Прямой посев зерновых культур в степных районах Среднего Поволжья
Автор: Корчагин Валентин Александрович, Горянин Олег Иванович
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Земледелие
Статья в выпуске: 5-3 т.16, 2014 года.
Бесплатный доступ
Представлены многолетние результаты исследований по разработке научных основ и созданию ресурсосберегающих технологических комплексов возделывания зерновых культур с прямым посевом, которые свидетельствуют о большой перспективности этого направления. За годы исследований, испытываемый технологический комплекс с прямым посевом в зернопаровом севообороте не привел к ухудшению агрохимических, водных и биологических свойств почвы. Не возросла на фоне применения гербицидов засоренность посевов, не отмечено ухудшения основных элементов плодородия почвы. Отмечен высокий экономический эффект от технологии с прямым посевом при использовании для прямого посева комбинированного посевного агрегата ООО «Сызраньсельмаш» - АУП-18,05. На основе проведённых исследований предлагаются новое поколение технологий возделывания озимой и яровой пшеницы.
Прямой посев, технологии, элементы почвенного плодородия, урожайность и эффективность
Короткий адрес: https://sciup.org/148203408
IDR: 148203408
Текст научной статьи Прямой посев зерновых культур в степных районах Среднего Поволжья
научных взглядах о принципах формирования технологий, по выбору систем машин, подбору сортов, т.е. речь идет о смене всех элементов системы земледелия.
В основу их совершенствования должны быть положены принципы адаптивной интенсификации растениеводства, обеспечивающие перевод растениеводства на качественно новый уровень наукоемкости, продуктивности, ресур-соэнергоэкономичности, экологической безопасности и рентабельности.
В Самарском НИИСХ накоплен 50-летний экспериментальный материал в развитие идей почвозащитных систем земледелия для засушливой степи Среднего Поволжья, обоснованных академиками Н.М. Тулайковым, Т.С. Мальцевым и А.И. Бараевым.
Научной базой современных технологий, основанных на минимальных обработках почвы и посева, служит установленная закономерность – черноземные почвы степных районов Заволжья не нуждаются в постоянной вспашке и других глубоких обработках для регулирования агрофизических, агрохимических и биологических свойств [5, 6, 7].
В связи с этим возможно создавать оптимальные условия для жизнедеятельности растений на черноземах Заволжья без интенсивной плужной обработки.
Результаты многолетних исследований нашего института не подтверждают широко распространенное мнение о том, что отказ от плужной обработки приведет к падению плодородия почв. Установлено, что потенциальное и эффективное плодородие черноземов региона сохраня- ется на высоком уровне и при длительных дифференцированных обработках почвы в севообороте без оборота пласта.
Одна из основных причин негативных результатов применения технологий прямого посева и No-till связана с тем, что сельхозпроизводители связывали возделывание по таким технологиям только с применением того или иного способа основной обработки почвы и без учета специфики его влияния на фитосанитарную обстановку, пищевой режим и при полном отсутствии сеялок прямого посева.
Поэтому только системный подход и строгое соответствие предлагаемых технологий природно-климатическим и хозяйственным условиям могут гарантировать успех их освоения. Игнорирование этого единственно правильного подхода приводит к дискредитации этих технологий.
Основываясь на накопленном многолетнем экспериментальном материале, нами была предложена построенная на системной основе принципиально новая схема формирования технологических комплексов возделывания зерновых для черноземной и сухой степи Среднего Поволжья.
Она включает следующие элементы, которые должны стать обязательными составными частями новых технологий:
-
. зернопаровые и зернопаропропашные севообороты короткой ротации;
-
. минимальную и дифференцированную системы обработки почвы в сочетании с использованием комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов;
-
. ресурсоэкономные высокоэффективные способы применения удобрений с использованием биологических методов воспроизводства почвенного плодородия;
-
. экологически безопасную интегрированную систему защиты растений от сорняков, вредителей и болезней с помощью новых эффективных препаратов;
-
. систему машин, основанную на энергонасыщенных колесных тракторах и комбинированных почвообрабатывающих и посевных машинах нового поколения;
. новые, приспособленные к современным технологиям сорта с повышенной пластичностью, устойчивые к болезням и вредителям, с гарантированно высоким качеством зерна.
Цель исследования: изучение влияния технологии прямого посева зерновых культур на агрофизические и агрохимические свойства чернозёма обыкновенного продуктивность и эффективность возделывания зерновых культур.
Объекты и методы исследований. Исследования проводились в многолетнем стационаре, на базе отдела земледелия. Почва опытного уча- стка - чернозем обыкновенный, среднемощный, среднесуглинистый.
В течение 2000-2010гг. в семипольном севообороте с чередованием пар чистый - озимая пшеница - просо - яровая пшеница – кукурузу (с 2006г. сидеральный пар) - яровая пшеница -яровой ячмень в сравнении с традиционной технологией изучался технологический комплекс дифференцированной обработкой почвы в севообороте (под сидеральный пар глубокое рыхление, под озимую пшеницу без осенней основной обработки почвы, под яровые зерновые прямой посев).
В качестве приёмов воспроизводства почвенного плодородия использовались измельчённая солома и пожнивно-корневые остатки.
На контрольном варианте опыта применялась общепринятая система машин (ПЛН -5-35, БЗСС -1,0, КПС - 4, СЗ-3,6, 3ККШ-6). В технологических комплексах нового поколения – комбинированные посевные агрегаты ООО «Сель-маш» (АУП - 18,05). Глубокое рыхление производилось орудием ПЧ - 4,5. Применялись интегрированные приёмы борьбы с сорняками. Первоначально на технологиях прямого посева вносился общеистребительный гербицид. Для посева использовались адаптивные к местным погодным условиям сорта. Уборка проводилась с измельчением соломы.
Климат зоны проведения исследований - резко континентальный. За 11 лет исследований 2000, 2001, 2004, 2006 годы – оказались благоприятными для роста и развития озимых культур, 2003 и 2007 годы для развития всех культур. В 2002, 2005 годах наблюдалась весенняя засуха. В 2008, 2009 годы - весенне-летняя засуха, В 2010 году отмечена самая жестокая весенне-осенняя засуха за последние 100 лет.
Результаты и их обсуждение. Проведенные в Самарском НИИСХ в 2000-2010 гг. исследования показали, что прямой посев в сочетании с комплексом обязательных его элементов не приводит к ухудшению агрофизических свойств, водного и пищевого режимов почвы. Не отмечено повышения засоренности посевов, ослабления биологической активности почвы.
В наших исследованиях независимо от технологий оструктуренность почвы была высокой. В среднем за годы исследований максимальное содержание агрономически ценных агрегатов отмечено при поверхностном внесение соломы и прямом посеве яровых зерновых культур. Начиная с четвёртого года исследований в годы с небольшим количеством осадков за вневегета-ционный период применение технологии с прямым посевом яровых зерновых обеспечивало достоверное увеличение количества структур- ных агрегатов, по сравнению с контролем на 2,67,1%. В 36 % лет с большим количеством осадков за апрель сентябрь (более 295мм) содержание агрономически ценных агрегатов не зависело от технологий возделывания.
Количество эрозионно-устойчивых агрегатов в верхнем слое почвы в зависимости от технологий возделывания и основной обработки пара менялось незначительно. Максимальное содержание фракции > 1 мм, в начале парования при наличии на поверхности почвы соломы и пожнивно - корневых остатков, выявлено на вариантах с прямым посевом яровых зерновых 72,0%, что на 1,6% больше других испытываемых вариантов.
Во время посева яровых зерновых культур, объёмная масса пахотного слоя почвы в большей мере зависела от биологических особенностей растений и в меньшей от способов основной обработки почвы и технологий возделывания, при этом она не выходила за пределы оптимальных значений, в том числе и равновесной плотности. Так, под посевами озимой пшеницы, за счёт меньшей влажности и уплотняющего действия на почву хорошо развитой в весенний период корневой системы, почва в слое 0-30 см была более плотного сложения (1,07-1,12 г/см3), чем на остальных полях (1,03-1,08 г/см3). Оптимальными показателями на чернозёмах, по данным Г.И.Казакова (1997) для яровых зерновых являются 1,0 – 1,2 г/см3, озимой пшеницы - 1,2 – 1,3г/ см3, кукурузы, гороха – 0,9-1,1 г/см3 [2].
При применении современных технологий с прямым посевом яровых зерновых и размещением на поверхности измельченной соломы и пожнивно-корневых остатков отмечено более рациональное разложение органики и разуплотнение почвы на всех полях. Особенно чётко эта тенденция выявлена в 74 % лет исследований при пониженном выпадении осадков (менее 260 мм за сентябрь-апрель), когда плотность почвы составила соответственно 1,04 и 1,09 г/см3. За период исследований установлено, что объёмная масса почвы дифференцирована по слоям. В паровом поле и под яровыми культурами самый плотный слой почвы на вариантах с ежегодной вспашкой – 20-30см. Под посевами озимой пшеницы различия между нижними слоями по этому показателю незначительны. При технологии с прямым посевом яровых зависимость обратная. В период посева яровых зерновых культур наибольшая плотность отмечена в слоях 10-20 и 20-30см, под посевами озимой пшеницы – в слое 20-30см.
Определенная тенденция к снижению плотности почвы в слое 20-30 см на варианте с прямым посевом служит доказательством разуплотнения почвы в необрабатываемых слоях.
За вегетационный период произошло выравнивание плотности почвы в зависимости от технологий.
Снижение запасов доступной влаги в почве способствовало увеличению ее плотности после уборки сельскохозяйственных культур на варианте с прямым посевом в среднем по культурам и севообороту на 0,02-0,04 г/см3 или на 1,93,8%. Особенно четко эта тенденция выявлена в слоях 0-10 и 20-30 см. В среднем по севообороту после уборки сельскохозяйственных культур плотность почвы была близкой и составила 1,081,09 г/см3.
С плотностью почвы связан и такой важный агрофизический показатель – сопротивление пенетрации («твёрдость почвы»). В среднем за годы исследований сопротивление пенетрации почвы в корнеактивном слое весной на контроле составило 1128 КПа. На испытываемой технологии с прямым посевом яровых зерновых сопротивление пенетрации в слое 0-60 см не выходило за пределы оптимальных значений – 1400 КПа и составила 1366 КПа. В слое 0-10см данный показатель увеличивался в 1,5 раза, по сравнению с контролем и был приближен к оптимальному значению для развития корневой системы яровых зерновых. К концу вегетации сопротивлении пенетрации выравнивалось по всем вариантам и превышало 3500 КПа.
Применение прямого посева яровых зерновых обеспечивало в большинстве лет к достоверному увеличению весенних запасов влаги в метровом слое почвы, по сравнению с традиционной технологией. Улучшение водного режима при прямом посеве происходило за счет больших запасов остаточной влаги в осенний период и улучшения усвоения осадков вневегетационно-го периода. В среднем по севообороту запасы доступной влаги на технологии с прямым посевом яровых зерновых составили 105,3 мм, что на 22,2 мм или 26,9 % больше чем при традиционной технологии. При этом улучшение водного режима почвы, по сравнению с традиционной технологией, выявлено как в пахотном, так и в подпахотном слоях.
Длительное применение дифференцированной обработки почвы в севообороте и прямым посевом яровых зерновых культур, создавая благоприятные условия для сохранения влаги, снижения температуры на поверхности почвы, способствовало усилению деятельности целлюлозоразлагающих микроорганизмов (на 5-10%) в верхней части пахотного слоя. Однако усиление разложения растительных остатков в верхней части обрабатываемого слоя явилось основной причиной снижения доступного растениям азота в почве в первые годы исследований. В сред- нем за годы исследований преимущество традиционной технологии в содержании нитратов отмечено только в паровом поле до первой культивации (прирост 14,9%). После культиваций в летний период азотный режим питания выравнивался. На остальных полях севооборота разница в содержание NO3 в период посева яровых между испытываемыми вариантами была не существенной.
Применение технологий прямого посева яровых зерновых культур обеспечивало, по сравнению с традиционной технологией улучшение фосфорного и калийного режимов почвы. В среднем по севообороту содержание Р2О5 и K2O здесь составило соответственно 19,2 и 18,9 мг/ 100 г. почвы, что достоверно на 2,9 мг (17,8%) 3,5 мг (22,7%) больше контроля (при НСР05 2,0 и 2,1 мг).
После уборки сельскохозяйственных культур тенденция по улучшению фосфорного и калийного режимов почвы и стабилизации азотного режима на технологиях прямого посева по сравнению с традиционной сохранилась.
Длительное применение дифференцированных обработок почвы в севообороте и прямым посевом зерновых с применением в качестве удобрений измельченной соломы и ПКО обеспечило, особенно в годы с недостаточным количеством осадков, более низкую минерализацию гумуса, по сравнению с контролем. В среднем за годы исследований содержание гумуса составило - 3,86%, что достоверно на 0,55% выше контроля (НСР05- 0,42).
Лучший водный и пищевой режим, при большем содержании в верхнем слое соломы и ПКО в весенний период на технологии с прямым посевом ярового ячменя способствовали достоверному на 1,7 мл О2 на 1 г почвы или 36,2 % (НСР05-0,74), по сравнению с вспаханным вариантом усилению активности каталазы. (НСР05-0,74)
К уборке в заключительном поле севооборота на всех вариантах произошло усиление активности каталазы, при этом сохранилась тенденция увеличения выделение О2 на технологии с прямым посевом.
При корреляционном анализе за годы исследований на всех вариантах выявлена слабая корреляционная связь фермента каталазы с урожайностью ярового ячменя. На варианте с традиционной технологией отмечена тесная обратная корреляционная связь с содержанием гумуса r= - 0,85 и обменным калием r = - 0,91.
Улучшение водного режима почвы при большем количестве измельчённая солома и ПКО на поверхности почвы способствовали усилению активности уреазы в весенний период на технологии нового поколения до 0,015мг N-NН3 на 1
почвы. При традиционной технологии этот показатель снижался на 0,004 мг или 36,4%.
Наибольшее выделение аммиака в период уборки и в среднем за вегетацию происходило также на варианте с прямым посевом - 0,016 мг, что на 0,003 и 0,004 мг или на 23,1-33,3% выше традиционной технологии.
В период посева ярового ячменя и в среднем за вегетацию в исследованиях установлено увеличение, на вариантах с современными технологиями, по сравнению с традиционной, скорости дефосфорирования почвой органических соединений на 50,0 и 33,3% соответственно.
В течение вегетации распределение ферментов уреазы и фосфатазы, не зависимо от технологий, в пахотном слое почвы было равномерным.
За годы исследований на испытываемых вариантах были выявлены тесные прямые корреляционные связи между ферментом уреазой и урожайностью ярового ячменя (при r >0,89. Влияние фермента на содержание гумуса колебалось от среднего r=0,52; 0,53, в контроле до сильного на технологии прямого посева при r >0,70.
При высоком и очень высоком содержание подвижного фосфора в исследованиях установлена тесная обратная связь активности фосфатазы с урожайностью ярового ячменя r= - 0,83-0,95.
Рациональное сочетание в севообороте агротехнических и химических средств обеспечили в испытываемых технологических комплексах эффективную защиту посевов от сорной растительности. Общая засоренность посевов зерновых в среднем по севообороту составила в колошении при традиционной технологии 18,5 шт./ м2, на варианте с прямым посевом - 22,0 шт./ м2.
Технология прямого посева, благодаря оптимизации агрофизических и агрохимических свойств почвы, обеспечили равную с контролем урожайности озимой пшеницы и яровых зерновых культур. В среднем по севообороту урожайность зерновых культур составила 1,67 - 1,69 т/ га (табл.1).
При этом применение технологии с прямым посевом яровых зерновых снизили производственные затраты на 15%, расходы на топливо в 2 раза, трудовые затраты – в 3 раза, повысили рентабельность производства на 15-20%.
Выводы: Результаты исследований по разработке научных основ и созданию ресурсосберегающих технологических комплексов возделывания зерновых культур с прямым посевом, выполненные за период с 2000 по 2010 гг., свидетельствуют о большой перспективности этого направления.
За годы исследований, испытываемый технологический комплекс с прямым посевом в зернопаровом севообороте не привел к ухудшению аг-
Таблица 1. Урожайность зерновых культур при разных технологиях возделывания (2000-2010гг), т/га
Культуры |
технологии |
НСР 05 |
|
Традиционная |
С прям ым посевом |
||
Озимая пшеница |
2,18 |
2,08 |
0,24 |
Просо |
1,77 |
1,71 |
0,19 |
Яровая пшеница |
1,33 |
1,37 |
0,15 |
Яровая пшеница |
1,35 |
1,33 |
0,14 |
Яровой ячмень |
1,82 |
1,86 |
0,22 |
Среднее по зерновым |
1,69 |
1,67 |
0,19 |
рохимических, водных и биологических свойств почвы. Не возросла на фоне применения гербицидов засоренность посевов, не отмечено ухудшения основных элементов плодородия почвы.
Установлено, что изучаемая технология не снизила ферментативную активность почвы.
Отмечен высокий экономический и энергетический эффект от технологии с прямым посевом при использовании для прямого посева комбинированного посевного агрегата ООО «Сызраньсельмаш» - АУП-18,05.
На основе проведённых исследований предлагаются ресурсосберегающие технологии возделывания озимой и яровой пшеницы.
Основные составляющие новой технологии возделывания озимой пшеницы без осенней обработки:
– размещение по чистым парам в зернопаровых и зернопаропропашных севооборотах короткой ротации (4–6 полей);
– посев по необработанным с осени полям с использованием при многолетнем типе засоренности в осенний период гербицидов сплошного действия или баковых смесей гербицидов нового поколения;
– весенне-летний уход за парами с использованием нового поколения комбинированных почвообрабатывающих агрегатов (ОПО-4,25 и ОПО-8,5 и др.);
– безрядковый посев комбинированными посевными машинами АУП-18,05, АУП-18,07 с одновременным внесением в рядки при посеве стартовых доз удобрений, применение подкормок;
– интегрированную защиту растений с использованием эффективных препаратов для борьбы с сорняками, болезнями и вредителями с учетом пороговой их вредоносности;
– посев сортами адаптивными к местным погодным условиям, способными хорошо окупать средства интенсификации (Безенчукская 380, Малахит, Светоч и др.);
– прямое комбайнирование с измельчением соломы на удобрение.
Новая технология возделывания яровых зер-ноых включает:
– размещение посевов на высокоокультуренных землях после озимых в зернопаровых и зернопароп- ропашных севооборотах короткой ротации;
– отказ на чистых от сорняков полях от основной и предпосевной обработок почвы;
– применение на полях, засоренных многолетними сорняками и падалицей озимых, лущения стерни в сочетании с использованием гербицидов сплошного действия (Ураган Форте и др.);
– стартовые дозы азотных удобрений и сложных гранулированных удобрений при локальноленточном внесении;
– интегрированная система защиты растений от сорняков, болезней и вредителей с использованием нового поколения эффективных препаратов;
– специальные комбинированные агрегаты (АУП-18,05, и АУП-18,07 и др.), обеспечивающие качественный посев в необработанную почву;
– адаптивные, устойчивые к болезням и стрессовым факторам сорта;
– уборка прямым комбинированием с использованием измельчителей соломы.
– посев адаптивных к новым технологиям сортов (Яровой пшеницы Тулайковская 10 и 100, Бе-зенчукская степная, ячменя Беркут и Орлан и др.);
–уборка прямым комбайнированием с измельчением соломы.
Только в Самарской области применение технологий прямого посева на половине площадей яровых зерновых культур (400-500 тыс. га) позволит экономить, по сравнению с традиционной технологией ежегодно 450-500 млн. руб. и 13-15 тыс. т топлива.
Список литературы Прямой посев зерновых культур в степных районах Среднего Поволжья
- Аллен Х.Н. Прямой посев и минимальная обработка почвы/Пер. с англ. М.Ф. Пушкарева. М.: Агропромиздат, 1985. -208 с.
- Казаков Г.И. Основная обработка почвы в Среднем Поволжье. -Самара, 1997. -196 с.
- Кант Г. Земледелие без плуга: Предпосылки, способы и границы прямого посева при возделывании зерновых культур/Пер. с нем. Е.И.Кошкина. -М.: Колос, 1980. -158 с.
- Келлер К. Земледелие без плуга. Консервирующая обработка почвы и прямой посев//Новое сельское хозяйство.-2002. -№1. -С. 22-26.
- Концепция формирования современных ресурсосберегающих комплексов возделывания зерновых культур в Среднем Поволжье/Науч. ред., сост. В.А.Корчагин. -Изд. 2-е., перераб. и доп. -Самара, 2008. -88с.
- Корчагин В.А., Шевченко С.Н., Горянин О.И., Новиков В.Г. Прямой посев зерновых культурв степных районах Среднего Поволжья. -Самара, СамНЦ РАН, 2008. -111 с.
- Чуданов И.А. Ресурсосберегающие системы обработки почв в Среднем Поволжье. -Самара, ГНУ Самарский НИИСХ, 2006. -236 с.
- Thompson Carlyle A., Whitney David A. Effects of 30 years of cropping and tillage systems on surface soil test changes//Commun. Soil Sciand Plant Anal. 2000.Vol.31. -N 1-2. -P. 241-257.