая листовая ржавчина. Поврежденность стеблей пшеницы внутристеблевыми вредителями была выше в посевах по традиционной технологии: основных - в 2,6, а боковых - в 1,7 раза. Здесь температура почвы в связи с отсутствием мульчи была выше, всходы культуры появились раньше, и соответственно, заселялись вредителями активнее. В течение первой ротации севооборотов численность пшеничного трипса была выше в вариантах с No-till в среднем на 3S %, к концу второй ротации - на 18 %, чем при возделывании пшеницы по глубокому рыхлению. Сравнительная оценка фитосанитарного состояния посевов яровой пшеницы показала, что на первом этапе освоения No-till значительные различия с технологией возделывания, основанной на глубоком безотвальном рыхлении, наблюдаются лишь в формировании сорного компонента.
Урожайность зерна в первый год освоения севооборотов (2008 г.) в вариантах с традиционной технологией на экстенсивном фоне составила 1,4 т/га, в вариантах с прямым посевом сбор зерна был выше на 0,2 т/га. Комплексное применение удобрений и средств защиты растений позволило увеличить урожайность в целом на 1 т/га, при этом преимущество No-till возросло до 0,3 т/га. В более влажные 2009 и 2010 гг. урожай зерна пшеницы на фоне комплексного применения агрохими-катов достигал в среднем по опыту 4,1 и 3,6 т/га. На этом фоне в среднем за два года варианты с прямым посевом имели боле высокую урожайность (на 0,2 т/га), при этом максимальное различие отмечено в посевах по овсу (0,S т/га). В 2011 г. -первом году второй ротации севооборотов - более продуктивными на экстенсивном фоне были варианты с No-till (в среднем по опыту - на 0,5 т/га). В севообороте с капустовыми культурами пшеница формировала достаточно высокий урожай и при традиционной технологии (на уровне 2 т/га), уступающий таковому при прямом посеве на 13,6 %. В варианте с овсом уровень продуктивности на аналогичном фоне был ниже в 1,4 раза, а разница в урожайности между вариантами по изучаемым технологиям составила 27 %. Применение средств химизации на интенсивном фоне повысило урожайность зерна в среднем на 1 т/га, как в севообороте с капустовыми культурами, так и в севообороте с овсом.
laaaaioea iM0.p65 18 20.12.2013, 21:21
Крайне неблагоприятные гидротермические условия вегетационного периода 2012 г. обусловили низкую среднюю урожайность пшеницы в опыте - 0,6 т/га, что в 3,4 раза ниже по сравнению с 2011 г. Максимальный сбор был получен у пшеницы, выращиваемой после горчицы на интенсивном фоне как по традиционной технологии (1,39 т/га), так и по No-till (0,79 т/га). Лучшей по продуктивности в условиях 2012 г. была традиционная технология с глубоким рыхлением. Здесь урожайность пшеницы была в среднем 0,7 т/га, что выше по сравнению с технологией No-till на 46 %. Обусловлено это большим (на 30 мм) количеством продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом. Комплексное применение удобрений и средств защиты растений от вредных организмов позволило увеличить сбор зерна на S4 %. В среднем по опыту на фоне использования средств химизации пшеница формировала 0,72 т/га зерна. В то же время в среднем за первые два года второй ротации севооборотов преимущество технологии No-till сохранилось.
В заключение следует отметить, что на черноземах Лесостепи Западной Сибири при прочих равных затратах на возделывание яровой пшеницы, при технологии No-till исключаются затраты на обработку почвы (а они составляют примерно 20-40 % общих затрат). Даже при увеличении расходов на гербициды экономический эффект технологии прямого посева очевиден. Эта технология способна обеспечить повышение производительности труда, снизить потребность в рабочей силе и технике, сократить сроки проведения работ, а главное, восстановить и приумножить плодородие почвы.
Литература
1. Кирюшин В.И. Методологическая концепция развития земледелия в Сибири: Методические рекомендации/ ВАСХНИЛ. Сиб. отд-ние. СибНИИЗиХ. - Новосибирск, 1989. - 45 с.
2. Власенко А.Н. Научные основы минимизации систем основной обработки почвы в лесостепи Западной Сибири. -Новосибирск, 1994. - 76 с.
3. Власенко А.Н., Филимонов Ю.П., Каличкин В.К., Иодко Л.Н., Усолкин В.Т. Экологизация обработки почвы в Западной Сибири/РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим. - Новосибирск, 2003. -268 с.
4. Холмов В.Г. Минимальная обработка, плодородие почвы и урожай зерно-
вых при интенсификации земледелия южной лесостепи Западной Сибири/Ав-тореф. дисс. ... д-ра с.-х. наук. - Омск, 1990. - 32 с.
5. Власенко А.Н., Власенко Н.Г., Коротких Н.А. Разработка технологии No-till на черноземе выщелоченном Лесостепи Западной Сибири//Земледелие, 2011. - № 5. - С. 20-22.
6. Кирюшин В.И. Проблемы экологизации земледелия в России (Белгородская лесостепь)//Достижения науки и техники АПК, 2012. - № 12. - С. 3-6.
7. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехноло-гий: Методическое руководство. Под ред. В.И. Кирюшина, А.Л. Иванова. - М.: Ро-синформагротех, 2005. - 783 с.
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
9. Агрофизические методы исследований почв. - М.: Наука, 1966. - 260 с.
10. Коротких Н.А., Власенко Н.Г., Кас-тючик С.П. Структурно-агрегатный состав чернозема выщелоченного при переходе к технологии Хо-Ш//Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 2013. - № 1. - С. 5-11.
11. Коротких Н.А., Власенко Н.Г., Кас-тючик С.П. Влагообеспеченность пшеницы при технологии No-till в условиях Лесостепи Приобья//Земледелие, 2013. - № 3. - С. 21-23.
12. Власенко Н.Г., Коротких Н.А., Бо-кина И.Г. К вопросу о формировании фи-тосанитарной ситуации в посевах в системе No-Till/РАСХН. Сиб отд. СибНИИЗХим. Под общ. ред. А.Н. Власенко. - Новосибирск, 2013. - 124 с.
Статья поступила в редакцию 01.10.2013
Prospects of No-Till technology for crops cultivation in Siberia
A.N. Vlasenko, N.G. Vlasenko, N.A. Korotkih
The possibilities of further improving minimizing tillage and transition to direct seeding in No-Till in the conditions of Siberia are shown. The innovative No-Till technology starts the processes of soil formation corresponding natural, and forms a basis for reproduction of fertility of old arable chernozems. Grain yield of spring wheat on No-Till technology in comparison with the technology on the basis of deep tillage was equal or slightly higher. Keywords: greening of agriculture, technology No-Till, soil fertility, phytosanitary situation, yield.
УДК 631 .SI :631 .S82:631 .SS9
Способы
основной
обработки
аллювиальной
почвы и
продуктивность
звена
севооборота
И.Ф. КАРГИН, доктор сельскохозяйственных наук А.А. ЗУБАРЕВ, Н.Н. ИВАНОВА, кандидаты
сельскохозяйственных наук
Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева E-mail: agro-inst@adm. mrsu. ru
Ha аллювиальных почвах наибольшая продуктивность звена севооборота (яровая пшеница - картофель) отмечена в варианте, где под предшествующую культуру (картофель) проводили отвальную вспашку на глубину 26-28 см.
Ключевые слова: картофель, способ основной обработки почвы, структура урожая, звено севооборота, урожайность.
Способы и глубина основной обработки почвы существенно влияют на ее водный, пищевой и особенно азотный режимы и на продуктивность сельскохозяйственных культур [1-4]. Основную обработку следует применять дифференцированно, с учетом местных условий [S]. Длительное возделывание полевых культур на аллювиальной почве приводит к возникновению уплотненного слоя на глубине 20-S0 см, в результате чего ухудшаются ее водно-физические и агрохимические свойства, снижается окислительно-восстановительный потенциал [6]. Это требует уточнения глубины и способов основной обработки такой почвы.
В 2006-2009 гг. в ГУП РМ «Тепличное» Октябрьского района Рес- < публики Мордовия исследовали вли- | яние различных вариантов основной § обработки аллювиальной почвы под | картофель на продуктивность после- < дующих двух культур звена севообо- z рота - яровой пшеницы и картофе- 2 ля. Согласно схеме опыта, в качестве ih основной обработки почвы приме- r
läöääTöeä iRau.p65 19 20.12.2013, 21:21
