НАКОПЛЕНИЕ И СОХРАНЕНИЕ ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ В РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЯХ

Лапшинов Н.А.¹, Пакуль В.Н.², Божанова Г.В.³, Кукшенева Т.П.⁴

¹Доцент, кандидат сельскохозяйственных наук, ²доцент, доктор сельскохозяйственных наук, ³соискатель, ⁴соискатель, Государственное научное учреждение Кемеровский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской Академии сельскохозяйственных наук

НАКОПЛЕНИЕ И СОХРАНЕНИЕ ПРОДУКТИВНОЙ ВЛАГИ В РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЯХ

Аннотация

Целью проводимых исследований является оценка различных технологий обработки почвы в действующем севообороте. При этом в задачи входило определить обеспеченность влагой зерновых культур в критические периоды их развития при различных способах обработки почвы и дать рекомендации производству по их применению.

Ключевые слова: продуктивная влага, минимальная, нулевая обработки почвы, отвальная вспашка

Lapshinov N.A.¹, Pakul  V.N.², Bozhanov  G.V.³, Kuksheneva T.P.⁴

¹Dozent, candidate of agricultural sciences, ²Dozent, doctor of agricultural sciences, ³Postgraduate student, ⁴ Postgraduate student, Public scientific institution Kemerovo research institute of agriculture of the Russian Academy of agricultural sciences

ACCUMULATION AND PRESERVATION OF PRODUCTIVE MOISTURE IN RESOURCE-SAVING TECHNOLOGIES

Abstract

The purpose of conducted researches is the assessment of various technologies of processing of the soil in an operating crop rotation. Thus into tasks entered to define security with moisture of grain crops during the critical periods of their development at various ways of processing of the soil and to make recommendations to their application production.

Keywords: productive moisture, minimum, zero processings of the soil, dump plowing

Исследования проводились  в северной лесостепи в 4-х-польном зернопаровом севообороте (пар-пшеница-горох-ячмень в чистом виде и ячмень с подсевом донника) на фоне основных обработок почвы:  отвальная 20-22 см; минимальная 10-12 см, нулевая (без обработки). Почва, на которой проводились исследования – выщелоченный чернозём, тяжелосуглинистый по механическому составу, средней мощности. Содержание гумуса 8,2%, реакция почвенного раствора близка к нейтральной,  рН – 6,0, почва насыщена солями кальция и магния, сумма поглощённых оснований 40 – 45,0 мг. экв/ 100 г.  Объекты исследований: сорт яровой пшеницы Ирень,  ячменя Симон.         

В процессе длительного сельскохозяйственного использования выщелоченных чернозёмов наметилась устойчивая тенденция уменьшения их гумусового слоя, количества агрономически ценных частиц, снижается их водопрочность, возрастает содержание пылеватой и глыбистой фракций, снижается общая пористость почвы.

Традиционная система земледелия с применением плуга, который переворачивает и сильно рыхлит почву, ведёт к разрушению её структуры и снижению плодородия  [1]. 

Необходимо использовать новые технологии с использованием современных почвообрабатывающих орудий и посевных комплексов.

Сегодня всё больше внимания уделяется ресурсосберегающим технологиям, основанным на минимальных и нулевых обработках почвы, где идёт накопление влаги, органического вещества в корнеобитаемом слое почвы  [2].

Земля, как основное средство сельскохозяйственного производства, в отличие от всех прочих, не обязательно изнашивается при повышении продуктивности, а, напротив, способна повышать свое плодородие, при условии применения технологий, обеспечивающих защиту почв от эрозии, предотвращающих миграцию питательных веществ за пределы корнеобитаемого слоя, препятствующих разрушению агроэкономической ценной структуры пахотного слоя, переуплотнению и снижению биологической активности почвы   [3].  

При минимальной технологии ( поверхностная обработка на глубину 5 – 7 см) верхний рыхлый слой почвы легко пропускает воздух. Оказывается, на границе между прогретой солнцем поверхностно обработанной и более холодной необработанной частями почвы происходит конденсирование влаги воздуха, около 16 т на каждый га.

Вместе с, так называемой "дневной росой",  в почву доставляется около 60 кг/га азота воздуха - этого вполне достаточно, чтобы полностью покрыть потребности растений в азоте[4].  

Важным условием накопления осеннее-зимних осадков является сохранение на поверхности почвы стерни и соломенной мульчи [5].  

Переход на технологию минимальной, а затем и нулевой обработки почвы начинается с уборочной кампании, в ходе которой измельченные пожнивные остатки равномерно распределяются по полю. В результате формируется почвозащитное покрытие, которое противостоит ветровой и водной эрозии, обеспечивает сохранение влаги, препятствует произрастанию сорной растительности, способствует активизации почвенной микрофлоры, является базисом для возобновления плодородного слоя и повышения урожайности культур [6].  

Исследования проведённые  в севообороте: пар – пшеница – горох – ячмень на длительном стационаре отдела почвозащитного земледелия Кемеровского научно-исследовательского института сельского хозяйства показали, что в среднем за годы исследований показатели содержания продуктивной влаги  в зависимости от способа основной обработки почвы, различаются незначительно (фазы кущения, колошения), но имеется тенденция к их снижению при отвальной обработке почвы, как по предшественнику горох, так и по сидеральному пару (таблица 1).

Таблица 1 -  Влияние способов обработки на влагообеспеченность почвы, мм (горизонт 0 – 20 см), 2009 – 2011 гг.

Технологии обработки почвы	Фазы развития растений
	посев	кущение	колошение	полная     спелость
Опыт № 1   Ячмень Симон, предшественник горох
Отвальная	44,0	23,4	28,7	35,0
Поверхностная	46,5	23,1	29,2	33,5
Минимальная	46,7	24,2	31,7	29,3
Нулевая	46,5	22,0	31,5	29,1
Опыт № 2 Пшеница Ирень, предшественник сидеральный пар
Отвальная	44,5	22,5	28,3	29,1
Поверхностная	43,5	22,0	29,4	30,9
Минимальная	42,3	24,9	32,9	37,9
Нулевая	40,4	23,7	26,0	32,6

Наиболее высокие показатели при минимальной обработке почвы: фаза кущения 24,2 – 24,9, колошение 31,7 – 32,9 мм. Влагообеспеченность до посева на всех вариантах характеризовалась как высокая, 42,3 – 46,7 мм.                             Сохранение продуктивной влаги, в зависимости от способа обработки почвы, наиболее характерно проявляет себя в годы с недостаточным количеством осадков.

Жёсткая засуха в период кущения – выход в трубку у зерновых культур в 2011 г., выявила более чёткие закономерности. В зависимости от обработки почвы, при ГТК в мае и июне 0,77 – 0,95, сохранность  продуктивной влаги к периоду кущения  имеет значительные различия.

По предшественнику горох в посевах ячменя содержание продуктивной влаги в горизонте 0 – 20 см в данную фазу развития близко к оптимальным значениям при отвальной и минимальной обработках почвы – 18,8 – 20,1 мм, при поверхностной – 17,4 мм (таблица 2). 

Таблица 2 -  Наличие продуктивной влаги, в горизонте  почвы 0-20 см, 2011г., мм, Кемеровский НИИСХ

Технологии обработки почвы	Фазы развития растений
	посев	кущение	колошение	полная     спелость
Опыт № 1   Ячмень Симон, предшественник горох
Отвальная	47,3	20,1	25,7	32,8
Поверхностная	52,7	17,4	20,5	34,7
Минимальная	52,9	18,8	30,8	22,3
Нулевая	53,0	12,4	26,8	20,4
Опыт № 2 Пшеница Ирень, предшественник сидеральный пар
Отвальная	48,6	16,5	29,9	27,3
Поверхностная	44,3	12,7	21,1	32,8
Минимальная	44,9	24,9	30,6	31,5
Нулевая	43,8	22,4	14,3	30,7

Как при посеве ячменя по гороху, так и яровой пшеницы по сидеральному пару (донник) преимущество по обеспеченности растений продуктивной влагой в период вегетации имеет минимальная технология. При нулевой технологии в посевах ячменя,  содержание продуктивной влаги значительно ниже   – 12,4 мм.

Низкое содержание продуктивной влаги при нулевой обработке почвы обусловлено не только недостаточным   количеством осадков в этот период, но и значительной засорённостью многолетними сорняками. На данном варианте установлено  значительное засорение одуванчиком (Taraxacum officinale), начало вегетационного периода,  у которого отмечено в начале второй декады апреля.

При посеве ячменя    в первой декаде мая на нулевом  варианте имело место  значительное угнетение растений в первый период вегетации до фазы выхода в трубку, когда закладывалась  численная сторона урожая, сохранность растений к уборке  уменьшилась  в 2,6 раза, что негативно сказалось на урожайности. Выпадение осадков  в третьей декаде июня не компенсировало недостаток влаги в фазу  кущения ячменя.

При нулевых основных обработках почвы идёт накопление многолетних сорняков, которые потребляют достаточно высокое количество воды и питательных веществ, в следствие чего, культурные растения ощущают недостаток влаги, особенно в период кущения – выход в  трубку. Установлено, что показатель влагообеспеченности в период посев – кущение является одним  из основных, определяющих продуктивность ячменя. В годы исследований  присутствовала почвенная и атмосферная засуха. Определена тесная зависимость между количеством продуктивной влаги в корнеобитаемом слое почвы в период всходы – полное кущение и урожайностью ячменя, r = 0,8605* (R = 0,8343 на 5% уровне).

Для уничтожения сорной растительности после уборки зерновых и зернобобовых культур,  при нулевых основных обработках почвы, использовались гербициды сплошного действия, что способствовало уничтожению сорной растительности и сохранению влаги в почве.

После обработки установлена  полная гибель сорняков (100%): овсюг обыкновенный  (Avena fatua L.), гречиха татарская (Fagopylum tataricum Gaertn), пикульник обыкновенный (Galeopsis tetrahit L.), щетинник сизый (Setaria glauca L.), осот полевой (Sonchus arvensis L.), бодяк полевой [Cirsium arvense (L.) Scop.], до 95% - пырей  ползучий (Agropyron repens L.), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.).

Недостаток влаги в период кущения зерновых культур не может быть компенсирован в последующие фазы. Период кущения является критическим.  При формировании узла кущения идет начало дифференциации колоса, дифференциация зачаточных стеблевых узлов,  это начало генеративного периода, появляются колосковые бугорки идет начало формирования цветков в колосках и закладка колосковых чешуй. То есть в данный период закладывается численная сторона урожая.

Значительное преимущество, в остро  засушливые годы, по накоплению и сохранению влаги имеют ресурсосберегающие технологии.  Содержание продуктивной влаги в 2012 г. в северной лесостепи Кемеровского района  в слое почвы 0 – 20 см до посева яровой пшеницы при основной отвальной обработке составило 25,7 мм, без обработки 36,7 мм.  При отсутствии осадков к периоду кущения  при классической технологии возделывания по чистому пару отмечено значительное снижение продуктивной влаги -  до 10,5 мм (таблица 3). Преимущество по наличию продуктивной влаги на данный период имеют нулевая и минимальная технологии, 27,1 – 27,3 мм в горизонте  0 – 20 см.  К периоду колошения на всех вариантах опыта запасы продуктивной влаги характеризуются как неудовлетворительные.

Мульчирующий слой из пожнивных остатков и соломы по предшественнику горох, при условиях  почвенной и воздушной засухи 2012 г., позволил сохранить наибольшее количество влаги до посева ячменя из возможного на варианте без обработки почвы – 46,6 мм (отвальная – 36,9 мм).                       

Таблица 3 – Запасы продуктивной влаги  в слое почвы 0-20 см при различных обработках почвы на посевах яровой пшеницы Ирень, 2012 г., мм.

Основная обработка почвы	До посева	Кущение	Колошение	После уборки
Пшеница по чистому пару
Классическая технология возделывания (СЗП – 3,6)
Отвальная 20-22 см	25,7	10,5	16,4	14,7
Нулевая технология возделывания  (ПК Томь – 5,1)
Без обработки	36,7	27,1	18,3	24,1
Минимальная технология возделывания (ПК Кузбасс - 4,8)
Без обработки	36,7	27,3	5,7	22,4

К фазе кущения эта тенденция сохраняется, содержание продуктивной влаги в корнеобитаемом слое почвы составило по различным технологиям: классическая 9,7-12,3 мм, минимальная  – 12,6 -17,0 мм, нулевая  16,5 -17,1 мм.

В фазу колошения количество продуктивной влаги снизилось до 3,8 – 11,8 мм, тенденция по наибольшему её сохранению отмечена при минимальной технологии возделывания ячменя.

Более высокая обеспеченность влагой в критические периоды развития ячменя  при минимальной технологии обеспечила наиболее высокую урожайность по сравнению с классической и нулевой технологиями – 0,87 – 0,88 т/га (таблица 4).

Превышение урожайности ячменя по минимальной технологии в сравнение с отвальной составило в 3,4 – 3,8 раза,  с нулевой в 1,9 раза в посевах в чистом виде и в 3,1 раза при подпокровном посеве с донником.

Таблица 4 – Урожайность ярового ячменя, 2012 г.

Основная обработка почвы	Урожайность, т/га
	Ячмень без донника		Ячмень с подсевом донника
Классическая  (СЗП-3,6)
Отвальная  20-22 см		0,256	0,230
Нулевая  (ПК Томь-5,1)
Без обработки	0,460		0,280
Минимальная  (ПК Кузбасс-4,8)
Без обработки	0,870		0,880
НСР05	0,11		0,09

Отмечено снижение урожайности ячменя в посевах с донником. Донник является засухоустойчивой культурой,  и недостаток влаги не оказал негативного влияния на его развитие. Но при этом сам донник, используя влагу, оказал отрицательное влияние на рост и развитие ячменя, особенно при  нулевой и классической технологиях.

Таким образом, при выборе способа основной и предпосевной обработки почвы необходимо к каждому полю подходить индивидуально, учитывая засорённость участка, исходя из содержания продуктивной влаги и возможности её накопления, плотности почвы и механического её состава, биологических и морфологических особенностей высеваемой культуры. В данном случае речь идёт о ресурсосберегающих обработках: минимальных, нулевых  и поверхностных, исключая классическую отвальную обработку. Применение отвальной обработки является частью технологии в зернопропашном севообороте, в частности под картофель. Ресурсосберегающие обработки почвы позволяют накопить и сохранить продуктивную влагу более длительный период, обеспечивая её наличие в критические фазы развития сельскохозяйственных культур, преимущество имеет минимальная технология.

При значительном засорении корневищными и корнеотпрысковыми сорняками оптимальный вариант для их уничтожения при нулевой основной обработке почвы – это применение гербицидов сплошного действия весной до посева, либо осенью после уборки предшествующей культуры.