Влияние приема основной обработки на пищевой режим агрочернозема Красноярской лесостепи и урожайность ячменя

Введение. Систематическая обработка почв, возделывание сельскохозяйственных культур, применение удобрений, средств защиты, эрозионные процессы приводят к существенным изменениям свойств почв. При этом трансформационные процессы, влияющие на плодородие почв, могут иметь как положительную, так и отрицательную направленность [1–3].

В современных условиях важным направлением совершенствования зональных технологий возделывания сельскохозяйственных культур является разработка эффективных ресурсосберегающих приемов. В основу рациональных систем обработки положены принципы разно-глубинности, минимизации и ресурсосбережения в зависимости от природно-климатических особенностей регионов, севооборота, засоренности посевов и других условий [4]. Кроме снижения экономических затрат целесообразность таких приемов связана прежде всего с накоплением в почве органического вещества и изменением пищевого режима почв.

Цель исследования – оценить влияние приема основной обработки на пищевой режим агрочернозема Красноярской лесостепи, уро- al.] // Bulliten KrasSAU. 2022;(4): 82–88. (In Russ.). жайность ячменя и экономическую эффективность его возделывания.

Объекты и методы. Исследования проведены в 2013–2015 гг. в условиях полевого опыта на стационаре «Минино» Красноярского научноисследовательского института сельского хозяйства, расположенного в Красноярской лесостепи. Объекты исследования – агрочернозем криоген-но-мицелярный маломощный среднесуглинистый и агроценоз ячменя, возделываемый в пятипольном полевом севообороте (пар – пшеница – рапс – ячмень – овес). Почва опытного участка в слое 0–20 см характеризовалась высоким содержанием гумуса (7,9–9,6 %), слабощелочной реакцией среды (рНн 2 о – 7,1–7,8), высокой суммой обменных оснований (40,0–45,2 м-экв/100г).

Исследования проведены на трех блоках основной обработки почвы: I – отвальная вспашка на глубину 20–22 см; II – минимальная обработка дискатором на глубину 10–12 см; III – прямой посев (нулевая обработка). Ячмень сорта Буян возделывали на фоне применения минеральных удобрений со стартовой дозой N30Р30. В фазу кущения посевы обрабатывали гербицидом Магнум, ВДГ в дозе 0,01 кг/га против широколистных сорняков. Размещение вариантов опыта – систематическое, повторность – 3-кратная. Учетная площадь делянки – 100 м2. Почвенные образцы отбирали в слоях 0–10, 10–20 см. Повторность отбора образцов и аналитических определений – 3-кратная. Сроки отбора образцов были приурочены к фазам развития культуры: всходы (июнь); колошение (июль); молочная спелость (август).

Основные химические показатели по характеристике почвы получены при помощи общепринятых методов [5]: реакция почвенного раствора определялась потенциометрическим методом; сумма обменных оснований по Каппену-Гильковицу; гумус по Тюрину; нитратный азот с помощью ион-селективного электрода; подвижный фосфор и обменный калий по Мачигину. Учет урожая зерновых осуществляли в фазу полной спелости методом прямого комбайниро-вания. Урожайность приводили к стандартной 14 % влажности и 100 % чистоте.

Результаты аналитических определений обработаны методами дисперсионного анализа и описательной статистики [6].

Погодные условия вегетационного сезона 2013–2014 гг. характеризовались как избыточно увлажненные. Средняя температура воздуха за период наблюдений составила 16 °С и соответствовала среднемноголетним данным. Вегетационный период 2015 г. по температурному режиму также соответствовал среднемноголетним данным. Сумма осадков за период май-сентябрь составила 207 мм, что ниже нормы на 26 мм. Избыточное увлажнение отмечалось только в

Вестник КрасГАУ. 2022. № 4 июньский период (среднее превышение нормы на 27 мм).

Результаты и их обсуждение. Количество нитратного азота в пахотных почвах в течение вегетационного периода сильно варьирует в зависимости от интенсивности процессов нит-ратообразования, которые, в свою очередь, определяются погодными и агротехническими условиями, биологическими особенностями возделываемых культур. Под посевами ячменя содержание нитратного азота было очень динамичным (Cv = 22–101 %). Наряду с его накоплением за счет текущей нитрификации одновременно происходило обеднение его запаса к июлю и августу в результате интенсивного потребления культурой. Уменьшение количества азота к уборке ячменя на всех вариантах опыта до 5– 8 мг/кг являлось результатом выноса элемента отрастающим подгоном ячменя. В июле 2014 г. количество нитратного азота в почве полей ячменя оставалось повышенным и высоким на всех фонах основной обработки (12–26 мг/кг).

Анализ среднесезонного содержания нитратного азота в агрочерноземе посевов ячменя показал, что его возделывание по яровому рапсу формировало близкий средний уровень обеспеченности (табл.1). На вспашке среднее содержание нитратного азота в 0–20 см слое агрочернозема соответствовало средней обеспеченности (11 мг/кг), на фоне ресурсосберегающих технологий – низкой (8 мг/кг) без существенной дифференциации 0–20 см слоя почвы.

Таблица 1

Прием обработки	Слой, см	N-NO 3	Р 2 О 5	К 2 О
Отвальная	0–10	12,1	5,1	20,0
	10–20	10,7	5,0	19,6
Минимальная	0–10	7,9	5,1	20,0
	10–20	8,4	4,5	18,2
Нулевая	0–10	8,2	5,4	19,8
	10–20	8,3	5,4	17,3
НСР 05		3,3	Fф	Fф

Агрохимическое состояние агрочернозема при возделывании ячменя (среднее за 2013–2015 гг.), мг/кг

Почвенные фосфаты, в отличие от минеральных форм почвенного азота, которые неустойчивы и легко теряются в результате улетучивания и вымывания, весьма устойчивы. Не- достаток фосфора в почвах снижает продуктивность сельскохозяйственных культур. Особенно отчетливо это проявляется при коротком вегетационном периоде растений, в обстановке хо- лодного климата и засушливых условиях Средней Сибири [7]. Более всего фосфор необходим растениям в начальный период их развития, особенно при недостатке тепла.

Установлено, что почва в посевах ячменя отличалась высокой обеспеченностью подвижным фосфором по годам исследований (5–6 мг/кг). Лучшие условия для накопления подвижных фосфатов в агрочерноземе складывались на нулевой обработке. Но эти различия по сравнению со вспашкой и минимальной обработкой математически не доказываются по срокам отбора образцов. Характер сезонной динамики Р 2 О 5 имел схожую направленность и интенсивность по фонам основной обработки почвы (Сv = 8–30 %). Минимальное содержание подвижного фосфора отмечалось в период интенсивного потребления культурой элементов питания.

На вспашке и ресурсосберегающих технологиях основной обработки среднее содержание Р 2 О 5 в 0–20 см слое агрочернозема за период исследований составило 5 мг/кг. Поверхностная обработка почвы дискатором определила небольшую дифференциацию 0–20 см слоя почвы по содержанию подвижного фосфора. Разница между слоями составила 0,6 мг/кг.

Постоянное перераспределение ионов калия в системе «твердая фаза почвы – почвенный раствор», а также трансформация их положения в твердой фазе почвы требуют периодической регистрации этих изменений [8]. Результаты исследований показали, что агрочерноземы ми-целлярно-карбонатные в условиях полевого опыта отличались средней и низкой обеспеченностью обменным калием, что обусловлено среднесуглинистым гранулометрическим составом и более высокой подвижностью обменного калия. В сезонной динамике обменного калия в агрочерноземе (Сv = 4–27 %) отмечался период всходов, характеризующийся более высоким содержанием элемента. По мере роста и развития культуры содержание обменного калия несколько снижалось. Существует мнение [9], что содержание обменной формы калия довольно хорошо демонстрирует режим его накопления в почве, но плохо – масштабы его потребления. При длительном дефицитном балансе калия содержание в почве его подвижных форм стабилизируется на низком уровне, несмотря на вынос элемента культурой. В таких условиях питание растений обеспечивается за счет потенциальных запасов калия.

Оценка среднесезонного содержания обменного калия в посевах ячменя показала, что на вспашке и ресурсосберегающих технологиях основной обработки почвы под культуру в слое 0– 10 см сформирован близкий средний уровень обеспеченности элементом питания (20 мг/кг). В слое 10–20 см отмечается низкая обеспеченность обменным калием. Дифференциация 0– 20 см слоя по содержанию К 2 О с разницей на 2– 3 мг/кг выявлена при использовании минимальной и нулевой обработки под ячмень. Исследованиями, проведенными на черноземах Канской лесостепи при длительном применении минимальной обработки, показано увеличение содержания нитратного азота, подвижных форм фосфора и обменного калия в 0–10 см слое почвы [10].

Урожайность ячменя во все годы исследований на отвальной и минимальной обработке почвы, как правило, имела близкие величины и достоверно не отличалась между собой. Исключение составлял 2014 г., когда при возделывании ячменя на минимальной обработке был сформирован максимальный урожай культуры (4,3 т/га). Прямой посев снижал урожайность зерна культуры за годы исследований на 31– 50 % по сравнению с отвальной и минимальной обработками (табл. 2).

Таблица 2

Прием обработки	2013 г.	2014 г.	2015 г.	Среднее за 2013–2015 гг.
Отвальная	2,64	3,11	2,92	2,89
Минимальная	3,69	4,30	4,03	4,01
Нулевая	2,72	1,10	2,31	2,04
НСР 05	0,72	0,95	1,05

Урожайность ячменя в зависимости от обработки почвы, т/га

Обобщая литературные данные, отметим, что оценка влияния способов основной обработки почвы на продуктивность сельскохозяйственных культур показывает неоднозначные результаты: зяблевая обработка либо превосходит по урожайности безотвальное рыхление и плоскорезную обработку, либо уступает, либо разницы не отмечается [11–13]. По мнению Н.В. Перфильева [14], уровень урожайности сельскохозяйственных культур определяет экономическую эффективность производства. Считается, что прямые затраты не оказывают основного влияния на доходность технологий при различных способах основной обработки почвы, так как они составляют в общей структуре всего 0,4–5,6 %. А.Н. Власенко с соавт. [15] отмечают, что снижение затрат механической энергии на обработку поч- вы является недостаточным условием прибыльности земледелия. Поскольку в таких условиях проявляются неблагоприятные агроэкологические изменения в агроценозе.

Исследованиями установлено, что переход к минимальной и нулевой обработкам почвы давал значительные преимущества в экономии затрат средств на 1 гектар (табл. 3). Возделывание ячменя по минимальной обработке определяло снижение затрат средств по сравнению с отвальной обработкой в среднем за годы исследований на 8 %, по нулевой технологии – на 38 %. При этом существенное снижение урожайности ячменя в зернопаровом севообороте на нулевой обработке определило невысокую прибыль. При производстве зерна культуры она составила 2564 руб/га.

Таблица 3

Показатель	Прием обработки
	отвальная	минимальная	нулевая
Урожайность, т/га	2,89	4,01	2,00
Затраты средств, руб/га	14386,4	13221,3	8842,9
Себестоимость, руб/т	4999,2	3311,5	4982,8
Прибыль, руб/га	3579,3	11724,4	2564,1
Рентабельность, %	24,8	88,4	25,2

Экономическая эффективность приемов основной обработки почвы при возделывании ячменя (среднее за 2013–2015 гг.)

Экономически более выгодным явилось производство зерна ячменя при обработке почвы дискатором осенью, где рентабельность составила в среднем 88 %. Важно отметить, что эффективность систем обработки оценивается различными авторами неоднозначно [16–19]. Это определяется длительностью применения способов обработки почвы, метеорологическими условиями, возделываемыми культурами, уровнем применения удобрений и средств защиты.

Заключение. Возделывание ячменя в зернопаровом севообороте по ресурсосберегающим технологиям основной обработки существенно снизило содержание нитратного азота, определив его низкую обеспеченность. Приемы основной обработки обусловили близкие величины накопления подвижного фосфора и обменного калия в 0–20 см слое агрочернозема. Минимальная и нулевая обработки определили поверхностную локализацию обменного калия в 0–10 см слое почвы. Прямой посев снижал урожайность зерна ячменя за годы исследований на 31–50 % по сравнению с отвальной и минимальной обработками. Наиболее приемлемыми по оценке экономической эффективности под ячмень являются поверхностные обработки.