g. Mihaylovsk, Russian Federation
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
GRNTI 68.01 Общие вопросы сельского хозяйства
The need to introduce new progressive technologies for sunflower cultivation in Stavropol Territory is based on an analysis of trends in the development of arable land for this crop over the last ten-year period from 2010 to 2020. A significant annual increase in the areas under sunflower in the arid zone by an average of 3.9 thousand hectares and a tendency for this indicator to increase in zones of unstable and sufficient moisture by 0.55 and 1.0 thousand hectares have been established. The purpose of the research is to evaluate the effectiveness of the modernized soil cultivation system in the Strip-till technology for sunflower in the unstable moisture zone of the Stavropol Territory on the southern chernozem, poorly humified in comparison with the traditionally adopted cultivation system. A distinctive feature of the new strip-till soil cultivation system is continuous disc stubble cultivation with the Catros harrow 8 - 10 cm instead of leaving untreated stubble strips. In the process of research, using the method of the theory of dimensions, an inverse power-law dependence was derived, showing that the smaller the weighted average diameter of the aggregates D, the higher the soil density P, taking into account the correction factor C for a certain type of soil. It was found that under relatively favorable moisture conditions in 2019 and in the dry season of 2020, spring moisture accumulation under strip-till was higher than under traditional ones by 12 and 8 mm, respectively. Cultivation of sunflower, with preliminary disc processing of stubble and the formation of strips with slots for sowing crops, following the Strip-till technology, is more effective in comparison with the traditionally adopted technology in the southeast of the Stavropol Territory, since an average increase in sunflower yields over the years by 0.20 t/ha with a higher profitability of 31%
soil cultivation system, Strip-till technology, sunflower, southern chernozem, Central Ciscaucasia
Распространение новых систем основной обработки почвы в технологиях возделывания пропашных культур напрямую связано с ресурсо- и энергосбережением [1, 2]. Известны научные публикации, разносторонне оценивающие освоение различных систем основной обработки почвы под пропашные культуры, включая агрофизические и экономические аспекты [3, 4, 5]. В связи с этим в Ставропольском крае была проведена определенная работа по оценке приоритетности размещения пропашных культур в отдельных почвенно-климатических зонах [6]. Анализ данных об увеличении площади пашни, обрабатываемой тем или иным способом, за последнее десятилетие показал, что значимый прирост в среднем на 4 тыс. га в год отмечается по технологиям с безотвальной обработкой на глубину до 22 см [7].
На определенном этапе совершенствования технологий возделывания сельскохозяйственных культур, в том числе пропашных, началось освоение технологии No-till с оставлением стерни, обработанной глифосатом, и посевом культур специальными сеялками. Ее использование, по мнению авторов, сохраняет влагу в период вегетации культуры, повышает плодородие почвы, снижает до минимума эрозионную нагрузку на почву и производственные затраты [8, 9, 10]. Технология Strip-till с полосной обработкой почвы, в большей степени ориентированная на возделывания пропашных культур [11, 12, 13], принципиально отличается от No-till, поскольку посев проводят в обработанные полосы шириной до 20 см с оставлением межполосных стерневых участков [14, 15, 16]. Однако при этом остается открытым вопрос сохранения влаги, поскольку ее потери в апрельский период до посева составляют 6…7мм [17].
Цель исследований – анализ динамики изменения площади посевов подсолнечника в различных почвенно-климатических зонах Ставропольского края и оценка эффективности модернизированной системы обработки почвы в технологии Strip-till под эту культуру.
Условия, материалы и методы. Работу проводили в юго-западной части Ставропольского края на черноземных почвах зоны неустойчивого увлажнения в научно-производственном опыте «ООО Агро-Смета» Георгиевского района в 2019 и 2020 гг. ГТК июля и сентября 2019 г. соответствовал благоприятным условиям (0,85 и 1,10), в 2020 г. очень засушливым (0,08 и 0,06 соответственно). Почва – чернозем южный, карбонатный, среднемощный, слабогумусированный. Содержание гумуса в слое 0…20 см – 3,0 %, подвижного фосфора (по Мачигину) – 40 мг/кг, обменного калия (методом пламенной фотометрии) – 344 мг/кг. Предшественник подсолнечника в звене севооборота – озимая пшеница. Схема опыта предполагала изучение следующих систем обработки: традиционная (дисковое лущение бороной Catros на 8…10 см; вспашка на 20…20 см; внесение КАС-32
N46) под 1-ю весеннюю культивацию; посев с нитроаммофоской (N18P18K18)); модернизированная технология Strip-till (дисковое лущение бороной Catros на 8…10 см; обработка стерни баковой смесью гербицидов Глифосат + Зерномакс (2,4 Д) – 3 л/га; нарезка полос культиватором – щелерезом Blu-Jet на глубину 20 см с внесением КАС-32 (N46); посев сеялкой Great Plains с нитроаммофоской (N18P18K18)). Высевали гибрид подсолнечника ПР 64 ЛЕ 99 фирмы «Пионер». Размер площадок агрофизических наблюдений – 25 м2 (5 м × 5 м), повторность – трехкратная. Уборку урожая осуществляли комбайном Акрос 530, площадь учетной делянки – 1785 м2 (35,7 м × 50 м), повторность – трехкратная. Агрегатный состав почвы определяли по методике Савинова, плотность почвы – методом цилиндров, влажность – термостатно-весовым методом, водопроницаемость в весенний период – прибором ПВН-00. Степенную зависимость плотности почвы П (г/дм3) почвенного массива от силы внутреннего трения почвы N (кг/см2) и усредненного диаметра агрегатов D (мм), выражаемую уравнением вида П = Nβ · Dγ, определяли методом размерностей [18].
Анализ и обсуждение результатов. Согласно результатам анализа нелинейных трендов нарастания площади посевов подсолнечника за последнее десятилетие на Ставрополье, в 3-ей зоне неустойчивого увлажнения и в 4-ой зоне достаточного увлажнения отмечается тенденция к ее увеличению на 0,6 и 1,0 тыс. га. Расчеты по методике Кокса и Стьюдента [19] свидетельствуют о достоверном увеличении площади посевов культуры во 2-ой засушливой зоне, которое составило 3,9 тыс. га
(z = 1,74 > zкр. = 1,64), при практически неизменной величине этого показателя в 1-ой крайне-засушливой зоне (см. рисунок 1). В связи с этим необходимо проведение исследований по изучению более широкого спектра технологий возделывания подсолнечника, в том числе без обработки почвы.
Результаты наших исследований свидетельствуют, что при использовании технологии Strip-till содержание агрегатов 10…0,25 мм в пахотном слое почвы в осенний и весенний периоды статистически значимо выше, чем в варианте с традиционной, на 4,5 % и 3,4 %, а коэффициент структурности – на 0,3 и 0,4 единицы соответственно. Снижение доли ценных агрегатов и коэффициента структурности весной связано с воздействием на почву температурных колебаний в зимний-весенний период, в результате которого содержание агрегатов менее 1 мм в среднем возросло с 17,5 до20,8 % (табл. 1).
Стремление к моделированию динамики изменения агрофизических параметров пахотного слоя почвы с целью снижения числа трудоемких полевых отборов привело к пониманию необходимости использования для этих целей методов теории размерностей. Зависимость плотности почвы опыта в процессе вегетации культуры П (г/дм³) от сил ее внутреннего трения N (г/см²) и средневзвешенного диаметра агрегатов D (мм) определяется следующим размерным рядом степеней:
П (кг-3 × м-3) = N (кг-3 ·× м-4) β ·× D (м-3) γ.
Уравнение степеней размерности (кг):
–3 = – 3β, β = 1.
Аналогично размерностей (м):
– 3 = – 4β – 3γ.
Тогда γ = – 1/3.
Формула будет иметь вид: П= С·(N / D1/3), то есть с учетом корректирующего коэффициентом С для определенного типа почвы, чем меньше средневзвешенный диаметр агрегатов D, тем выше плотность почвы П.
При использовании технологии Strip-till диаметр агрегатов почвы осенью и весной статистически был значимо меньше, чем при традиционной, на 0,7 и 1,1 мм, поэтому плотность почвы была выше на 0,05 г/см3, а капиллярная пористость – на 6 и 5 % соответственно. Снижение капиллярной пористости в весенний период связано с пониженным увлажнением пахотного слоя из-за дефицита осадков весеннего периода (табл. 2).
Измерение водопроницаемости почвы в весенний период при часовом проливе на приборе ПВН-00 показало, что в варианте с традиционной технологией величина этого показателя в среднем была равна 4,3 мм/мин, при использовании Strip-till она была на 1,7 мм/мин, или 28 % выше. Более быстрое проникновение воды в почву при технологии Strip-till объясняется созданием объемных водонакопительных полостей стойками культиватора-щелереза Blu-Jet (рис. 2).
В 2019 г. при относительно благоприятных условиях увлажнения весной и в период цветения запас продуктивной влаги в варианте со Strip-till был соответственно на 12 и 11 мм выше, чем при традиционной технологии. Климатические условия 2020 г. стали причиной значительного иссушения почвенного
слоя, тем не менее при технологии Strip-till накопление продуктивной влаги во все периоды вегетации было достоверно выше, чем при традиционной, на 8…11 мм (табл. 3).
Весенне-летний период 2019 и 2020 гг. характеризовался недобором осадков, их выпало меньше нормы на 19 и 98 мм соответственно. На этом фоне установлено значимое увеличение урожайности подсолнечника при использовании технологии Strip-till, в сравнении с традиционной, на 0,26 т/га и на 0,14 т/га соответственно. Увеличение средней урожайности в варианте со Strip-till составило 0,20 т/га при более высокой рентабельности возделывания культуры, равной 135 % (табл. 4).
Выводы. В последние 10 лет в засушливой зоне Ставропольского края отмечено достоверное расширение посевных площадей подсолнечника, составляющее 3,9 тыс. га в год, при практически неизменной величине этого показателя в крайне засушливой зоне и тенденции его роста в зоне неустойчивого и достаточного увлажнения. Полосная система обработки почвы с модернизацией элементов Strip-till при выращивании подсолнечника эффективнее, чем традиционно принятая на юго-востоке Ставропольского края. Урожайность культуры при ее использовании возрастает на 0,20 т/га, рентабельность – на 31 %, затраты – снижаются на 702 руб./га.
1. Dang YP, Moody PW, Bell MJ, Seymour NP, Dalal RC, Freebairn DM, Walker SR. Strategic tillage in no-till farming systems in Australia’s northern grains-growing regions: II. Implications for agronomy, soil and environment. Soil & Tillager research. 2015; 152: 115-123 p. DOI: 0.1016 / j.still.2014.12.013.
2. Vincent-Caboud L, Peigné J, Casagrande M, Silva EM. Overview of organic cover crop-based no-tillage technique in Europe: farmers’ practices and research challenges. Agriculture. 2017; 7 (5): 42 p.
3. Belyaev VI, Mainel' T, Tissen R. [Comparative assessment of the water regime of the soil and the yield of sunflower under various technologies of autumn tillage in Kulundinskaya steppe of the Altai Territory]. Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2017; 5 (151): 27-34 p.
4. Tkalich ID, Gir'ka AD, Bochevar OV. [Agrotechnical methods of increasing the yield of sunflower seeds in the steppe conditions of Ukraine]. Zernovye kul'tury. 2018; 2 (1): 44-52 p.
5. Drepa EB, Vlasova OI, Golub' AS. [The influence of cultivation technology on the agrophysical properties of leached chernozems and the yield of sunflower]. Zemledelie. 2020; 3: 18-20 p.
6. Kuzychenko YuA. [Zones of introduction of systems of basic tillage for row crops in the conditions of the Central Ciscaucasia]. Agrarnyi vestnik Urala. 2020; 3: 28-35 p.
7. Kuzychenko YuA. [Soil cultivation systems in the row-crop link of crop rotation in the Central Ciscavaz region]. Vestnik Kazanskogo GAU. 2020; 2 (58): 25-28 p.
8. Vol'ters IA, Vlasova OI, Perederieva VM. [The effectiveness of the use of direct sowing technology in the cultivation of field crops in the arid zone of the Central Ciscaucasia]. Zemledelie. 2020; 3; 14-18 p.
9. Esaulko AN, Drepa EB, Ozheredova AYu. [Efficiency of no-till technology application in different soil and climatic zones of Stavropol Territory]. Zemledelie. 2019; (7): 28-31 p.
10. Dridiger VK, Nevecherya AF, Tokarev ID. [Economic efficiency of no-till technology in the arid zone of Stavropol Territory]. Zemledelie. 2017; (3): 16-19 p.
11. Ivanov VM, Kubareva AV. [Optimization of innovative Strip-till technology of maize cultivation for grain on black soils in steppe zone of Volgograd region]. RUDN Journal of agronomy and animal industries. 2018; 13 (3): 224-231 p.
12. Safiullin MR. [Strip-till in Russia]. Resursosberegayushchee zemledelie. 2012; (4): 13-16 p.
13. Orlov AI. [Sunflower cultivating by No-Till and Strip-Till technology]. Agroekspert. 2015; (12): 26-29 p.
14. Tissen R, Belyaev VI, Kuznetsov VN. [Evaluation of cost effectiveness in the implementation of strip technology of autumn tillage in the arid steppe of the Altai Territory]. Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2017; 9 (155): 18-23 p.
15. Belyaev VI, Mainel'T, Tissen R. [Influence of the depth of autumn tillage and the dose of mineral fertilizers on the water regime of the soil and the yield of sunflower when cultivated using the “Strip-till” technology in the arid steppe of the Altai Territory]. Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2017; 6 (152): 25-32 p.
16. Orlov AI. Effektivnoe vyrashchivanie podsolnechnika po tekhnologii Strip-Till. [Efficient cultivation of sunflower using Strip-Till technology]. Kiev: Propozitsіya. 2019; (6): 179-181 p.
17. Skorlyakov VI. [Indicators of quality of grinding and spreading of straw by grain harvesters of leading firms]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2013. 3 (189): 30-33 p.
18. Ivanov MG. Razmernost' i podobie. [Dimension and similarity]. Moscow: MFTI. 2013; 68 p.
19. Shvarts G. Vyborochnyi metod. Rukovodstvo po primeneniyu statisticheskikh metodov otsenivaniya. [Selective method. Guidance on the use of statistical methods of estimation]. Moscow: Statistika. 2011; 216 p.
