CC BY
15
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ технологии —
УДК 631.51.021:631.412
ВЛИЯНИЕ МИНИМИЗАЦИИ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА
М.М. Ильясов, к.с.-х.н., А.Х. Яппаров, д.с.-х.н., Ш.А. Алиев, д.с.-х.н., Н.Л. Шаронова, к.б.н.
Татарский НИИ агрохимии и почвоведения, e-mail: [email protected]
Зарубежный и отечественный опыт позволяет сравнительно четко сформулировать основные требования к почвам, на которых возможна и целесообразна минимизация обработки. Приведены данные исследований по изучению минимизации основной обработки почвы, применения системы удобрений с целью разработки приемов повышения урожайности яровой пшеницы, сохранения и воспроизводства почвенного плодородия выщелоченного чернозема Республики Татарстан. На двух фонах удобрений (минеральная система удобрений - МСУ и органоминеральная система удобрений - ОМСУ) в полевом севообороте изучали следующие виды основной обработки почвы: 1) ежегодная отвальная вспашка (контроль) на 25 см; 2) отвальная вспашка с последующей ежегодной мелкой обработкой на 10-12 см; 3) плоскорезное рыхление на 32 см с последующей ежегодной мелкой обработкой на 10-12 см; 4) ярусная вспашка на 25 см с последующей ежегодной мелкой обработкой на 10-12 см; 5) чизельное рыхление на 40 см с последующей ежегодной мелкой обработкой на 10-12 см. При минеральной системе удобрений в варианте с ярусной вспашкой урожайность яровой пшеницы составила 2,3 т/га, с чизельной - 2,1 т/га. Применение органоминеральной системы удобрений в сравнении с минеральной системой способствовало повышению урожайности яровой пшеницы по вариантам на 0,19-0,35 т/га. Установлено, что ярусная и чизельная обработка в сочетании с последующей мелкой обработкой и при применении органоминеральной системы удобрений повышает урожайность яровой пшеницы, дает значительную прибавку (0,64 и 0,49 т/га) по сравнению с традиционной ежегодной отвальной вспашкой. Минимизация основной обработки почвы при возделывании яровой пшеницы обеспечила снижение себестоимости основной продукции по сравнению с традиционной отвальной вспашкой на 10-12%, повышение производительности труда на 15-18%, рост чистого дохода с 1 га на 12-15% и уровень рентабельности на 20-22%.
Ключевые слова: основная обработка почвы, минимизация, система удобрений, физико-химические свойства почвы, яровая пшеница, урожайность, рентабельность.
INFLUENCE OF BASIC SOIL TREATMENT MINIMIZATION ON PHYSICAL-CHEMICAL PROPERTIES OF LEACHED CHERNOZEM
PhD. M.M. Il yasov, Dr. Sci. A.Kh. Yapparov, Dr. Sci. Sh.A. Aliev, PhD. N.L. Sharonova
Tatar Scientific-Research Institute for Agrochemistry and Soil Science, e-mail: niiaxp2@mail. ru
Foreign and domestic experience allows to relatively articulate the basic soil requirements where it's possible and feasible, to minimize basic soil treatment. The data of studies on the minimization of basic soil treatment, application of fertilizer system in order to develop methods of spring wheat yield increasing, preservation and reproduction of soil fertility of a leached chernozem in Tatarstan Republic are presented. At two backgrounds of fertilizer system (mineral fertilizer system and organic-mineral fertilizer system) in crop rotation was studied following basic soil treatment: 1) annual moldboard plowing (control) by 25 cm; 2) moldboard plowing followed by treatment with an annual fine of 10-12 cm; 3) blade loosening at 32 cm, followed by treatment with an annual fine of 10-12 cm; 4) tier plowing at 25 cm, followed by treatment with an annual fine of 10-12 cm; 5) chisel tillage at 40 cm, followed by treatment with an annual fine of 10-12 cm. Mineral fertilizers in the system variant with bunk plowing yield of spring wheat was 2.3 t/ha, with a chisel - 2.1 t/ha. Application of organic-mineral system in comparison with mineral system contributed to higher yields of spring wheat on options to 0.19-0.35 t/ha. It was found that the bunk and chisel treatment combined with subsequent fine processing and the application of organic-mineral fertilizer system significantly increases the yield of spring wheat (0.64 and 0.49 t/ha) in comparison with the traditional annual moldboard plowing. Minimization of basic soil treatment for spring wheat cultivation has provided cost savings of main products compared with conventional moldboard plowing at 10-12%, increase ofproductivity by 15-18%, increase in net income from 1 hectare of 12-15% and profitability by 20-22%.
Keywords: basic soil treatment, minimization, fertilizer system, physical-chemical soil characteristics, spring wheat, productivity, profitability.
Введение. Разработка наиболее экологичных почвозащитных энергосберегающих систем обработки почвы в севооборотах, способствующих расширенному воспроизводству ее плодородия и устойчивому росту урожайности сельскохозяйственных культур, становится все более актуальной. Это может быть достигнуто при учете конкретных почвенно-климатических условий, выбора орудий для обработки почвы, применения органоминераль-ной системы удобрений и т.д. Анализ публикаций [1-5] 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 минимизация обработки.
Цель исследований - 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.
Объекты и методы. Исследования проводили на базе опытных полей хозяйств Буинского района Республики Татарстан. 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, pHKci 5,4, сумма поглощенных оснований 42,4 мг-экв/100 г почвы. Все наблюдения и анализы проводили по общепринятым методикам.
На двух фонах удобрений (минеральная система удобрений - МСУ и органоминеральная система удобрений - ОМСУ) в полевом севообороте изучали следующие виды основной обработки почвы: 1) ежегодная отвальная вспашка (контроль) на 25 см; 2) отвальная вспашка с последующей ежегодной мелкой обработкой на 10-12 см; 3) плоскорезное рыхление на 32 см с последующей ежегодной мелкой обработкой на 10-12 см; 4) ярусная вспашка на 25 см с последующей ежегодной мелкой обработкой на 10-12 см; 5) чизельное рыхление на 40 см с последующей ежегодной мелкой обработкой на 10-12 см (табл. 1).
1. Система основной обработки почвы в севообороте после уборки культур
№ вар. Чистый пар Озимая пшеница Яровая пшеница Ячмень Кукуруза Однолетние травы Озимая рожь
годы 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г. 2016 г. 2017 г.
Минеральная система удобрений (МСУ)
1 В-25 В-25 В-25 В-25 В-25 В-25 В-25
2 В-25 М-10 М-10 М-10 М-10 В-25 М-10
3 Р-32 М-10 М-10 М-10 М-10 Р-32 М-10
4 Я-25 М-10 М-10 М-10 М-10 Я-25 М-10
5 Ч-40 М-10 М-10 М-10 М-10 Ч-40 М-10
Органоминеральная система удобрений (ОМСУ)
1 В-25 В-25 В-25 В-25 В-25 В-25 В-25
2 В-25 М-10 М-10 М-10 М-10 В-25 М-10
3 Р-32 М-10 М-10 М-10 М-10 Р-32 М-10
4 Я-25 М-10 М-10 М-10 М-10 Я-25 М-10
5 Ч-40 М-10 М-10 М-10 М-10 Ч-40 М-10
Примечание. Описание вариантов приведено в тексте. Условные обозначения: М-10 - мелкая обработка на 10-12 см;
В-25 - отвальная вспашка на 25 см; Р-32 - плоскорезное рыхление на 32 см; Я-25 - ярусная вспашка на 25 см, мощ-
ность ярусов 0-13 и 13-25 см; Ч-40 - чизельное рыхление на 40 см.
2. Влияние систем основной обработки почвы и удобрений на продуктивную влагу
Вариант Глубина, см
0-30 0-50 0-100
Минеральная система удобрений (МСУ)
1 30,2 55,2 123,1
2 31,0 54,8 126,1
3 30,0 56,2 128,3
4 30,8 57,1 134,0
5 30,6 58,7 129,9
Органоминеральная система удобрений (ОМСУ)
1 32,3 57,1 128,4
2 34,2 57,3 132,7
3 31,7 58,2 137,5
4 36,9 65,4 152,8
5 35,3 61,7 147,3
3. Влияние различных систем основной обработки и удобрений на объемную массу почвы перед уборкой яровой пшеницы, г/см
Вариант Глубина, см
0-10 10-20 20-30 30-40 0-40
Минеральная система удобрений (МСУ)
1 1,10 1,22 1,28 1,38 1,25
2 1,12 1,24 1,32 1,39 1,27
3 1,15 1,23 1,35 1,41 1,29
4 1,11 1,19 1,25 1,30 1,21
5 1,13 1,20 1,30 1,29 1,23
Органоминеральная система удобрений (ОМСУ)
1 1,05 1,20 1,26 1,35 1,21
2 1,14 1,17 1,29 1,37 1,24
3 1,09 1,19 1,26 1,37 1,23
4 1,02 1,19 1,25 1,28 1,18
5 1,12 1,20 1,22 1,25 1,19
Фоны удобрений определяли расчетно-балансовым методом, в норме компенсирующей вынос питательных элементов под запланированную урожайность яровой пшеницы - 4 т/га. Навоз вносили в дозе 60 т/га перед основной обработкой почвы в паровом поле в 2011 г.
В 2013 г. в звене севооборота (чистый пар -озимая пшеница - яровая пшеница) высевали яровую пшеницу сорта Амир. Агротехника возделывания культуры общепринятая для данной зоны.
Результаты. Исследования показали, что при минеральной системе удобрений лучшая обеспеченность влагой в метровом слое почвы достигнута по ярусной и чизельной обработкам (на 10,9 и 6,8 мм выше) по сравнению с контролем (табл. 2).
Наибольшее накопление влаги в фазе кущения (152,8-147,3 мм) отмечено в вариантах с применением ОМСУ, на которых в качестве основной обработки применяли ярусную и чизельную обработку. Традиционная ежегодная отвальная вспашка уступала этим вариантам на 24,4-19 мм соответственно.
Органоминеральная система удобрений способствовала повышению содержания влаги в метровом слое почвы на 5,3-18,8 мм по сравнению с минеральной системой.
Определение объемной массы почвы перед уборкой яровой пшеницы показало, что внесение высоких доз навоза в начале исследований ОМСУ на фонах ярусной и ежегодной отвальной вспашки, кроме улучшения структурного состояния почвы заметно снизило плотность ее сложения, особенно в верхнем (0-20 см) слое почвы (табл. 3).
Так, от внесения навоза в дозе 60 т/га перед ротацией севооборота в 2011 г. объемная масса (0-40 см) уменьшилась по сравнению с минеральной системой на 0,04 и 0,03 г/см3 по обычной вспашке и ярусной обработке соответственно, по чизельной и плоскорезной обработкам на 0,04 и 0,06 г/см3 соответственно. Следовательно, наиболее оптимальное сложение пахотного слоя создается при органоми-неральной системе удобрений.
Интегральным показателем физических свойств почвы служит ее водопроницаемость [6]. По ней можно судить о плотности сложения, структурности, механическом составе почвы и других показателях. От водопроницаемости зависит поступление в почву атмосферных осадков. Способы и глубина обработки почвы существенно влияют на запасы доступной для растений влаги, благодаря изменению скорости инфильтрации выпавших осадков и уменьшения испарения с поверхности почвы [7]. Водопроницаемость считается хорошей, если скорость впитывания воды более 70 мм/час, и средней, если она выше 50 мм/час. Исследования показали, что водопроницаемость почвы зависела от глубины и системы обработки почвы, содержания в ней влаги и выращиваемой культуры (табл. 4).
4. Влияние различных систем основной обработки и удобрений на водопроницаемость почвы
Вариант Водопроницаемость почвы, мм/час
фаза кущения перед уборкой
Минеральная система удобрений (МСУ)
1 112,3 129,4
2 99,3 129,7
3 63,8 95,8
4 123,7 152,5
5 129,1 151,8
Органоминеральная система удобрений (ОМСУ)
1 119,4 138,2
2 102,2 135,4
3 89,8 127,2
4 141,3 161,7
5 134,6 157,9
5. Влияние различных систем основной обработки и удобрений на
Вари- Гумус, pHкcl Нг Е оснований Р2О5 К2О
ант % мг-экв/100 г почвы мг/кг почвы
Минеральная система удобрений (МСУ)
1 5,7 5,4 3,5 41,7 116 130
2 5,7 5,5 3,5 41,9 117 132
3 5,7 5,4 3,4 42,9 117 132
4 5,8 5,5 3,3 44,3 118 137
5 5,8 5,4 3,4 43,6 117 136
Органоминеральная система удобрений (ОМСУ)
1 5,7 5,5 3,3 42,8 115 143
2 5,9 5,4 3,4 42,2 118 150
3 5,7 5,4 3,3 42,9 117 149
4 5,9 5,5 3,2 45,4 122 160
5 5,9 5,5 3,3 43,6 120 153
В фазе кущения яровой пшеницы водопроницаемость по вспашке достигла 129,4 мм/час, по плоскорезной обработке - 95,8 мм/час, по ярусной и чизельной обработке - 152,5 и 151,8 мм/час. Наименьшую скорость насыщения почвы влагой (66,2 мм/час) наблюдали по мелкой ежегодной обработке. К уборке зависимость от систем обработок почвы по вариантам опыта сохранилась при общем увеличении водопроницаемости.
Обеспеченность растений элементами минерального питания наряду с водообеспеченностью служит основным фактором, определяющим продуктивность сельскохозяйственных культур. Этот фактор более доступен для управления и служит надежным рычагом в регулировании роста, развития растений и качества получаемой продукции.
Содержание в почве органического вещества, которое представляет собой биогенное образование сложного химического состава - важнейший интегральный показатель плодородия почвы. От его количества и качества значительно зависят все основные свойства почвы. Результаты таблицы 5 по-
казывают, что содержание гумуса в третий год исследований не отличалось по вариантам опыта и находилось в пределах 5,7-5,9%. Кислотность почвенной среды по вариантам опыта была слабокислая (рИка 5,4-5,5).
Гидролитическая кислотность в пахотном слое почвы зависела от фонов удобрений: при МСУ - в пределах 3,3-3,5 мг-экв/100 г почвы, при ОМСУ -3,2-3,4 мг-экв/100 г почвы.
По всем вариантам опыта применение ОМСУ способствовало увеличению суммы поглощенных оснований по сравнению с МСУ, а максимальные значения по обоим фонам удобрений отмечены при ярусной обработке 44,3 и 45,4 мг-экв/100 г почвы (в контроле, соответственно, 41,7 и 42,8 мг-экв/100 г почвы).
Лучшая обеспеченность почвы подвижным фосфором 120 и 122 мг/кг почвы наблюдалась при органоминеральной системе удобрений, где проводили чизельную и ярусную обработку. Остальные варианты в системе показали также среднее количество подвижного фосфора 117-118 мг/кг почвы. При МСУ фосфатный режим не подвергался значительным изменениям и находился в пределах 116118 мг/кг почвы.
Внесение 1 раз за ротацию севооборота повышенной дозы навоза (60 т/га под чистый пар) улучшило содержание калия в почве. Наибольшее его содержание (160 мг/кг почвы) отмечено при сочетании ярусной обработки с мелкой обработкой, а при традиционной ежегодной вспашке составило 143 мг/кг почвы. Хорошая обеспеченность показана также при применении чизельной обработки -153 мг/кг почвы. Плоскорезное рыхление и отвальная вспашка с последующей мелкой обработкой показали одинаковые значения содержания обменного калия - 149 и 150 мг/кг почвы.
Летом 2013 г. в Республике Татарстан установилась аномально жаркая сухая погода. За июнь-август на опытном участке осадков выпало в 5 раз меньше нормы, что негативно сказалось на урожае яровой пшеницы.
При минеральной системе удобрений в варианте с ярусной вспашкой урожайность яровой пшеницы составила 2,3 т/га, с чизельной - 2,1 т/га. Прибавка по сравнению с контролем (ежегодная вспашка) была всего лишь 0,81 и 0,63 т/га соответственно.
Применение органоминеральной системы удобрений в сравнении с минеральной системой способствовало повышению урожайности яровой пшеницы по вариантам на 0,19-0,35 т/га; в результате получена лучшая прибавка урожая по ярусной и чизельной обработке 0,64 и 0,49 т/га соответственно по сравнению с контролем.
Периодическое перемещение вниз верхней части пахотного слоя и глубокое рыхление выщелоченного чернозема в системе способствовало
улучшению водно-физических и агрохимических свойств тяжелосуглинистого выщелоченного чернозема: прирост запаса продуктивной влаги в метровом слое составил 8,8-19%, объемная масса почвы в слое 0-40 см снижалась на 0,06-0,08 г/см3.
Минимизация основной обработки почвы при возделывании яровой пшеницы обеспечила снижение себестоимости основной продукции по сравнению с традиционной отвальной вспашкой на 10-12%, повышение производительности труда на 15-18%, рост чистого дохода с 1 га на 1215% и уровень рентабельности на 20-22%.
Суммируя вышеизложенное, можно утверждать, что ярусная и чизельная обработка в сочетании с последующей мелкой обработкой (в третий год использования) и при применении ор-ганоминеральной системы удобрений повышает урожайность яровой пшеницы, дает значительную прибавку по сравнению с традиционной ежегодной отвальной вспашкой (0,64 и 0,49 т/га).
Литература
1. Ильясов М.М., Яппаров А.Х. Ресурсосберегающая основная обработка почвы на черноземах Республики Татарстан // Плодородие, 2010, № 3 (54). - С. 22-24.
2. Ильясов М.М. Формирование урожая озимой пшеницы в зависимости от системы удобрений при минимизации обработки почвы // Вестник Казанского государственного аграрного университета, 2014, № 1 (31). -С. 117-121.
3. Шептухов В.Н. Минимизация обработки и прямой посев в технологиях возделывания культур. - М.: ООО «Столичная типография», 2008. - 208 с.
4. Tedoue Т.СР. Concerning genesis of the dried organic matter in tundra // Soij Sei. A mer. Proe, v. 29, № 1, 1965. - P. 12-14.
5. Ковшун А.П., Глаголева И.И. Коррелятивные зависимости водопроницаемости // Почвоведение, 1979, № 12. - 42 с.
6. Долгов С.И., Кузнецова И.В. Структура черноземных почв и основные особенности систем их механической обработки / Науч. тр. Курской государственной сельскохозяйственной опытной станции. - Курск, 1969, Т. 3. - 51 с.
References
1. Il'yasov М.М., Yapparov A.Kh. Resource-saving basic soil treatment at chernozem soil in Tatarstan republic // Plodorodie, 2010, № 3 (54). - P. 22-24.
2. Il'yasov М.М. Winter wheat harvest formation in dependence of fertilizers system and minimization of soil treatment // Herald of Kazan State Agrarian University, 2014, № 1 (31). - P. 117-121.
3. Sheptukhov V.N. Minimization of soil treatment and direct sowing for crop cultivation. - М.: PH «Stolichnaya tipo-grafiya», 2008. - 208 p.
4. Tedoue Т.СР. Concerning genesis of the dried organic matter in tundra // Soij Sei. A mer. Proe, v. 29, № 1, 1965. - P. 12-14.
5. Kovshun A.P., Glagoleva I.I. Correlation of watertight-ness // Eurasian Soil Science, 1979, № 12. - 42 p.
6. Dolgov S.I., Kuznetsova I.V. Structure of chernozem soils and main particularities of it mechanical treatment / Scientific works of Kursk State Agricultural Experimental Station. -Kursk, 1969, Т. 3. - 51 p.
