г. Михайловск, Россия
УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ГРНТИ 68.01 Общие вопросы сельского хозяйства
Необходимость освоения новых прогрессивных технологий возделывания подсолнечника в Ставропольском крае основана на анализе трендов расширения посевов этой культуры за период с 2010 по 2020 гг. Установлен значимый рост площади, занятой подсолнечником в засушливой зоне, в среднем на 3,9 тыс. га в год и тенденция к ее увеличению в зонах неустойчивого и достаточного увлажнения соответственно на 0,6 и 1,0 тыс. га. Цель исследований – оценка эффективности модернизированной системы обработки почвы в технологии Strip-till под подсолнечник в зоне неустойчивого увлажнения Ставрополья на черноземе южном слабогумусированном, в сравнении с традиционно принятой системой обработки. Отличительная особенность новой системы обработки почвы в технологии Strip-till – сплошное дисковое лущение бороной Catros на 8…10 см вместо оставления необработанных полос стерни. В процессе исследований методом теории размерностей выведена обратная степенная зависимость, демонстрирующая, что по мере уменьшения средневзвешенного диаметра агрегатов D, плотность почвы П, с учетом корректирующего коэффициента С для определенного ее типа, возрастает. В относительно благоприятных условиях увлажнения 2019 г. и в засушливом 2020 г. весеннее накопление влаги при Strip-till было выше, чем при традиционной технологии, на 12 и 8 мм соответственно. Выращивание подсолнечника с предварительной дисковой обработкой стерни и формированием полос со щелями для посева культуры, следуя технологии Strip-till, более эффективно, чем по традиционно принятой технологии на юго-востоке Ставропольского края. Средняя урожайность подсолнечника при ее использовании за годы исследований возросла на 0,20 т/га при более высокой (на 31 %) рентабельности
подсолнечник (Heliánthus ánnuus), система обработки почвы, технология Strip-till, чернозем южный, Центральное Предкавказье
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. Strategic tillage in no-till farming systems in Australia's northern grains-growing regions: II. Implications for agronomy, soil and environment / Y. P. Dang, P. W. Moody, M. J. Bell, et al. // Soil & Tillager research. 2015. Vol. 152. Р. 115-123. DOI: 0.1016/j.still.2014.12.013.
2. Overview of organic cover crop-based no-tillage technique in Europe: farmers’ practices and research challenges / L. Vincent-Caboud, J. Peigné, M. Casagrande, et al. // Agriculture. 2017. Vol. 7. No. 5. P. 42.
3. Сравнительная оценка водного режима почвы и урожайности подсолнечника при различных технологиях осенней обработки почвы в условиях Кулундинской степи Алтайского края / В. И. Беляев, Т. Майнель, Р. Тиссен и др. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2017. № 5 (151). С. 27-34.
4. Агротехнические приемы повышения урожайности семян подсолнечника в условиях Степи Украины / И. Д. Ткалич, А. Д. Гирька, О. В. Бочевар и др. // Зерновые культуры. 2018. Т. 2. № 1. С. 44-52.
5. Влияние технологии возделывания на агрофизические свойства черноземов выщелоченных и урожайность подсолнечника / Е. Б. Дрёпа, О. И. Власова, А. С. Голубь и др. // Земледелие. 2020. № 3. С. 18-20.
6. Кузыченко Ю. А. Зоны внедрения систем основной обработки почвы под пропашные культуры в условиях Центрального Предкавказья // Аграрный вестник Урала. 2020. № 3. С. 28-35.
7. Кузыченко Ю. А. Системы обработки почвы в пропашном звене севооборота в зоне Центрального Предкавазья // Вестник Казанского ГАУ. 2020. № 2 (58). С. 25-28.
8. Эффективность применения технологии прямого посева при возделывании полевых культур в засушливой зоне Центрального Предкавказья / И. А. Вольтерс, О. И. Власова, В. М. Передериева и др. // Земледелие. 2020. № 3. С.14-18.
9. Эффективность применения технологии No-till в различных почвенно-климатических зонах Ставропольского края / А. Н. Есаулко, Е. Б. Дрепа, А. Ю. Ожередова и др. // Земледелие. 2019. № 7. С. 28-31.
10. Экономическая эффективность технологии Nо-Till в засушливой зоне Ставропольского края / В. К. Дридигер, А. Ф. Невечеря, И. Д. Токарев и др. // Земледелие. 2017. № 3. С.16-19.
11. Ivanov V. M., Kubareva A. V. 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. Vol. 13. No. 3. P. 224-231.
12. Сафиуллин М. Р. Strip-till в России // Ресурсосберегающее земледелие. 2012. № 4. С. 13-16.
13. Орлов А. И. Подсолнечник по технологии No-Till и Strip-Till // Агроэксперт. 2015. № 12. С. 26-29.
14. Оценка эффективности затрат при реализации полосовой технологии осенней обработки почвы в условиях засушливой степи Алтайского края / Р. Тиссен, В. И. Беляев, В. Н. Кузнецов и др. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2017. № 9 (155). С.18-23.
15. Влияние глубины осенней обработки почвы и дозы минеральных удобрений на водный режим почвы и урожайность подсолнечника при возделывании по технологии «Strip-till» в условиях засушливой степи Алтайского края / В. И. Беляев, Т. Майнель, Р. Тиссен и др. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2017. № 6 (152). С. 25-32.
16. Орлов А. И. Эффективное выращивание подсолнечника по технологии Strip-Till // Киев: Пропозиція, 2019. № 6. С. 179-181.
17. Скорляков В. И. Показатели качества измельчения и разбрасывания соломы зерноуборочными комбайнами ведущих фирм // Техника и оборудование для села. 2013. № 3 (189). С. 30-33.
18. Иванов М. Г. Размерность и подобие. М.: МФТИ. 2013. 68 с.
19. Шварц Г. Выборочный метод. Руководство по применению статистических методов оценивания. М.: Статистика, 2011. 216 с.
