Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Экономические тенденции развития общества отражаются и на сельскохозяйственном производстве. В прошедшее десятилетие возникло и становится значимым противоречие между возможностью землепользователей получать стабильные урожаи полевых культур и необходимостью снижать энергетические и материальные затраты, сохраняя при этом плодородие почвы [1; 2]. В современном земледелии почвенное плодородие в значительной степени стало зависеть от климата [3], рационального использования средств плодородия и защиты растений [4; 5], приемов основной обработки почвы [6; 7] и биологических особенностей культур звена или севооборота.

В настоящее время на полях Северного Кавказа и других регионов, где преобладают черноземы обыкновенные, используются комбинированные системы их подготовки в звене или севообороте, при которых применяются (а часто сочетаются) отвальные, минимальные, поверхностные и даже нулевые (химические) обработки [8; 9]. Применение ресурсосберегающих технологий и прямого посева способствует экономии ГСМ и трудовых ресурсов; сдерживает развитие водной и ветровой эрозии почв, оптимизирует водонакопление и плотность сложения пахотного слоя [10], а также его биологическую активность [11], при одновременном увеличении засоренности посевов [12]. Энергосберегающие и no-till технологии как в начальный, так и последующий период применения требуют активного накопления пожнивно-корневых остатков [13]. Следовательно, необходимо получать урожай как с основных, так и пожнивных посевов.

Цель исследования: провести комплексную оценку влияния способов и приемов основной обработки почвы и культур звена севооборота на элементы почвенного плодородия, засоренность почвы и посевов; экономическую и биоэнергетическую эффективность.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились с 2013 по 2018 год в стационарном севообороте ООО АПК «Кубань-Агро», расположенного в центральной зоне Краснодарского края.

Среднегодовое количество осадков в районе составляет 614 мм. Фактически их выпало: 1,3 нормы 2016 году и по 0,9 в остальные периоды исследований. Многолетняя температура воздуха достигает +12,1 °С. Но в 2015, 2018 годах данный показатель повышался на 0,8-1.2 °С соответственно. Сумма температур свыше +5 °С – 2990-3000 °С. Продолжительность безморозного периода достигает 235 дней. Почвы чернозема обыкновенного сверхмощные, среднесуглинистые. Содержание гумуса в слое 0-20 см составляет 3,8 %; P2O5 – 22-28 мг/кг; K2O – 350-380 мг/кг почвы (по Мачигину); рh – 7,2. Учетная площадь делянок 5000 м2, повторность четырехкратная.

Схема опытов состояла из различных вариантов.

Под лен и пшеницу проводили:

1. Лущение стерни 8-10 см, отвальную вспашку 22-24 см, культивацию 8-10 см, прикатывание, культивацию до 6 см (контроль).

2. Лущение стерни 6-8 см, повторное лущение 6-8 см, внесение гербицидов: Раундапа 2 л/га и Банвела 0,1 л/га.

3. Нулевая. Прямой посев культур. Внесение гербицидов: Раундапа 2 л/га и Банвела 0,1 л/га –трехкратно.

Для гороха посевного:

1. Лущение стерни 8-10 см, отвальную вспашку 22-24 см, культивацию 8-10 см, прикатывание.

2. Лущение стерни 6-8 см.

3. Нулевая. Прямой посев культуры. Механические и химические обработки не проводились.

Для могара пожнивного посева:

1. Лущение стерни 6-8 см и прикатыва- ние – двукратно.

Система удобрений и ухода за культурами звена севооборота

Лен масличный – при посеве N6 P26. Гербицид Гербитокс-Л 1,5 л/га и ростостимулирующий состав (РС) Вермисол 1 л/га и НВ 101 5 мм/га в фазу «елочки». При влажности семян льна 32-35 % гербицид Раундап 3 л/га.

Озимая пшеница – при посеве N12 P52 и в подкормки весной N68. Препарат Балерина 0,4 л/га и (РС) в тех же дозах для уничтожения сорняков. От вредителей и болезней соответственно препараты Фагот – 0,15 л/га и Колосаль Про – 0,5 л/га, а также (РС) в фазу колошения.

Могар – N34 при полных всходах. В фазу кущения гербицид Балерина 0,3 л/га совместно с (РС). При влажности семян 30-35 % Раундап 3 л/га.

Горох – при посеве N6P26. В фазу 4-5 листьев гербицид Базагран 3,5 л/га и (РС). Инсектицид Фагот 0,15 л/га и (РС) в начале цветения. Десикант Реглон Супер 2 л/га при влажности семян 30-35 %.

Через 2-3 дня после посева (до всходов) делянки льна масличного, озимой пшеницы и гороха посевного обрабатывались Раундапом 2 л/га для уничтожения оставшихся сорняков и падалицы.

Посев – сеялкой для прямого посева Рапид 600. Внесение гербицидов – опрыскиватель ОП-2000. Сбор урожая – комбайном Клаас Тукан. Листостебельная масса могара и побочная продукция льна масличного укладывалась в валки, тюковалась и удалялась с варианта 1, 2, 3 опытного участка. Стебли озимой пшеницы и гороха измельчались и равномерно рассевались по поверхности делянок при обмолоте.

Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом (ГОСТ 28268-89). Плотность сложения почвы устанавливали патронным методом в горизонтах 0-10, 10-20 и 20-30 см при ненарушенном строении перед посевом и накануне уборки культур.

Учет засоренности проводили в летне-осенний период; перед применением гербицидов -количественно-видовым методом; накануне уборки культур – с взвешиванием массы. Урожайность каждой культуры определяли по вариантам опыта. В опытах выполняли расчет экономических и биоэнергетических [14] показателей. Проводилась статистическая обработка данных [15].

Результаты исследования и их обсуждение

После использования почвообрабатывающих агрегатов изменяется соотношение твердой, жидкой, газообразной и биологической компонент почвы, а следовательно, и направленность химических и биологических процессов [16].

Одним из важных показателей состояния используемой в производстве почвы является ее водопроницаемость.

Наибольшее количество влаги проникло в почву за 3 часа на делянках с вспашкой; и колебалось от 63 мм в 2017 г. до 88 мм в 2016 г. Поверхностная обработка также способствовала ее проникновению в почву, но в количестве меньшем на 2 мм, чем в среднем на контроле. На делянках без механической обработки почвы водопроницаемость составила 72 мм и несущественно уступала предыдущим вариантам.

Определение запасов продуктивной влаги и плотности сложения почвы, при взаимовлиянии способов и приемов ее основной обработки, выпадающих осадков, а также корневой системы растений, представляло научный и производственный интерес (табл. 1).

Наибольшее содержание продуктивной влаги в сое почвы 0-100 см отмечено весной перед посевом гороха. На вспаханных и поверхностно обработанных делянках – 167,2 и 164,4 мм, что не отличало существенно эти варианты. По нулевой обработке влаги накапливалось весной на 4,2 мм и 8,8 мм, и перед уборкой культур на 1,1-2,8 мм меньше (существенно), чем по вспашке.

Плотность сложения чернозема обыкновенного в оба срока определения не имела значительных различий по вариантам обработки. При проведении пожнивных посевов также полезно иметь эти данные. По результатам определения плотности сложения чернозема обыкновенного перед посевом могара и накануне его уборки (рисунок) не установлено существенных различий по вариантам обработки почвы под озимую пшеницу – предшественник могара.

Различные способы основной обработки почвы существенно изменяют ее структурный состав по глубине механической обработки. Наиболее высокое содержание частиц, меньше 0,25 мм в диаметре, отмечено в слое 0-10 см на вспаханных делянках, многократно обработанных различными орудиями, и составило до посева 8,7 %. Это в 1,3 раза превышало их содержание на варианте без механической обработки почвы. При возобновлении весенней вегетации в слое почвы 0-10 см происходило значительное уменьшение данной фракции: по вспашке до – 6,9 % и прямому посеву – 5,2 %, что обусловлено естественным оструктурированием почвенных частиц в погодных условиях осенне-зимнего и весеннего периода, а также деятельностью корневой системы зерновой культуры.

Перед уборкой озимой пшеницы количество частиц < 0,25 мм в диаметре в слое 0-10 см стало иным: до 8,3 % по вспашке; 6,6 % при поверхностной подготовке почвы и 4,5 % на делянках с прямым посевом. Изменению фракционного состава почвы способствовали: осветление посевов, повышение температуры почвы; разрушающее действие осадков на почвенные частицы. В слое почве 0-30 см наименьше количество пылеватых частиц было при исключении механической обработки почвы и составило 2,4 %. Поверхностная и особенно плужная обработка обыкновенного чернозема увеличивала этот показатель до 3,3 % и 5,0 % соответственно.

Количество фракций меньше 10 мм и больше 0-25 мм составляло разницу от содержания пылеватых частиц, т.е. 91,3-97,6 %, что положительно сказалось на содержании продуктивной влаги и плотности сложения почвы.

За период проведения исследований складывались различные условия по выпадению осадков и температурному режиму, что способствовало прорастанию сорняков не только при вегетации культур, но и после их уборки.

Общее количество взошедших и уничтоженных сорняков зависело от выпавших осадков и вариантов основной обработки почвы. За период июнь-сентябрь количество осадков в 2013 г. составило 197,5 мм; 2014 – 58,2 мм; 2015 – 72,8 мм; 2016 – 201 мм; 2017 – 94,6 мм. А сумма активных температур (более +5 °С) – 1200-1300 °C. До проведения обработок почвы под первую культуру – лен масличный – насчитывалось 32 шт./м2 однолетних сорняков. Применение различных почвообрабатывающих орудий и способов обработки чернозема обыкновенного создавали неодинаковые условия для прорастания однолетних и многолетних сорняков, а, следовательно, их уничтожения (табл. 2).

Таблица 2

Влияние способов и приемов основной обработки почвы и гербицидов на уничтожение сорняков в летне-осенний период, шт./м2. Среднее за 2013-2017 гг.

Примечания: в числителе – однолетние; в знаменателе – многолетние сорняки.

Лен масличный был 1-й культурой звена севооборота. Наибольшее количество однолетних сорняков проросло и было уничтожено в летне-осенний период гербицидами на фонах без механической обработки почвы и достигало 200 шт./м2, что превосходило вариант с отвальной вспашкой 22-24 см в 3,3 раза. Этому способствовал постоянный контакт семян с более плотной почвой. Многолетние сорняки, в количестве 0,2-0,7 шт./м2, также прорастали, но угнетались проведенными технологическими операциями.

За период подготовки почвы под 2-ю культуру численность проросших и уничтоженных сорняков снизилась; в том числе на 35 % на контроле и 27 % в варианте с поверхностной обработкой.

Поверхностные обработки почвы под могар способствовали уничтожению 13-22 шт./м2 однолетних и 0,1-0,2 шт./м2 многолетних сорняков. После его уборки подготовка почвы под горох посевной проводилась в ноябре. В этот период интенсивность отрастания однолетних сорняков многократно снизилась и не превышала 5-10 шт./м2, которые были уничтожены обработками.

В итоге механическими и (или) химическими обработками под культуры звена севооборота удалось уничтожить 117,4-200-346 шт./м2 однолетних и 0,4-1,3 шт./м2 многолетних сорняков в летне-осенний период соответственно по вспашке, при поверхностной и нулевой обработке.

Зимне-весенние осадки (декабрь-март), в том числе 176,2 мм в 2014/2015 с.-х. году; 239,4 мм в 2017/2018 с.-х. году, увеличивали запасы продуктивной влаги до 19-21 мм в слое 0-10 см и др. горизонтах. При повышении температуры воздуха и почвы взошедшие сорняки засоряли опытные посевы. Этот показатель также ежегодно зависел от вариантов основной обработки почвы и культуры звена севооборота. Перед применением гербицидов на делянках с поверхностной обработкой и no-till насчитывалось 112 шт./м2 и 131 шт./м2 соответственно однолетних сорняков по льну масличному; 91 шт./м2 и 136 шт./м2 по озимой пшенице. На контрольных делянках эта группа сорняков имела в 1,5-2,3 раза меньшую численность. Многолетние сорняки в количестве 0,1-0,2 шт./м2 активнее прорастали при энергосберегающих обработках почвы. Суммарное количество проросших до гербицидной обработки сорняков за ротацию звена севооборота составило: по вспашке 183/0,1 шт./м2 и без механической обработки 350/0,5 шт./м2. Обработка культур звена севооборота в рекомендованные сроки гербицидами: Гербитокс-Л – 1,5 л/га (лен масличный), Балерина – 0,4-0,3 л/га (озимая пшеница, могар – соответственно) и Базагран – 3,5 л/га (горох посевной), обеспечивала снижение засоренности однолетними сорняками на 92-95 % и заметные угнетения многолетников, которые в основном были представлены вьюнком полевым и осотом розовым.

После гербицидной обработки культуры звена севооборота продолжали рост и развитие в более благоприятных условиях. Накануне уборки засоренность посевов была слабой и средней. Так, при прямом посеве засоренность льна масличного составила 28,2 шт./м2 при воздушно-сухой массе сорняков 51 г/м2, что превысило контроль по количеству в 1,6 и весу в 1,8 раза. Количество и масса сорняков на делянках озимой пшеницы уменьшилась по способам основной обработки почвы соответственно на 23-30 % и 14-47 % по сравнению с первой культурой звена севооборота.

Трехлетнее применение различных механических и гербицидных обработок почвы способствовало значительному снижению засоренности делянок гороха посевного по количеству и массе: по вспашке 22-24 см в 1,7-1,4 раза; поверхностной 1,9-1,5 раза; и нулевой в 2,0-1,8 раза по сравнению с льном масличным.

Количество сорняков накануне уборки могара было наименьшим, 5-10 шт./м2, однако на этой культуре проявлялось последействие засоренности по вариантам основной обработки почвы под предшественник – озимую пшеницу.

В зависимости от количества выпадающих осадков, которые формировали запасы продуктивной влаги; вариантов основной обработки почвы; засоренности посевов и других факторов формировалась урожайность культур зернопропашного звена севооборота. Лен обеспечил более высокий намолот – 1,84 т/га при содержании масла в семенах 48,9 % по отвальной вспашке, превысив на 5 % и 8 % остальные варианты (НСР05 – 0,08 т/га). Средняя урожайность озимой пшеницы 6,48 т/га при содержании протеина 14,3 % сложилась по поверхностной обработке почвы, существенно превышала контроль, на 0,25 т/га, и no-till – на 0,43 т/га, (НСР05 – 0,11 т/га). Сбор зерна могара и сена в пожнивном посеве культуры не имел существенных различий по последействию обработок под озимую пшеницу и составил 0,49-0,51 т/га и 1,73-1,78 т/га (НСР05 – 0,05 т/га). Горох посевной обеспечил близкую урожайность по вспашке и при поверхностной обработке почвы – 3,79-3,71 т/га, но при технологии с прямым посевом снизил ее до 3,62 т/га (НСР05 – 0,10 т/га).

По no-till отмечено наибольшее формирование органического вещества – 2,19 т/га. На данном варианте опыта суммарный условный чистый доход составил 58,6 тыс. руб./га; расход горючего – 127 кг/га и затраты труда 16,98 чел. час/га, что было на 5 %, 43 % и 11 % соответственно меньше, чем на контроле. Возделывание четырех культур в звене севооборота за три с.-х. года стабилизирует экономические показатели и почвенное плодородие.

При выполнении технологических операций на опытных делянках количество полученной энергии с основным и побочным урожаем по каждой культуре превосходило затраченную и обеспечило ее значительный прирост.

Наиболее высокий прирост энергии произошел на делянках, которые обрабатывались поверхностно под все культуры звена севооборота, и в сумме составил 220 998 Мдж/га при коэффициенте энергетической эффективности, равном 3,5.

Структура энергетических затрат по культурам была неодинаковой и зависела от производственных затрат на дизельное топливо, удобрения, гербициды, семена и другие статьи расхода. Их доля на семена озимой пшеницы составила 17,4 %, гороха посевного – 34,2 %. Применение минеральных удобрений также формировало эти затраты, например по гороху они составили 4,5 %, по озимой пшенице – 34,5 %.

Выводы

1. По технологии no-till весной накапливалось меньше на 2,8-5,6 % продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см, чем по вспашке (152,0-158,4 мм). Плотность и структура почвы различались несущественно.

2. Снижение глубины обработки увеличивает засоренность почвы в летне-осенний период в 1,7-2,9; посевах в 1,5-1,9 раза. Применение разрешенных гербицидов на культурах звена севооборота снижает засоренность однолетними сорняками до низкой и средней 10-28 шт./м2 и сдерживает развитие многолетних.

3. Лучшая урожайность льна масличного – 1,84 т/га и гороха – 3,79 т/га получена по вспашке; озимой пшеницы – 6,48 т/га при поверхностной обработке. По технологии no-till условный чистый доход составил 58,6 тыс. руб./га и лишь на 4,7 % уступил контролю.