Эффективность «нулевой» обработки почвы и прямого сева на черноземе обыкновенном северной Степи Украины

Черячукин Николай Иванович,

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник – соискатель Кировоградской государственной сельскохозяйственной опытной станции.

Научный консультант – доктор биологических наук, профессор, академик НААН Украины, главный научный сотрудник ННЦ «Институт почвоведения и агрохимии» г. Харькова

Медведев Виталий Владимирович.

Приводятся результаты стационарного и временного опытов по изучению влияния «нулевой» обработки и прямого сева на водно-физические свойства и плодородие почвы; засоренность посева, продуктивность кукурузы на силос, экономическую и энергетическую эффективность ее выращивания.

Ключевые слова. Плотность почвы, влагообеспеченность, плодородие, засоренность посева, продуктивность, экономическая и энергетическая эффективность.

Введение

В настоящее время в Украине исследований по изучению эффективности «нулевой» обработки почвы как в севооборотах, так и под отдельные культуры, проводится недостаточно. Все же необходимо отметить работы С.П. Танчика [1] и М.П. Косолапа, О.П. Кротинова [2], где авторы поднимают проблему применения систем земледелия No-till в условиях Украины, которая будет занимать 20-30 % пашни и станет альтернативою интенсивным (промышленным) системам.

Результаты производственников, публикуемые в не специализированных печатных изданиях, не имеют научного обоснования и часто противоречивы. Поэтому наши исследования по данному вопросу, по нашему мнению, имеют определенную научную и практическую значимость.

Материалы и методика исследований

Объект исследования – почвенные процессы, агрофизические и агрохимические свойства чернозема обыкновенного среднегумусного тяжелосуглинистого, кукуруза на силос.

Исследования проведены в опытном хозяйстве Кировоградской государственной сельскохозяйственной опытной станцией в стационарном опыте на протяжении 1981-1984 гг., во временном опыте 1996-1999 гг. В первом случае кукуруза на силос выращивалась после пшеницы озимой, во втором – после кукурузы на зерно. Под основную обработку почвы вносили 25 т/га навоза + N₈₀H₄₀K₄₀. Гербициды, при необходимости, вносились как фон по всем способам обработки почвы. Чернозем обыкновенный имеет в своем составе 3,5 % песка; 41,5 % – пыли; 55,0 % физической глины; 5,6 % гумуса в пахотном слое (0-30 см). В целом, почвы имеют удовлетворительные физические и агрохимические свойства, что при достаточной влагообеспеченности обусловливает получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Для вспашки использовали плуг ПЛН-4-35; для «нулевой» обработки в стационарном опыте применяли специальную сеялку чешского производства марки 20-Sexby-150, а для прямого сева – сеялку украинского производства марки СЗПП-4,0 (завод «Красная Звезда», г. Кировоград). Нитраты определяли колориметрическим методом с дисульфофеноловой кислотою, подвижные формы фосфора и обменного калия – по Чирикову; плотность почвы – методом режущего кольца цилиндром-буром Н.А. Качинского; ее твердость – твердомером Ревякина; влажность почвы – термостатно-весовым методом. Размер общей площади делянок колебался от 280 до 210 м²; учетной – от 190 до 120 м² на культурах сплошного сева и от 105 до 50 м² на пропашных культурах. Повторность стационарного опыта 3-кратная; временно 4-кратная. Агротехника выращивания кукурузы на силос общепринятая для хозяйств северной Степи Украины. Данные учета урожая, большинство сопутствующих анализов и наблюдений обрабатывались методом дисперсионного анализа, а зависимость урожая от плотности почвы, влагообеспеченности, содержания элементов питания, засоренности посевов еще и методом корреляционного анализа.

По количеству выпавших осадков 19881-1982 гг. характеризуются как средние, 1983 – засушливый; 1984 и 1997 гг. – достаточно влагообеспеченными; 1996, 1999 – сильно засушливые – ГТК=0,68 и 0,52 соответственно.

Результаты исследований и их обсуждение

Одним из основных физических показателей, обусловливающих водный, питательный, воздушный и другие режимы в почве является плотность ее строения. Наблюдения показывают, что плотность почвы характеризуется значительной динамичностью во времени. Она изменяется под действием погодных условий, глубины и сроков обработки почвы, сроков определения, выращиваемых культур и других факторов. Тем не менее, несмотря на значительную изменчивость плотности почвы свойственна закономерность: при средних погодных условиях никогда не превышает критической величины (1,30 г/см³) и ее равновесная плотность в слое 0-40 см составляет по вспашке 1,20 г/см³; «нулевой» обработке 1,27 г/см³ (табл. 1). И хотя по нулевой технологии обработки плотность почвы достоверно больше, чем по вспашке, она находится в пределах оптимальной величины для роста и развития растений.

Однако, в засушливых условиях плотность почвы по «нулевой» обработке всегда превышает 1,30 г/см³ и может достигать в слое 0-30 см 1,43 г/см³ с одновременным повышением твердости на 23,9 % по сравнению с традиционной обработкой почвы. Высокие плотность и твердость отрицательно влияют на рост корневой системы, поступление к ней воды и элементов питания обусловливая снижение продуктивности кукурузы на силос. При этом зависимость урожая от плотности почвы характеризуется высоким коэффициентом корреляции: -0,8, -0,9, -1,0. В годы со средней и достаточной влагообеспеченностью этого не наблюдается.

Таблица 1.

Эффективность способов обработки почвы под кукурузу на силос в стацыонарном опыте (среднее за 1981-1984 гг.).

В ареалах с рискованным земледелием влагообесеченность является главным фактором, лимитирующим продуктивность сельскохозяйственных культур. Как показывают наши исследования в стационарном опыте в фазе цветения по «нулевой» обработке доступной влаги по сравнению со вспашкой было больше на 16,9 мм или на 10,6 %. Такое положение объясняется как меньшим расходом влаги на физическое испарение, так и в связи с меньшим ее расходом на формирование меньшей урожайности. В краткосрочном опыте влияние способов обработки почвы на этот показатель было одинаковым.

Характер влияния обработки почвы на ее плодородие определяется интенсивностью и глубиною рыхления, спецификою перемещения разных частей обрабатываемого слоя, распределением в нем органических и минеральных удобрений, растительных остатков.

Данные таблицы 1 показывают, что в стационарном опыте в критическую фазу роста и развития кукурузы на силос обеспеченность пахотного слоя элементами питания в целом, по нулевой технологии была хуже, чем по вспашке. Так, нитратного азота по ней было меньше на 1,86 мг или на 205 %; обменного калия – на 0,74 мг или на 7 %. И только подвижного фосфора здесь отмечено больше по сравнению со вспашкой на 0,66 мг или на 4,2 %. В краткосрочном же опыте при прямом севе содержание всех элементов питания было меньшим, чем по вспашке (см. табл. 2).

Таблица 2.

Эффективность способов обработки почвы под кукурузу на силос в краткосрочном опыте (среднее за 1996-1999 гг.).

Распределение NO₃, P₂O₅, К₂О по слоям почвы, в зависимости от способов обработки почвы, было не одинаковым. По нулевой обработке они концентрировались, в основном, в слое 0-5 см, а с углублением почвенного профиля содержание их постепенно уменьшалось по сравнению с традиционной обработкой. Так, если содержание элементов питания в слое 0-5 см по вспашке принять за 100 %, то на нулевой технологии обработки они составляют: NO₃ – 169,2 %; P₂O₅ – 130,9 %;, К₂О – 145 %. В слое 20-30 см эти показатели составляют соответственно 58,5 %; 88,4; 67,2 %.

Дифференциация пахотного слоя по плодородию при достаточном увлажнении поверхностного слоя, полезна так как стимулирует рост и развитие культурных растений в начальный период, но с пересыханием данного слоя элементы питания становятся физиологически недоступны для растений и может проявиться эффект антагонизма.

Сорные растения являются конкурентами культурных растений в использовании воды, элементов питания, света обусловливая снижение их продуктивности и качественных показателей. Поэтому борьба с сорной растительностью в агрофитоценозах всегда была актуальной. В наших исследованиях в стационарном опыте она была выше по «нулевой» обработке по сравнению со вспашкой на 3 шт./м² или на 17,6 % в краткосрочном опыте – на 6,7 шт./м² или на 13,3 % (табл. 1-2). Зависимость урожайности от засоренности посева достигала средней силы (Г=-0,4).

Урожай – это заключительное звено научного эксперимента, по которому судят об эффективности исследуемых агроприемов. Анализ таблиц 1-2 свидетельствует, что в обеих опытах вспашка более продуктивна. Так, в стационарном опыте в среднем за годы исследований (1981-1984 гг.) по нулевой обработке снижение урожайности кукурузы на силос составило 4,6 т/га или 13,7 %; по прямой севбе 5,5 т/га или 21,2 %. Максимальное снижение урожайности (13,1 т/га) по «нулевой» обработке отмечено в засушливом 1983 году. Её зависимость от плотности почвы характеризовалось высоким отрицательным коэффициентом корреляции r=-0,8-0,9-1,0. Таким образом, физические процессы в почве, в засушливых условиях, по «нулевой» обработке проходят более напряженно и являются главным фактором, снижающим продуктивность кукурузы на силос.

Результаты исследований также свидетельствуют, что в экономическом и энергетическом плане применение нулевой обработки и прямой севбы рациональнее, чем вспашка. Так, в стационарном опыте по «нулевой» обработке прямые затраты снизились на 37 руб./га (17,9 %); расход горючего – на 51,9 кг/га (38 %); уровень рентабельности повысился на 5,6 %, и только доходность снизилась на 39 руб/га или на 10,9 %. В краткосрочном опыте, с использованием прямой севбы, все экономические и энергетические показатели были лучшими, чем по вспашке. Так, здесь прямые затраты снизились на 1032 грн/га (42,3 %); а условно чистый доход, рентабельность и коэффициент энергетической эффективности повысились соответственно на 40,5 %; 46,5; 54,8 %.

Заключение

Главным недостатком применения «нулевой» обработки почвы на черноземе обыкновенном среднегумусном тяжелосуглинистом Северной Степи Украины является значительное повышение плотности и твердости почвы в засушливых условиях по сравнению со вспашкой. Высокая плотность и твёрдость препятствуют поступлению в корневую систему воды и элементов питания, обусловливая снижение продуктивности кукурузы на силос. Зависимость урожайности от физических свойств, при этом, характеризуется высоким отрицательным коэффициентом корреляции: Г =- 0,8; -0,9; -1,0.

Вспашка более продуктивная по сравнению с «нулевой» обработкой и прямой севбой, но она также и более энергоёмкая по отношению к ним. Поэтому при планировании систем обработки почвы в производственных условиях необходимо определиться, что важнее: получение продукции или экономия средств и энергоресурсов.

Литература

1.                  Танчик С.П. No-till и не только. Современные системы земледелия. – К.: Юнивест Медиа, 2009. – 160 с.

2.                  Косолап М.П., Кротинов О.П. Системы земледелия No-till / Киев. «Логос», 2011. – 350 с.

Поступила в редакцию 21.07.2014 г.