Способы основной обработки почвы под сою в регионах России (обзор)

Soybean possesses a high adaptability to soil and climatic conditions of cultivation areas and is produced in the most regions of the Russian Federation. Cultivation technologies for soybean are well worked out in the traditional producing regions, but for many agricultural enterprises and farms of some regions soybean production is a quite new activity. Soybean cultivation in new regions due to the traditional technologies for these regions not accounting the features of the crop predetermines beforehand its low productivity. To increase soybean yield it is obligatory to adapt cultivation technologies for soybean as this crop requires for special methods and quality of technological actions. Diversity of conditions for soybean production stipulates a necessity to use different techniques of soil tillage that influence a lot water supply, nutrition, phytosanitary state of crops, and after all – crop yield. Influence of soil tillage on soy- bean yield was studied in many regions of Russia. Moldboard plowing on a depth not less than 22 cm or deep ploughing on a depth 25–28 cm is recommended as the primary soil tillage on hard textural soils in zones of unstable or insufficient moistening. Minimal soil tillage is appropriated in conditions of sufficient moistening, especially on light soils, this provides the equal yield at the lowered expenses for cultivation. When furrow bottoms are formed, it is recommended to conduct periodic deep treatments by chisel, staged plough or the other deep tillers on a depth 27–30 cm to improve water-air conditions of root soil layer. Soybean cultivation due to ridge-and-row technology creating optimal conditions for soybean plants vegetation is very promising in the northern regions or under overwatering.

Одно из центральных мест в мировом производстве продукции растениеводства занимает соя. Высокие потребительские качества, способность повышать почвенное плодородие и хорошая приспосабли-ваемость к условиям произрастания способствовали широкому распространению этой культуры [1]. В нашей стране, где соя возделывается в 52 краях и областях, её производству заслуженно уделяется повышенное внимание. Посевные площади под сою растут из года в год и в настоящее время (в 2018 г.) составляют более 2,9 млн га. Выступая на совещании в Благовещенске (22.05.2014), президент Российской Федерации отметил, что «… российская соя – самая лучшая в мире, потому что она не генномодифициро-ванная, натуральная, такой в мире практически уже не осталось нигде, кроме России» [2]. Долгое время основным регионом возделывания сои являлся Дальний Восток, однако в настоящее время эту культуру выращивают во всех федеральных округах. В 2018 г., за счет роста посевных площадей на 65,1 % и урожайности на 22,9 %, впервые лидером по производству сои стал Центральный федеральный округ, обеспечивший её сбор в размере 1702,3 тыс. т ( таблица).

В свете майских указов президента России о кратном увеличении экспорта растительных масел до 2025 г., перед аграрным сектором стоит задача повышения сбора масличных культур за счёт использования запаса пустующих земель, изменения структуры посевных площадей, применения передовых научных и инновационных разработок, обеспечивающих увеличение урожайности. Одним из способов решения этой задачи является расширение площадей посевов как в регионах традиционного соесеяния, так и в тех местах, где соя является культурой новой и незнакомой: на юге Сибири, в Приуралье, Поволжье и Южном федеральном округе, есть возможность расширения производства и в Центральном федеральном округе [3].

Таблица

Производство сои в Российской Федерации в 2013–2018 гг. (по данным Росстата)

Наиме-нова-ние феде-раль-ного округа Рос-сий-ской Федерации	Посевная площадь, тыс. га			Валовой сбор, тыс. т.			Урожайность, т/га
	2013– 2017 гг. (в среднем за год)	2018 г.	2018 г. в % к 2013– 2017	2013– 2017 гг. (в среднем за год)	2018 г.	2018 г. в % к 2013– 2017 гг.	2013– 2017 гг. (в среднем за год)	2018 г.	2018 г. в % к 2013– 2017 гг.
Рос-сий-ская Федерация	2110,6	2919,0	138,1	2673,4	3926,8	146,9	13,4	14,8	110,4
Центра льный	551,0	909,9	165,1	834,6	1702,3	204,0	15,3	18,8	122,9
Севе-ро-За-падный	0,4	2,4	642,4	0,4	2,9	725,0	16,7	14,0	84,3
Южный	191,4	239,3	125,0	326,0	319,1	97,9	17,5	13,9	79,4
Севе-ро-Кав-каз-ский	33,4	37,3	111,6	44,0	55,1	125,0	14,1	15,1	107,1
При-волжский	84,0	103,2	122,9	95,2	130,8	137,4	12,4	13,1	105,6
Уральский	7,4	5,5	74,2	3,3	5,4	165,6	8,7	9,8	112,6
Сибирский	42,2	152,4	361,5	49,3	159,2	323,0	11,5	10,6	92,2
Дальне восточный	1200,8	1468,9	122,3	1321,6	1551,9	117,4	11,8	12,6	106,8

В российских регионах существуют различные системы технологий растениеводства, сформированные с учётом природно-климатических условий, рекомендаций     научно-исследовательских учреждений и опыта практического выращивания традиционных сельскохозяйственных культур. Если на Дальнем Востоке соя имеет статус «фирменной» культуры и технология её выращивания тщательно отработана, то для сельскохозяйственных предприятий ряда краев и 125

областей европейской части России производство сои является абсолютно новым направлением хозяйственной деятельности. Выращивая сою по традиционным для своих регионов технологиям производства зернобобовых культур, здесь зачастую допускают ошибки при её возделывании, приводящие к низкой продуктивности. Для повышения урожайности необходимо учитывать особенности сои, предъявляющей свои специфические требования к набору и качеству проведения технологических операций.

В силу своей пластичности соя неприхотлива к условиям произрастания, и технология её выращивания сложностью не отличается. Однако, являясь пропашной культурой, имеющей симбиотический тип питания, она отзывчива на создание аэрируемого пахотного слоя, без которого затруднена азотфиксация, обеспечивающая потребности сои в азоте до 80 %. Рыхлый слой почвы имеет значение не столько на момент посева, сколько на период формирования азотфиксирующих клубеньков, на их активность в фазы образования и налива бобов [4]. Для нормального функционирования корневой системы растений сои и ризобиальной микрофлоры требуется оптимальное сложение почвы, когда её плотность составляет 1,10– 1,20 г/см3, а также достаточное наличие влаги (20–25 %) и воздуха (15–20 %) в активном корнеобитаемом слое. Достижение этих агрофизических параметров является основным условием эффективности применяемых способов обработки почвы [5].

Известно, что от способа обработки зависят агрофизические свойства почвы, влагообеспеченность, режим питания и фитосанитарное состояние посевов. Среди всех факторов, ответственных за формирование урожая, на обработку почвы приходится до 20 % [6]. Поэтому возделывание сои в различных природноклиматических условиях обусловливает необходимость использования таких систем и способов обработки почвы, которые позволят создать агрофон, наиболее соответствующий биологическим особенностям культуры.

На Дальнем Востоке, в южной его части, расположено около половины всех площадей посевов сои. Здесь свои потенциальные возможности она более полно реализует на структурных, хорошо дренированных, богатых гумусом почвах со слабокислой реакцией почвенного раствора. Однако в Амурской области, производящей 2/3 дальневосточной сои, почвы преимущественно по гранулометрическому составу суглинистые, склонные к заплыванию. Малоснежные зимы и сухие ветреные вёсны часто приводят к потерям влаги в верхнем слое, а плохая водопроницаемость подпахотных слоёв способствует возникновению переувлажнения пахотного слоя в период муссонных дождей. Поэтому здесь основная обработка почвы должна быть направлена на увеличение мощности обрабатываемого слоя, его буферности с одновременным обогащением органическим веществом [7]. В ходе исследований влияния способов обработки почвы на урожайность сои, проводимых на луговых чернозёмовидных почвах, дальневосточными учёными сравнивалась отвальная вспашка (плуг ПЛН-8-40) на 18– 20 см, безотвальная культивация стрельчатыми лапами (культиватор Morris Concept 2000) на 13–15 см и дискование (дискатор БДМ-8×4) на 8–10 см. При этом существенной разницы в урожайности сои, возделываемой в вариантах с культивацией и отвальной вспашкой (2,73 и 2,74 т/га соответственно) не выявлено. При использовании дискования урожайность сои была значительно ниже (2,31 т/га) [8]. При сравнении отвальной вспашки на 25 см, глубокого рыхления на 28 см и культивации на 15 см, проведенных на луговых чернозёмовидных почвах, наибольшая урожайность сои была получена в вариантах безотвальной обработки почвы: глубокого рыхления (1,97 т/га) и культивации (1,88 т/га), однако разница в урожайности после отвальной вспашки (1,75 т/га) и безотвальных обработок несущественна [9].

Соя не выносит длительного переувлажнения почвы, приводящего к гибели клубеньков и наиболее активных корневых волосков. При восстановлении нормальной влажности её корневая система способна отрастать, однако продуктивность растений при этом значительно снижается. Весьма эффективной альтернативной технологией выращивания сои, позволяющей сглаживать последствия временного переувлажнения почв в период муссонных дождей, является её возделывание на профилированной поверхности – грядах шириной 140 см и гребнях на 70–90 см [10]. При гребне-грядовой технологии создаются благоприятные температурные, водные и воздушные условия для быстрого и дружного прорастания семян. При посеве семян в гребни и гряды почва сохраняет рыхлую мелкокомковатую структуру на протяжении всего периода вегетации растений, причём увеличение площади поверхности способствует лучшему прогреву верхнего слоя почвы. Корневая система растений, семена которых высеяны в гребни и гряды, не выходит в междурядья, поэтому при междурядных обработках, по сравнению с обработкой посевов по ровной поверхности, почву рыхлить можно глубже, что способствует её сохранению в рыхлом состоянии и предохраняет почвенную влагу от испарения во второй половине периода вегетации [11].

Исследования грядовой технологии проводились на лугово-бурой тяжёлосуглинистой почве, где с осени были нарезаны гряды шириной 140 см. Рыхление полотна гряды проводилось на глубину 10, 20, 30 и 40 см плоскорезными и чизельными рабочими органами. В процессе исследований выявлен рост урожайности сои с увеличением глубины обработки почвы. Наибольший урожай получен при глубине рыхления 40 см плоскорезной лапой – 2,63 т/га, что на 61 % больше, чем при рыхлении гряды на 10 см [12].

Большой потенциал имеет способ возделывания сои по гребневой технологии, позволяющей увеличить мощность корнеобитаемого слоя и повысить накопление сухого вещества. Использование этого способа в условиях Дальнего Востока способствует повышению урожайности сои на 17–21 % [13]. Опыт применения гребневой технологии выращивания сои в аграрных организациях Ульяновской и Самарской областей, Республики Татарстан также показывает рост урожайности сои на 16,7–20,8 % [14]. В целом такая технология имеет значительные перспективы для использования в северо-западной зоне европейской части России до 60о с.ш., в районах с суммой активных температур более 1700 оС, а также в условиях переувлажнения в других регионах, однако её широкое применение сдерживается ввиду несовершенства современных средств механизации.

В условиях орошения основная обработка почвы имеет особую значимость в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Под влиянием оросительной воды почва гораздо быстрее, чем в богарных условиях, утрачивает исходные характеристики: возрастает объёмная масса, снижается общая скважность и водопроницаемость, нарушается газообмен между почвенным и атмосферным воздухом [15]. В исследованиях, проводимых на светло-каштановых тяжёлосуглинистых почвах на орошении, изучали пять способов основной обработки: отвальная обработка на глубину 25–27 см (контроль) и на 20–22 см, безотвальная обработка стойкой СибИМЭ на 25–27 и на 20– 22 см, а также дисковое лущение на 10– 12 см. При этом явное преимущество оставалось за безотвальной обработкой почвы на глубину 20–22 см, где получена максимальная урожайность сои (2,99 т/га) [16].

В засушливых районах степной зоны, характеризуемой большими и ровными полями, небольшим и неустойчивым снежным покровом, где высокая вероятность возникновения эрозионных процессов, первостепенное значение имеет наличие стерни и измельчённой соломы на поверхности поля для защиты от выдувания почвенных частиц. В этих условиях применение плоскорезной и комбинированной обработки почвы улучшает водный режим по сравнению со вспашкой и неглубокой обработкой, спо- собствуя повышению урожайности культуры. В степях Среднего Поволжья на чернозёме обыкновенном малогумусном среднемощном проводилось изучение влияния на урожайность сои таких способов основной обработки почвы, как вспашка на 25–27 см, глубокое безотвальное рыхление на 25–27 и мелкое безотвальное рыхление на 10–12 см. Проведённые исследования установили, что урожайность сои, выращенной по безотвальной обработке и вспашке, находится практически на одном уровне: 1,28 и 1,23 т/га соответственно. Применение мелкого рыхления в качестве основной обработки почвы существенно, до 1,07 т/га, снижает урожайность сои [17]. Следовательно, мелкие обработки почвы под сою в регионе бесперспективны.

Аналогичные результаты получены и при посеве сои в условиях степей оренбургского Предуралья на чернозёме южном карбонатном: более высокую урожайность (1,05 и 0,86 т/га соответственно) обеспечили глубокие обработки – вспашка и безотвальное плоскорезное рыхление на 23–25 см по сравнению с мелким рыхлением на 12–14 см и дискованием на 10–12 см (0,82 и 0,75 т/га соответственно) [18].

В современных условиях культура сои интенсивно внедряется в сельскохозяйственное производство Центрального Черноземья России. Невзирая на то, что на долю этого региона приходится около четверти всех посевных площадей России, занятых под сою, в 2018 г. здесь было выращено 37,5 % всей российской сои [2]. Этому способствовала активизация исследований и разработки технологических приёмов возделывания сои, адаптированных к условиям Тамбовской, Курской, Липецкой и других областей.

На тёмно-серой лесной почве Курской области максимальная урожайность сои была получена в тех вариантах, где проводилась вспашка и чизельная обработка почвы на 25–27 см – 1,81 и 1,74 т/га, а возделывание по фону поверхностной обработки почвы на 10–12 см существенно (на 0,19 т/га) снижало её урожайность [19].

При основной обработке чернозёмов типичных Тамбовской области на фоне применения гербицидов наибольшая урожайность сои получена в вариантах поверхностной (на 8–10 см) обработки – 1,96 т/га – и вспашки (на 22 см) – 1,94 т/га. При проведении безотвальной обработки (на 20–22 см) был отмечен спад урожайности до 1,86 т/га. Поверхностная обработка почвы в сочетании с применением гербицидов также обеспечивает лучшие экономические показатели по сравнению со вспашкой и безотвальной обработкой [20].

На выщелоченном тяжёлосуглинистом черноземе Липецкой области проводилось изучение таких способов основной обработки почвы под сою, как отвальная вспашка на 22–24 см (плуг ПЛН-8-35), глубокое безотвальное рыхление на 28– 30 см (чизельный плуг ПЧ-4-5), мелкая безотвальная на 10–12 см и поверхностная на 6–8 см обработки (дисковая борона БДП-6×2). Отмечен рост урожайности сои с увеличением глубины обработки почвы: наибольшая урожайность стабильно формировалась при использовании глубокого безотвального рыхления – 2,36 т/га, что на 0,12 т/га выше, чем при использовании вспашки. При использовании мелкой и поверхностной обработок продуктивность сои значительно снижалась и была практически равноценной – 2,03 и 2,00 т/га соответственно [21].

В европейской части страны значительные посевные площади под соей сосредоточены в Южном федеральном округе, где только в 2018 г. их рост составил 20,0 %. Большая часть (89,9 %) этих площадей расположена в Краснодарском крае.

На Кубани исследования по оптимизации способов и глубины основной обработки почвы под сою проводились в стационарном опыте на чернозёме выщелоченном слабогумусном сверхмощном тяжёлосуглинистом, где изучались отвальная вспашка на 20–22 см, безотвальное рыхление на 25–27 см, мелкая безотвальная обработка дискатором на 10–12 см, минимальная обработка лемешным плугом на 12–14 см и поверхностная обработка дисковым лущильником на 6–8 см. Наибольшая урожайность сои здесь получена при безотвальном рыхлении и отвальной вспашке – 1,73 и 1,62 т/га соответственно. Значительно ниже она была в вариантах с меньшей глубиной обработки: при мелкой безотвальной обработке – 1,50 т/га, при мелкой отвальной – 1,51 т/га, при поверхностной – 1,45 т/га [22].

В Ростовской области на чернозёме обыкновенном среднемощном суглинистом сравнивали вспашку отвальным плугом и плоскорезную обработку на глубину 14–16 см, 20–22 и 27–30 см, а также комбинированную обработку (агрегат комбинированный АКВ-4М) на 6– 8 см, 10–12 и 14–16 см. Наибольшая урожайность сои сформирована при проведении вспашки на 27–30 см (0,97– 0,98 т/га), причем увеличение глубины обработки с 14–16 до 27–30 см обеспечило достоверную прибавку урожайности на 0,08 т/га. Такую же прибавку урожайности принесло увеличение глубины комбинированной обработки с 6–8 до 14– 16 см. В варианте плоскорезной обработки урожайность сои была на 0,11–0,13, а при комбинированной – на 0,09–0,17 т/га меньше, чем при вспашке на глубину 27– 30 см. Особенно преимущество вспашки, способствующей использованию растениями влаги из нижележащих горизонтов, сказалось в засушливый год проведения исследований. В год с обильными осадками особых различий в урожайности сои по вариантам не наблюдалось. Наибольшие значения урожайности были отмечены в вариантах с отвальной и комбинированной обработкой на глубину 14–16 см (1,07 и 1,03 т/га соответственно), а также плоскорезной на 20–22 см (1,04 т/га) [23].

Схожие результаты получены и при проведении подобных исследований на выщелоченных типичных и обыкновенных чернозёмах в неорошаемых условиях Центрального Предкавказья. Изучались такие способы, как отвальная вспашка на 20–22 см, плоскорезная обработка на 20– 22 см и мелкая безотвальная обработка на 10–12 см. Установлено, что в годы с достаточной влагообеспеченностью способ обработки почвы не оказывал существен- ного влияния на урожайность культуры. Наибольший урожай сои был получен при плоскорезной и мелкой обработках – 1,73 и 1,87 т/га, что на 0,2–0,34 т/га выше, чем при отвальной вспашке [24].

Резюмируя вышеизложенное, можно отметить, что система обработки почвы играет важную роль в технологии возделывания сои и требует дифференцированного подхода к своей оптимизации, т.к. шаблона в выборе рационального способа не существует – для различных природно-климатических условий он должен быть индивидуальным, зависящим от предшественника, погодных факторов, агрофизического состояния почвы, видового состава сорняков и степени засорённости поля, его рельефа и подверженности эрозионным процессам. Так, в зонах неустойчивого или недостаточного увлажнения на тяжёлых по гранулометрическому составу почвах в качестве основной обработки почвы следует применять отвальную вспашку на глубину не менее 22 см или глубокое рыхление на 25–28 см. Особенно нуждаются в глубоких обработках почвы бесструктурные и склонные к заплыванию со слабой водопроницаемостью подпахотных слоёв.

Однако в условиях достаточного обеспечения растений влагой, особенно на лёгких почвах, оправдана минимализация обработки почвы, обеспечивающая равную урожайность при снижении энергетических и трудовых затрат путём уменьшения глубины обработки и увеличения обрабатываемой за один проход площади. С целью разуплотнения образующейся при этом плужной подошвы и улучшения водно-воздушного режима почвы рекомендуется проводить периодические глубокие обработки чизелями, ярусными плугами или другими глубоко-рыхлителями на 27–30 см [7; 25].

В условиях переувлажнения, а также в районах Северо-Западного, Уральского, Сибирского и Дальневосточного федерального округов, перспективно возделывание сои по профилированной поверхности: гребням и грядам, способствующее созданию оптимальных условий для вегетации растений сои.