CC BY
22
УДК 633.11»324»:631.6.02
Водный режим под озимой пшеницей в севооборотах на эрозионно опасном склоне
И.Н. ЛИСТОПАДОВ , доктор
сельскохозяйственных наук Э.А. ГАЕВАЯ, кандидат биологических наук Д.С. ИГНАТЬЕВ, А.Е. МИЩЕНКО, кандидаты
сельскохозяйственных наук
Донской зональный НИИ сельского хозяйства
E-mail: [email protected]
Рассмотрено значение почвенной влаги в севооборотах на эрозионно опасном склоне. Выявлена зависимость водопроницаемости от плотности почвы. Рассчитан коэффициент водопотребле-ния озимой пшеницы.
Ключевые слова: севооборот, озимая пшеница, продуктивная влага, коэффициент водопотребления, водопроницаемость почвы, урожайность.
В засушливых районах южных регионов страны, а к ним относится и Ростовская область, недостаточная влагообеспеченность и дефицит влаги могут быть причиной низких урожаев культур, их нестабильности [I]. На эрозионно опасных склонах (речь идет о водной эрозии) ситуация усугубляется тем, что значительная часть влаги, поступающая в виде атмосферных осадков, теряется на сток и
смыв. Так, на склонах крутизной до 3,5-4° в среднем за год на сток и смыв уходит до 12-15 % поступающей влаги.
Для детального исследования этого вопроса в нашем институте в 1986 г. был заложен стационарный опыт на эрозионно опасном склоне крутизной 3,5-4°. Почва - чернозем обыкновенный с мощностью гумусового горизонта от 80-90 до 35-40 см (в зависимости от смытости). Плотность пахотного слоя - 1,1-1,2 г/см3, полевая влагоемкость - 33-35 % (весовых), содержание общего азота в слое почвы 0-30 см - 0,16-0,18 %, подвижного фосфора - 15,7-18,2 мг, обменного калия - 282-337 мг на 1 кг почвы, гумуса - 3,83-3,87 %.
Необходимость введения парового поля в севообороты на эрозион-но опасных землях усиливается, поскольку водный режим здесь складывается менее благоприятно, чем на равнинных землях. При этом паровое поле должно быть надежно защищено комплексом противоэро-зионных приемов, а севообороты должны иметь в своей структуре многолетние травы, как наиболее устойчивые к эрозии культуры.
В наш опыт включены севооборо-
ты с разным содержанием чистого пара и многолетних трав. Севооборот А включал 20 % чистого пара и не имел многолетних трав; севооборот Б - 10 % чистого пара и 20 % многолетних трав; севооборот В -40 % многолетних трав и не имел чистого пара. Детальная схема севооборотов была опубликована ранее [2]. Наряду с естественным плодородием (контроль) изучали два уровня применения удобрений в севооборотах: 1 - S т навоза + 100 кг д.в. ЫРК; 2 - 8 т навоза + 162 кг д.в. ЫРК на 1 га севооборотной площади.
В начале опыт содержал два варианта обработки почвы, а в 2006 г. к ним были добавлены еще два -энергосберегающие обработки. В 2007-2010 гг. исследовали следующие системы обработки почвы:
- почвозащитная (чизельным и плугами ПЧ-2^ и ПЧ-4^ проводили основную обработку на глубину 2730 см в паровом поле и под кукурузу на силос, на 23-2S см под многолетние травы и горох, на 20-22 см под ячмень, а при уходе за паровым полем и для предпосевной обработки под яровые культуры и озимую пшеницу применяли чизель-культиватор или противоэрозионный культиватор КПЭ-3,8А);
- комбинированная (осуществляли почвообрабатывающим агрегатом АКВ-4 на глубину 14-^ см при основной обработке парового поля и под яровые культуры и на 6-10 см - под озимые после непаровых предшественников и при уходе за парами);
1. Баланс продуктивной влаги под посевами озимой пшеницы и коэффициент водопотребления культуры в севооборотах по разным предшественникам при различных способах обработки почвы
(в среднем за 2007-2010 гг.)
Способ обработки почвы Запас продуктивной влаги в слое 0-150 см, мм Осадки за вегетационный период, мм Общий расход влаги, мм Выход продукции, т/га (общий) Коэффициент водопотребления, т/т
посев уборка
Озимая пшеница по пару (севообороты А и Б)
Чизельная 166 68 430 534 9,88 540,5
Комбинированная 141 48 430 523 10,68 489,7
Поверхностная 153 50 430 533 10,00 533,0
Зональная 131 49 430 512 10,46 489,5
Озимая пшеница по озимой пшенице (севооборот А)
Чизельная 64 58 430 436 4,24 1028,7
Зональная 53 51 430 402 4,08 958,3
Озимая пшеница по гороху (севооборот Б)
Чизельная 128 40 430 516 9,54 540,1
Зональная 96 38 430 488 9,90 492,9
Озимая пшеница по кукурузе на силос (севооборот В)
Чизельная 53 46 430 437 6,90 633,3
Комбинированная 45 43 430 432 6,46 668,7
Поверхностная 50 37 430 443 6,18 716,8
Зональная 41 32 430 439 6,82 643,7
T
2. Водопроницаемость в слое 0-10 см при разных способах обработки почвы в пару и под озимой пшеницей, в среднем за 3 ч, мм/мин (в среднем за 2007-2010 гг.)
Культура Чизельная обработка Комбинированная обработка Поверхностная обработка Отвальная вспашка
I 2 1 2 1 2 1 2
Пар чистый Озимая пшеница по пару 1,6 2,9 1,3 3,2 1,2 2,7 1,2 3,8 1,6 2,6 1,3 3,6 1,7 2,6 1,6 4,1
Озимая пшеница по непаровым предшественникам 2,8 4,1 2,5 2,9 2,4 3,8 2,3 3,7
Примечание. Срок определения: I - возобновление весенней вегетации, 2 - период уборки.
- поверхностная (дискаторами любых модификаций или тяжелыми дисковыми орудиями проводили основную обработку в паровых полях, под горох, кукурузу на зерно и силос на глубину до 18 см, под ячмень -на 14-^ см, под ячмень, под озимую пшеницу после непаровых предшественников и при уходе за паровым полем - на 8-10 см);
- зональная (в качестве основной обработки почвы под яровые культуры проводится отвальная вспашка на глубину 20-27,в зависимости от культуры, и 27-30 см и под паровое поле. Уход за паровым полем - культивация на глубину от 1012 до 6-8 см, под посев озимых после непаровых предшественников -дискование на глубину до 10 см дис-катором любой модификации или тяжелыми дисками).
В результате исследований отмечена значительная противоэрозион-ная устойчивость посевов озимой пшеницы. Установлено, что ко времени завершения вегетации наибольшее количество продуктивной влаги из слоя 0-^0 см израсходовано озимой пшеницей, идущей по чистому пару, так как она имеет более мощную корневую систему. Вместе с тем, коэффициент водопотреб-ления (количество влаги, израсходованное на производство единицы продукции) у озимой пшеницы по пару значительно ниже, чем по другим предшественникам, потому что в данном варианте было получено больше как основной (зерна) так и побочной продукции (табл. 1). Общий расход почвенной влаги этой культурой при размещении ее по разным предшественникам различался не столь существенно, как показатель водопотребления на производство единицы продукции.
В наших опытах была также определена водопроницаемость верхнего (0-10 см) слоя почвы, которая зависит как от возделываемой культуры, так и агрофизических параметров почвы, в первую очередь, от агрегатного состава и плотности. Водопроницаемость почвы в значительной мере влияет на возможность предотвращения и снижения до безопасных пределов эрозионных процессов. Особенно это важно для парового поля севооборотов, накапливающего, как правило, больше влаги, чем другие поля в течение года, а поэтому водопроницаемость здесь значительно ниже (табл. 2).
Эрозионная опасность в паровом поле возникает, прежде всего, во время весеннего снеготаяния и в период выпадения весенне-летних осадков, особенно ливневых. Причем, смыв почвы здесь может быть значительно сильнее, чем под культурами, и даже в условиях зарегулированного склона может существенно превосходить безопасные преде-
лы, достигая при указанной крутизне склона 8-9 т/га и более. В среднем же по непаровым предшественникам смыв не превышал 3,0-3,5 т/га, а по пласту многолетних трав вовсе не был отмечен. Поэтому необходима надежная защита парового поля от водной эрозии, чтобы стабилизировать влагообеспеченность севооборота.
Система защиты почв эрозионно опасных склонов от водной эрозии базируется на контурно-ландшафтной организации территории с полосным размещением культур, использованием комплекса технологических противоэрозионных приемов, а при необходимости - и простейших гидротехнических сооружений, таких как вал-канава, заполненная соломой, террасы [3, 4]. Большой удельный вес в этих мероприятиях имеют лесомелиоративные работы. Исследованиями нашего института установлено, что при полосном размещении культур с использованием напашных валов, заполненных соломой валов-канав и распылителей стока на склоне крутизной до 3,5-4° смыв почвы сокращается более чем на порядок, а урожайность колосовых культур повышается на 12-15 %.
Плотность почвы под озимой пшеницей по мере прохождения вегетационных фаз увеличивается как естественным путем, так и в зависимости от особенностей основной и предпосевной обработок почвы. В условиях нашего опыта установлена обратно пропорциональная зависимость между показателями плотности почвы и ее водопроницаемостью (рис).
Достаточный запас продуктивной
3. Урожайность озимой пшеницы в зависимости от предшественника в севообороте, системы обработки почвы и удобрения, ц/га (в среднем за 2008-2010 гг.)
Система Вариант удобрения
Севооборот, Контроль Навоз, Навоз,
предшественник обработки (без 5 т/га + 8 т/га +
почвы удобрений) ^46^24^30 x р u 84 30 48
Севооборот А, Почвозащитная 49,9 52,5 57,9
пар чистый Комбинированная 53,4 56,6 60,5
Поверхностная 50,0 54,4 59,7
Зональная 52,3 54,8 58,8
Севооборот А, Почвозащитная 21,2 39,6 40,2
озимая пшеница Зональная 20,4 33,8 38,2
Севооборот Б, Почвозащитная 47,7 51,8 55,3
горох Зональная 49,5 51,9 56,4
Севооборот В, Почвозащитная 34,5 48,4 53,8
кукуруза на силос Комбинированная 32,3 50,7 51,6
Поверхностная 30,9 47,8 49,2
Зональная 34,1 50,2 53,1
влаги в посевном слое почвы определяет, прежде всего, качество посева озимой пшеницы, а также выживаемость и развитие растений в первые фазы вегетации. В отдельные годы опыта (1994, 1999) отсутствие влаги в посевном слое стало причиной невозможности проведения сева в оптимальные сроки. В 2007-2010 гг. имела место довольно высокая полевая всхожесть семян пшеницы после парового поля - 8387 % и до 73 % - по непаровым предшественникам, и выживаемость растений для условий эрозионно опасного склона была вполне удовлетворительной.
Развитие озимой пшеницы в последующие фазы вегетации, а также ее урожайность зависят от запасов влаги не только в посевном, но и в слое 0-^0 см. Причем, количество почвенной влаги во втором случае подвержено существенным колебаниям по годам в зависимости от предшественника культуры. Так, к периоду посева озимой пшеницы по пару влаги в этом слое содержалось от 102^ до 220,4 мм, по гороху -6S,4-206,8 мм, по пшенице - 42,2-8S,1 и по кукурузе - 17,2-74,4 мм.
Накопление и рациональное использование почвенной влаги на зарегулированном склоне крутизной до 3^-4° при надежной противоэрозионной защите парового поля позволяют получить вполне удовлетворительный урожай озимой пшеницы. Причем, если способ обработки почвы сказался незначительно на изменении урожайности, то влияние предшественника (и его влагообеспечен-ности), а особенно удобрений, так как исходный уровень почвенного плодородия невелик, было весьма существенным (табл. 3).
Следует отметить, что именно благодаря зарегулированности склона и применению комплекса противоэро-зионных приемов стало возможным эффективно использовать удобрения (при отсутствии противоэрозионных мероприятий миграция элементов питания по склону со стоком достигает 800 м).
Расчет баланса продуктивной влаги и коэффициента водопотребле-ния озимой пшеницей, размещенной по различным предшественникам, показал, что расход влаги на единицу производимой продукции в 20072010 гг. стал более стабильным и
экономным (на 18-2S %), чем десять лет назад, когда еще не полностью функционировала почвозащитная система.
Таким образом, наделение полевых севооборотов на эрозионно опасных склонах крутизной до 3,S-4° почвозащитными свойствами позволяет превратить почвенную влагу из разрушительного фактора (смыв, размыв почвы) в фактор, повышающий продуктивность пашни.
Литература
1. Свистюк И.В. Агрометеорологические прогнозы, расчеты, обоснования.-Л.: Гидрометеоиздат, 1999. - 190 с.
2. Листопадов И.Н., Игнатьев Д.С., Гаевая Э.А. Севооборот как средство предотвращения водной эрозии^Земледе-лие, 2010. - № 8. - С. 8-10.
3. Полуэктов Е.В., Луганцев Е.П. Почвозащитные севообороты в ландшафтном земледелии. - Ростов-на-Дону, 2005. -206 с.
4. Каштанов А.Н., Заславский М.Н. Почвоводоохраное земледелие. - М.: Рос-сельхозиздат. - 1984. - 462 с.
Статья поступила в редакцию 12.04.2011
Water regime for winter wheat in crop rotation at erosion danger slope
| I.N. Listopadov | , E.A. Gaevaya, D.S. Ignatiev, A.E. Mishchenko
Significance of soil moisture for crop rotation at erosion danger slope is studied. Dependence of water penetrability from density of soil is exposed. Coefficient of water consumption by winter wheat is calculated.
Keywords: crop rotation, winter wheat, productive moisture, water consumption coefficient, water penetrability of soil, yield.
