Влияние азотных удобрений и основной обработки почвы на продуктивность рапса озимого в севообороте на орошении Юга Украины

Введение. Рапс – масличная культура, которая на современном этапе способна заменить в севооборотах подсолнечник. Наличие в семенах старых сортов рапса вредных веществ (эруковая кислота, глю-козинолаты) усложняло возможность использования продуктов его переработки на пищевые и кормовые цели, т. к. масло негативно влияло на живой организм. В последние годы, особенно с появлением 00 сортов и гибридов, площади посевов рапса значительно возросли, а спрос на продукты его переработки практически не ограничен.

Выращивание масличных культур в Украине направлено на обеспечение внутренних нужд государства и формирование экспортного потенциала агропромышленного комплекса. Поэтому в решении первоочередных задач важное значение имеют мероприятия, способствующие дальнейшему наращиванию объёмов производства семян рапса.

Значительная часть агротехнических приёмов из технологии выращивания рапса озимого на орошении, и прежде всего способов основной обработки поч- вы и доз внесения азотных удобрений, изучены в регионе недостаточно. Потому научные исследования и производственные испытания этих вопросов в зоне функционирования Северо-Крымского магистрального канала, Ингулецкой и Каховской оросительных систем позволят повысить урожайность и валовые сборы семян рапса, уменьшить затраты на его выращивание и увеличить рентабельность производства.

В литературных источниках встречаются достаточно спорные утверждения о преимуществе безотвальных рыхлений над вспашкой и, наоборот, – их равнозначность в формировании продуктивности озимого рапса.

В то же время подавляющее большинство исследований по изучению эффективности различных способов и глубины основной обработки проведено на озимых и яровых зерновых, несколько меньше – на пропашных (картофель, свекла, кукуруза) и почти нет исследований на рапсе озимом [1].

Многие исследователи обнаружили, что с увеличением доз азотных удобрений урожайность культуры увеличивается, но абсолютные величины прироста урожая на единицу внесённого азота снижаются, т.е. большие дозы азотных удобрений (450–500 кг/га), как правило, не дают ожидаемой экономической выгоды [2].

В этой связи в исследованиях на опытных полях Института орошаемого земледелия НААН Украины в зоне действия Ингулецкой оросительной системы изучалась эффективность различных доз азотных удобрений и способов основной обработки почвы с использованием отвальных и менее энергоёмких орудий дискового и чизельного типа.

Материалы и методы. Целью исследований является установление наиболее эффективных способов основной обработки почвы, глубины рыхления и доз азотных удобрений при выращивании рапса озимого в условиях орошения юга Украины, которые способствуют созданию благоприятных условий для роста и развития растений, а также формирования урожая и качества семян.

Исследования проводились в стационарном опыте отдела орошаемого земледелия в звене плодосменного севооборота с чередованием культур: пшеница озимая – рапс озимый – ячмень озимый – кукуруза. В опыте изучалось два способа и пять глубин основной обработки почвы, а также четыре дозы минерального питания:

Фактор А – система основной обработки почвы:

• 1.    Вспашка на глубину 25–27 см в системе длительного применения разноглубинной отвальной обработки почвы.

• 2.    Чизельная обработка на глубину 25– 27 см в системе длительного применения разноглубинной безотвальной обработки почвы.

• 3.    Дисковая обработка на глубину 12– 14 см в системе мелкой безотвальной обработки почвы.

• 4.    Чизельная обработка на глубину 14– 16 см в системе дифференцированной – 1 обработка почвы с одним щелеванием за ротацию (дифференцированная-1).

• 5.    Чизельная обработка на глубину 14–16 см в системе дифференцированной – 2 обработки почвы в севообороте с одной вспашкой за ротацию (дифференцированная-2).

Фактор В – дозы азотных удобрений:

• 1.    N 0 – без внесения азотных удобрений.

• 2.    N 70.

• 3.    N 100.

• 4.    N 130.

В опыте высевали районированный сорт рапса озимого Дембо, созданный на Прикарпатской государственной сельскохозяйственной опытной станции Института сельского хозяйства Карпатского региона НААНУ.

Посевная площадь делянок составляет 450 м2, учётная – 50 м2.

Повторность в опыте четырёхкратная. Полевой опыт был заложен методом расщепленных блоков. Расположение вариантов основной обработки почвы в опыте систематическое.

Закладку опыта и проведение сопутствующих исследований проводили в соответствии с общепринятыми методиками для орошаемого земледелия [3].

Энергетическую оценку способов обработки, доз азотных удобрений и технологий выращивания озимого рапса, которые базировались на них, проводили на основе пооперационных технологических карт по методикам Taрарико [4] и Пастухова [5].

Результаты и обсуждение. Рапс озимый как мелкосемянная сельскохозяйственная культура для прорастания семян, первоначального роста и развития растений требует мелко комковатого строения поверхностного слоя с уплотнённой прослойкой почвы на глубине заделки семян. Достичь такой структуры посевного и пахотного слоя можно за счёт применения рациональных способов обработки и глубины рыхления. Учитывая то, что тёмнокаштановые среднесуглинистые почвы имеют равновесную плотность сложения, которая значительно превышает оптимальные показатели, для рапса озимого необходимо разработать способы с использованием новых многооперационных технических средств, которые способны создать наиболее благоприятные условия для роста и развития растений.

Исследования, проведенные в различных почвенно-климатических зонах Украины, свидетельствуют о том, что плотность почвы значительно влияет на ход химических и биологических процессов, развитие корневой системы и вегетативной массы сельскохозяйственных культур. Суммарное негативное воздействие уплотнения почвы ходовыми системами тракторов и другой мобильной техники приводит к снижению урожайности на 7–10 %, а при исключительно неблагоприятных условиях потери могут достигать 50–70 %.

Нами установлено, что с увеличением продолжительности исследований происходит постепенное уплотнение почвы по всем вариантам опыта.

Наблюдения за изменением плотности сложения слоя почвы 0–40 см под воздействием разных способов основной обработки почвы в севообороте дали возможность установить колебание исследуемого показателя в пределах 1,29– 1,33 г/см3 в период всходов. Наиболее рыхлым оказался слой почвы 0–40 см в варианте с вспашкой на 25–27 см в системе разноглубинной отвальной основной обработки почвы в севообороте – 1,29 г/см3. Применение чизельного рыхления на 25–27 и дисковой обработки на 12–14 см в системе безотвальной разноглубинной и мелкой одноглубинной обработки почвы в севообороте привело к росту плотности сложения на 0,03 и 0,04 г/см3, или на 2,3 и 3,1 % соответственно.

Ближайшим по своему влиянию на почву к контролю является 4-й вариант с дифференцированной системой основной обработки почвы с одним щелеванием на 38–40 см за ротацию севооборота. Во все годы разница между контролем и этим вариантом не превышала 0,01 г/см3, или 0,7–0,8 %.

В начальный период роста рапса озимого интерес вызывает динамика изменений плотности сложения почвы с углублением от 0–10 до 30–40 см. Если в варианте с вспашкой почва уплотняется с углублением постепенно, то при безотвальной глубокой и мелкой обработках почвы с углублением от 0–10 до 10–20 см почва уплотняется в 2,4–2,8 раза больше по сравнению с контролем. Разница между слоем почвы 0–10 и 10–20 см в большинстве случаев составляет от 0,08 до 0,09 г/см3.

На протяжении вегетации под действием гидротермических условий, поливной воды почва уплотнилась, и к уборке урожая культуры плотность почвы выросла во всех вариантах опыта и была в пределах 1,33–1,37 г/см3.

В прямой зависимости от плотности пахотного слоя находится его порозность. Чем больше уплотнение почвы, тем меньше ее порозность и ниже водопрони- цаемость. При снижении полевой пороз-ности почвы до 10 %, водопроницаемость снижается к отметке, при которой потери урожая становятся значительными.

Особенно важной является порозность в период прорастания семян и начального развития всходов растений. В дальнейшем после формирования корневой системы растения меньше реагируют на изменение порозности (табл. 1).

Таблица 1

Плотность сложения и порозность слоя почвы 0–40 см при различных способах и глубине основной обработки под рапс озимый в севообороте, в среднем за 2010–2013 гг.

Система основной обработки почвы в севообороте	Способ и глубина обработки	Плотность почвы, г/см3		Порозность, %
		начало вегетации	конец вегетации	начало вегетации	конец вегетации
Отвальная разноглубинная	25–27 (в)*	1,29	1,33	50,57	49,04
Безотвальная разноглубинная	25–27 (ч)	1,32	1,35	49,43	48,28
Безотвальная одноглубинная	12–14 (д)	1,33	1,37	49,04	47,51
Дифференциро-ванная-1	14–16 (ч)	1,30	1,33	50,19	49,04
Дифференциро-ванная-2	14–16 (ч)	1,31	1,34	49,81	48,66

*Примечание: в – вспашка; ч – чизельное рыхление; д – дисковая обработка

Данные, полученные в нашем опыте, свидетельствуют о том, что в фазе всходов показатели общей порозности слоя почвы 0–40 см наивысшими были в вариантах отвальной разноглубинной и дифференцированной систем основной обработки почвы. Разница между ними составляла лишь 0,8 % и была не существенной.

С углублением в нижние слои почвы наблюдается снижение уровней этого показателя по сравнению со слоем почвы 0– 10 см. Порозность слоя почвы 0–10 см во всех вариантах опыта была оптимальной и колебалась в пределах 52,11–52,87 %.

Показатели в слоях почвы 20–30 и 30– 40 см во всех вариантах опыта были ниже оптимальных параметров для растений рапса озимого. Так, в варианте с разно- глубинной отвальной системой основной обработки почвы и вспашкой под рапс на 25–27 см порозность уменьшалась с углублением от 52,87 до 48,28 %.

По годам исследований изменений закономерности показателей порозности почти не отмечалось.

Показатели общей порозности в 2010 и 2013 гг. были близкими к усредненным данным опыта.

Результаты исследований в среднем за 3 года свидетельствуют о том, что при определении в конце вегетации культуры общая порозность слоя почвы 0–40 см снизилась в сравнении с весенним периодом.

Порозность слоев почвы 20–30, 30– 40 см практически выровнялась по всем вариантам опыта.

Лишь в 2013 г. наблюдалось увеличение общей порозности в сравнении с предыдущими двумя годами. Так, в вариантах отвальной разноглубинной и обеих дифференцированных систем основной обработки почвы исследуемый показатель почти вышел на начальный уровень и составил 49, 43 и 49,81 % соответственно.

Исследуемые варианты способов и глубины основной обработки почвы под рапс озимый на фоне отвальных, безотвальных и дифференцированных систем обработки в севообороте оказали влияние на водопроницаемость.

При определении водопроницаемости в период всходов рапса озимого наивысшей она была в варианте с вспашкой на 25–27 см и составляла в среднем за 3 года исследований при 3-часовой экспозиции 3,74 мм/мин. Замена вспашки чизельным рыхлением на такую же глубину снизила водопроницаемость до 3,37 мм/мин, или на 9,9 %, а уменьшение глубины дискового рыхления до 12–14 см вызвало снижение водопроницаемости до 2,95 мм/мин, или на 21,1 % (табл. 2).

С уплотнением почвы и снижением общей порозности в зимний период уменьшается и водопроницаемость. Показатель водопроницаемости по вариантам опыта снизился в 1,1 раза. Достаточно существенная разница отмечается между всеми вариантами обработки почвы, кроме чизельного рыхления на 14–16 см в системе дифференцированной обработки почвы с одним щелеванием за ротацию.

Таблица 2

Водопроницаемость почвы под посевами рапса озимого при различных способах и глубине основной обработки в севообороте, в среднем за 2010–2013 гг.

Система основной обработки почвы в севообороте	Способ и глубина обработки	Водопроницаемость, мм/мин
		начало вегетации	конец вегетации
Отвальная разноглубинная	25–27 (в)*	3,74	3,11
Безотвальная разноглубинная	25–27 (ч)	3,37	2,84
Безотвальная одноглубинная	12–14 (д)	2,95	2,37
Дифференцированная-1	14–16 (ч)	3,41	2,87
Дифференцированная-2	14–16 (ч)	3,25	2,78

*Примечание: в – вспашка; ч – чизельное рыхление; д – дисковая обработка

Результаты анализа данных по годам исследований свидетельствуют, что в 2013 г. показатели водопроницаемости почвы перед уборкой урожая приблизились к исходным, кроме варианта с мелкой безотвальной обработкой, где водопроницаемость с 4,39 снизилась до 3,90 мм/мин, или на 11,2 %.

Учет урожая по годам показывает, что наименьший уровень урожайности рапса озимого был получен на неудобренном фоне при безотвальных способах основной обработки почвы, особенно чизельной на 12–14 см в системе безотвальной мелкой обработки на протяжении ротации севооборота (табл. 3).

При внесении дозы азотных удобрений N 70 наименьший урожай 1,86 т/га был также получен при дисковой обработке на 12–14 см в системе мелкого безотвального рыхления. На других вариантах опыта он колебался в пределах 2,19–2,40 т/га.

При внесении N100 был отмечен максимальный урожай рапса – на уровне 2,65 т/га при вспашке на глубину 25–27 см в системе длительного применения разноглубинной отвальной обработки почвы и 2,59 т/га при чизельной обработке на глубину 14–16 см в системе дифференциро-ванной-1 обработки почвы с одним щелеванием за ротацию севооборота. В других вариантах опыта урожайность культуры была существенно ниже и колебалась в пределах 2,18–2,53 т/га.

Таблица 3

Урожайность семян рапса озимого при различных способах и глубине основной обработки почвы и дозах азотных удобрений в 4-польном звене плодосменного севооборота, т/га, среднее 2010–2013 гг.

Система основной обработки почвы	Способ и глубина обработки	Доза удобрения				Среднее по системам основной обработки почвы (фактор А)
		N 0	N 70	N 100	N 130
Отвальная	25–27 (о)*	1,88	2,40	2,65	2,56	2,37
Безотвальная	25–27 (ч)	1,79	2,17	2,53	2,46	2,24
Безотвальная	12–14 (д)	1,52	1,86	2,18	2,27	1,96
Дифферен-цированная-1	14–16 (ч)	1,63	2,24	2,59	2,60	2,27
Дифферен-цированная-2	14–16 (ч)	1,40	2,19	2,46	2,50	2,14
Среднее по удобрению (фактор В)		1,64	2,17	2,48	2,48

*Примечание: о – основная обработка почвы; в – вспашка; ч – чизельное рыхление; д – дисковая обработка

При увеличении дозы внесения азотного удобрения до N 130 уровень урожайности при глубокой вспашке и чизельной обработке снизился, а в варианте с мелким рыхлением на 12–14 и 14–16 см он, наоборот, имеет тенденцию к увеличению.

Наиболее существенным фактором в формировании урожая семян рапса были минеральные удобрения. Анализируя полученные результаты можно утверждать, что с ростом доз азотных удобрений до N 100 происходит существенный рост урожая. При увеличении дозы внесения азота до 130 кг отмечается тенденция к снижению урожайности.

Выводы. В звеньях полевых короткоротационных севооборотов на темнокаштановых почвах южной степи Украины наиболее благоприятные условия для роста, развития и формирования урожая жая семян рапса озимого создаются в системах разноглубинной отвальной основной обработки почвы с оборотом пласта или дифференцированной-1 обра-ботки с мелким чизельным (14–16 см) рыхлением под рапс на фоне щелевания один раз за ротацию и при внесении азотных удобрений с расчета 100–130 кг действующего вещества на гектар в зависимости от его содержания в почве.