CC BY
21
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 631.431+631.452
И. А. Яппаров, М. М. Ильясов, Г. Ф. Рахманова, Н. Л. Шаронова,
Н. Ш. Хисамутдинов, Л. М.-Х. Биккинина, И. М. Суханова, В. В. Сидоров
УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕЛЕНОЙ МАССЫ КУКУРУЗЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗНЫХ СИСТЕМ
ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Ключевые слова: минимизация, выщелоченный чернозем, система удобрений, физические свойства почвы, кукуруза.
Изучено влияние минимизации основной обработки почвы и применения системы удобрений в адаптивно-ландшафтном земледелии для разработки приемов повышения урожайности и сохранения плодородия почв при возделывании кукурузы на зеленую массу.
Keywords: minimization, leached chernozem, fertilizers, soil physical properties, corn.
The effect ofprimary tillage minimization and fertilizer application in adaptive-landscape agriculture for the development of yield increase and soil fertility conservation methods in the maize cultivation for green mass were studied.
Введение
Для реализации долгосрочной стратегии менеджмента сельскохозяйственных предприятий необходимо внедрение сберегающего земледелия как основы для повышения экономической и энергетической эффективности производства при одновременном сокращении затрат и снижении отрицательных последствий, наносимых биогеоценозам. Перспективными трендами в этой области являются современные научно обоснованные ресурсосберегающие технологии и точное земледелие.
Ресурсо- и влагосберегающие технологии являются ведущим направлением при возделывании сельскохозяйственных растений. В основе ресурсосберегающих технологий выращивания сельскохозяйственных культур лежит отказ или минимизация применения плуга. Это комплекс приемов, направленных на борьбу с деградацией структуры почвы, снижением ее плодородия, нарушением водного баланса и падением урожайности.
Актуальной становится разработка наиболее экологических почвозащитных энергосберегающих систем обработки почвы в севооборотах, способствующих расширенному воспроизводству плодородия и устойчивому росту урожайности сельскохозяйственных культур. Это может быть достигнуто при учете конкретных почвенно-климатических условий, выбора орудий для обработки почвы, применения ор-гано-минеральной системы удобрений и т.д.
Анализ публикаций по установлению эффективности минимизации обработки почвы показывает перспективность этого направления. Зарубежный и отечественный опыт позволяет сравнительно четко сформулировать основные требования к почвам, на которых возможна и целесообразна минимизации обработки с учетом механического состава, устойчивости к уплотнению, мощности корнеобитаемого слоя, обеспеченности питательными веществами по профилю, а также с учетом биологических требований различных сельскохозяйственных культур [1-4].
Целью данной работы являлось изучение минимизации основной обработки почвы и применения
системы удобрений в адаптивно-ландшафтном земледелии для разработки приемов повышения урожайности и сохранения плодородия почв при возделывании сельскохозяйственных культур.
Экспериментальная часть
Научные исследования проводили на базе опытных полей хозяйств Буинского района Республики Татарстан. Исследуемая почва - тяжелосуглинистый выщелоченный чернозем, имеющий следующую агрохимическую характеристику: гумус - 5,9%, Р2О5
- 111 мг/кг почвы, К2О - 127 мг/кг почвы, гидролитическая кислотность - 3,4 мг-экв./100 г почвы, рНсол. - 5,4, сумма поглощенных оснований -42,4 мг-экв./100 г почвы.
Все наблюдения и анализы проводили по общепринятым методикам.
Изучали различные системы основной обработки почвы на двух фонах удобрений - минеральная система удобрений (МСУ) и органо-минеральная система удобрений (ОМСУ). В полевом севообороте изучались следующие системы основной обработки почвы: 1) ежегодная отвальная вспашка (контроль); 2) отвальная вспашка с последующей мелкой обработкой; 3) плоскорезное рыхление с последующей мелкой обработкой; 4) ярусная вспашка с последующей мелкой обработкой; 5) чизельное рыхление с последующей мелкой обработкой.
В 2015 году высевали кукурузу на зеленую массу, сорт РОСС-20. Весной 10 мая проводилось закрытие влаги - боронование в 2 следа тяжелыми боронами - БЗТС. Проведена культивация - КПС-4
- 14 мая с одновременным боронованием. После провокации сорняков была проведена предпосевная культивация КПС-4 - 28 мая. Посев провели в этот же день сеялкой СУПН-8, норма высева 27 кг/га, глубина заделки семян 5-6 см, семена протравлены препаратом ТМТД.
Повторность вариантов трехкратная. Площадь делянок - 4,20 х 50 м = 210 кв. м., учетная площадь 4 х 25 м =100 кв.м. Число вариантов - 10. Размещение вариантов рендомизированное.
Результаты и их обсуждение
Кукуруза, в сравнении с другими культурами, менее требовательна к водному режиму почвы, но на создание урожая с единицы площади она использует чаще больше влаги, что объясняется её высокой продуктивностью (урожай вегетационной массы). Кукуруза хорошо развивается, когда за вегетационный период выпадает свыше 200 мм осадков. Эффективность осадков, в свою очередь, зависит от степени плодородия почвы, от способов обработки почвы и т.д.
Наиболее критическими фазами развития кукурузы по отношению к влаге являются фазы выметывания метелки и цветения (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние различных систем обработки на продуктивную влагу почвы в фазу выметывания метелки кукурузы, мм
№ Глубина, см
0-30 0-50 0-100
Минеральная система удобрений
1 32,6 57,0 125,8
2 33,1 57,1 128,7
3 34,0 59,6 131,8
4 34,9 61,0 134,6
5 33,9 60,1 133,7
Органо-минеральная система удобрений
1 33,1 57,1 128,7
2 38,4 65,3 138,9
3 35,0 61,2 133,1
4 40,7 72,9 153,3
5 40,0 71,6 151,8
Исследования показали, что на содержание продуктивной влаги повлияли применение систем удобрений и способы основной обработки почвы под данную культуру. Органо-минеральная система удобрений способствовала повышению содержания влаги в почве по сравнению с минеральной системой на 2,0-18,7 мм в метровом слое почвы.
Ярусная обработка почвы обеспечивала более благоприятную влагообеспеченность растений по сравнению с контрольным вариантом: больше на 8,8 мм (МСУ) и 24,6 мм (ОМСУ) в метровом слое почвы. В слое 0-50 см, где располагается наибольше количество корней кукурузы содержание продуктивной влаги составило - по вспашке 57 мм, при ярусной и чизельной обработках по МСУ на 3 - 4 мм больше, по ОМСУ на 14,5-15,8 мм больше по сравнению с контролем.
Известно, что для тяжелосуглинистых черноземов верхним пределом оптимума плотности в пахотном слое является 1,3 г/см3. При этом общая пористость почвы снижается и сказывается на содержании влаго-воздушно-проводящих пор. В процессе прорастания семена кукурузы нуждаются в хорошей аэрации, так как их крупные зародыши поглощают много кислорода. Способы обработки почвы не должны излишне приводить к уплотнению корнеобитаемого слоя, и, напротив, не допускать слишком рыхлого его состояния.
Различные системы основной обработки почвы повлияли на объемную массу почвы в период вегетации по МСУ.
Если в слое 0-10 см этот показатель по всем вариантам был в пределах 0,92-1,10 г/см3, то в более глубоких слоях (10-20 см) значения были меньше по ярусной обработке - 1,19 г/см3, по сравнению с контрольным вариантом (1,22 г/см3). В слое 30-40 см все варианты опыта уступали чизельной обработке -1,25 г/см3 против 1,28-1,39 г/см3. Следует отметить, что, только ярусная и чизельная обработки не выходили за пределы оптимальной объемной массы для возделывания кукурузы.
Определение объемной массы перед уборкой кукурузы выявило эффективность глубоких обработок в пахотном слое и при ОМСУ. Основная масса корней кукурузы сосредоточена на глубине 20-50 см. В слое 0-10 см объемная масса почвы по вариантам опыта была в пределах 0,90-1,13 г/см3. В более глубоких слоях (20-40 см) объемная масса увеличивалась по всем вариантам опыта, исключение составляла чизельная обработка в слое 40 см - 1,28 г/см3 по сравнению остальными вариантами (1,30-1,38 г/см3).
Интегрированным показателем физических свойств почвы является её водопроницаемость. По ней можно судить о плотности сложения, структурности, механическом составе почвы и других свойствах. От водопроницаемости прежде всего зависит поступление в почву атмосферных осадков.
Способы и глубина обработки почвы сильно влияют на запасы доступной для растений влаги благодаря изменению скорости инфильтрации выпавших осадков и уменьшения испарения с поверхности почвы. Водопроницаемость считается хорошей, если скорость впитывание воды более 70 мм/час, и средней, если она выше 50 мм/час.
В наших опытах водопроницаемость зависела от глубины и способа (системы) обработки почвы, содержания в ней влаги. В фазе третьего листа кукурузы водопроницаемость по вспашке достигала 82,2 мм/час, по безотвальной обработке плоскорезом - 110,8 мм/час, по чизельной и ярусной обработках - 115,7-117,3 мм/час, меньше всех по вспашке с мелкой обработкой - 32,3 мм/час при минеральной системе удобрений. Органо-минеральная система удобрений способствовала увеличению скорости впитывания. К моменту уборки кукурузы эта зависимость по вариантам опыта сохранилась при общем увеличении скорости водопроницаемости по обоим фонам удобрений.
Урожайность зеленой массы кукурузы зависела от систем удобрений и способов основной обработки почвы (табл. 2).
При минеральной системе удобрений все глубокие обработки обеспечили высокую урожайность зеленой массы. Отличились варианты с ярусной вспашкой - 231 ц/га, чизельной обработкой 218 ц/га, отклонение от контроля +35 и +22 ц/га соответственно. Органо-минеральная система удобрений повысила урожайность по вариантам, при сохранении тенденций, выявленных при использовании МСУ.
Таблица 2 - Влияние системы обработки почвы на урожайность зеленой массы кукурузы
№ Урожайность ку- Отклонение от
курузы на зеленую массу, ц/га контроля, ц/га
Минеральная система удобрений
1 196 -
2 172 -24
3 186 -10
4 231 +35
5 218 +22
Органо-минеральная система удобрений
1 215 -
2 210 -5
3 208 -7
4 248 +33
5 236 +21
Заключение
Исследования показали, что на содержание продуктивной влаги повлияли такие факторы как применение систем удобрений и систем основной обработки почвы под выращиваемую культуру. Органо-минеральная система удобрений повысила содержание влаги в почве по сравнению с минеральной системой на 2,0-18,7 мм в метровом слое почвы. Ярусная обработка почвы способствовала более благоприятной влагообеспеченности растений по сравнению с контрольным вариантом, содержание влаги увеличивалось на 8,8 мм (МСУ) и 24,6 мм (ОМСУ) в метровом слое почвы.
Определение объемной массы показало эффективность глубоких обработок в пахотном слое. В слое 0-10 перед посевом кукурузы при мелкой обработке она составляла 1,11 г/см3, при глубоких обработках - 1,06-1,12 г/см3. В более глубоких слоях (3040 см) плотность была сравнительно ниже при чи-зельной и ярусной обработках - 1,28 и 1,30 г/см3, при вспашке - 1,32 г/см3. Следует отметить, что,
только ярусная и чизельная обработки не выходили за пределы оптимальной объемной массы для возделывания кукурузы.
Способы и глубина обработки почвы сильно повлияли на запасы доступной для растений влаги, благодаря изменению скорости инфильтрации выпавших осадков и уменьшения испарения с поверхности почвы. В фазе третьего листа кукурузы показатели водопроницаемости были наилучшими при ярусной и чизельной обработках - 115,7-117,3 мм/час, меньше всех при мелкой обработке - 32,3 мм/час при МСУ. ОМСУ способствовала увеличению скорости впитывания, при этом отмеченная тенденция по вариантам опыта сохранялась.
Выявлена зависимость урожайности зеленой массы кукурузы от систем удобрений и способов обработки почвы. Отличились варианты с ярусной вспашкой - 231 ц/га, чизельной обработкой 218 ц/га, отклонение от контроля +35 и 22 ц/га соответственно. ОМСУ обусловила повышение урожайности по вариантам опыта аналогичным образом как при МСУ.
Литература
1. Н.З. Милащенко, Агрокомплекс расширенного воспроизводства плодородия почв. Расширенное воспроизводство плодородия почв в интенсивном земледелии Нечерноземья. М.: Агропромиздат - 1993. - С. 9-20.
2. М.М. Ильясов, А.Х. Яппаров, Ресурсосберегающая основная обработка почвы на черноземах Республики Татарстан. Плодородие, №3 (54), 22-24 (2010).
3. М.М. Ильясов, И.Х. Габдрахманов, А.Х. Яппаров, Н.Л. Шаронова, Влияние ресурсосберегающей обработки выщелоченного чернозема на водно-физические свойства почвы и урожайность сельскохозяйственных культур в полевом севообороте в условиях республики Татарстан. Достижения науки и техники АПК, №2, 8-10 (2013).
4. М.М. Ильясов, А.Х. Яппаров, Н.Ш. Хисамутдинов, Н.Л. Шаронова, Комплексный подход к изучению минимизации обработки черноземной почвы Республики Татарстан. Достижения науки и техники АПК, №10 (28), 22-26 (2014).
© И. А. Яппаров - д.б.н., проф. каф. Технология мясных и молочных продуктов КНИТУ, [email protected]; М. М. Ильясов -к.с.-х.н., вед. науч. сотр. отдела разработки био- и нанотехнологий в земледелии и животноводстве, ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения»; Г. Ф. Рахманова - н.с. отдела почвенной биологии того же института; Н. Л. Шаронова - к.б.н., вед. науч. сотр. отдела почвенной биологии того же института; Н. Ш. Хисамутдинов -к.с.-х.н., вед. науч. сотр. отдела воспроизводства почвенного плодородия и питания растений того же института; Л, М.-Х. Биккинина - к.с.-х.н., зав. лаб. агрохимических и биохимических анализов того же института; И. М. Суханова -к.б.н., заведующий отделом почвенной биологии того же института, В. В. Сидоров - младший научный сотрудник отдела разработки био- и нанотехнологий в земледелии и животноводстве того же института.
© 1 A. Yapparov - Doctor of Sciences, Professor of the Department Technology of meat and dairy products of the Kazan national research technological University, [email protected]; M. M. Il'yasov - candidate of Agricultural Sciences, senior researcher of the department of biotechnology and nanotechnology in agriculture and animal husbandry, FGBNU «Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry»; G. F. Rakhmanova - researcher of a department of soil biology, FGBNU «Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry»; N. L. Sharonova - candidate of Biological Sciences, senior researcher of the department of soil biology, FGBNU «Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry»; N. Sh. Khisamutdinov - candidate of Agricultural Sciences, senior researcher of the department of reproduction of soil fertility and plant nutrition, FGBNU «Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry»; L. M.-H. Bikkinina - candidate of Agricultural Sciences, the head of the laboratory of agrochemical and biochemical studies, FGBNU «Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry», Email: [email protected]; 1 M. Sukhanova - candidate of Biological Sciences, the head of the department of soil biology, FGBNU «Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry»; V. V. Sidorov - junior researcher of the department of biotechnology and nanotechnology in agriculture and animal husbandry, FGBNU «Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry».
