Противоэрозионная эффективность приёмов биологизации земледелия в степном и лесостепном агроландшафтных районах Средней Сибири

УДК 631.635

Противоэрозионная эффективность приёмов биологизации земледелия в степном и лесостепном агроландшафтных районах Средней Сибири

Чебочаков Е. Я.¹, кандидат сельскохозяйственных наук

E-mail: echebochakov@mail.ru

Едимеичев Ю. Ф.³, доктор сельскохозяйственных наук

E-mail: EUF-1948@yandex.ru

Шапошников Г.М.⁴, кандидат экономических наук

Муртаев В. Н.¹

¹ФГБНУ «Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии»

655132, Россия, Республика Хакасия, Усть-Абаканский р-н, с. Зелёное, ул. Садовая, д. 5

²ФГАОУ «Сибирский федеральный университет»

660041, Россия, г. Красноярск, Свободный пр-т, д. 79

³ФГБНУ «Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

660041, Россия, г. Красноярск, Свободный пр-т, д. 66

⁴ГБНИУ «Хакасский научно-исследовательский институт языка, литературы и истории»

655017, Россия, г. Абакан, ул. Щетинкина, д. 23

Исследования проводились в степной зоне Минусинской впадины и лесостепи Алтайского Приобья. В статье представлены результаты исследований противоэрозионной эффективности приёмов биологизации земледелия и технологий обработки почвы. Были проанализированы многолетние данные научных учреждений, расположенных в разных агроэкологических условиях в лесостепном и степном агроландшафтных районах. Длительные полевые опыты по изучению и сравнительной оценке технологий обработки почвы в сидеральных парах показали неодинаковую почвозащитную эффективность в разных почвенно-климатических условиях Средней Сибири. В степном агроландшафтном районе на эрозионно опасных землях для повышения почвозащитной роли сидеральных паров целесообразно применение плоскорезной обработки, позволяющей сохранить растительные остатки на поверхности почвы. При такой обработке выноса мелкозёма ветром на чернозёмах не наблюдалось, а при запашке вынос составил 2,5–8,1 т/га в год. В лесостепном агроландшафтном районе на склоновых землях оставленная в зиму стерня позволяла практически полностью предотвратить весенний смыв. Количество дней с пыльными бурями после освоения целинных и залежных земель в Хакасии в 1961–1965 годах достигало 5–13, в настоящее время при уменьшении площади сильноэродированной пашни и увеличения объёмов залежных земель пыльные бури прекратились. Парозанимающая культура (овёс летнего срока сева), а на склоновых землях осеннее мульчирование рапсом полностью предотвращали весенний смыв почвы. Выход зерна с 1 га севооборотной площади при запашке донника и плоскорезной обработке почвы почти одинаковый: соответственно 1,64 и 1,76 т/га.

Ключевые слова: земледелие, биологизация, севооборот, обработка, дефляция, эрозия, почва, урожайность зерна.

Актуальность разных приёмов биологизации земледелия определяют существенные изменения, связанные с новыми социально-экономическими и агроэкологическими условиями: перераспределением сельскохозяйственных угодий между хозяйствами разных категорий и их использованием, уменьшением площади пашни и увеличением доли залежных земель; снижением плодородия почвы, обострением проблемы охраны окружающей среды и защиты почв от эрозии (Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий, 2005; Берзин, 2002; 2018). Одним из непосредственных выражений экологизации земледелия является постоянное поддержание поверхности почвы под покровом растений или их остатков, мульчирование. Мульча выполняет функции степного войлока, защищающего почву от эрозии (Кирюшин, 2015).

В России подверженные эрозии и дефляции сельскохозяйственные угодья в 1990 году составили 104 млн га, в 1997 году — 126 млн га (Туманов, 2013). Первостепенной проблемой на юге Средней Сибири (Республика Хакасия, Республика Тыва) остаётся защита почв от эрозии, здесь 70–80% пашни подвержены дефляции и водной эрозии (Антонов, 2004). В настоящее время, также как в XX столетии при нарушении агротехнологий, отмечается деградация почв. Однако в степных и лесостепных районах Сибири предложена запашка сидерата (Берзин, 2018).

Цель исследований — определить противоэрозионную эффективность приёмов биологизации земледелия в степном и лесостепном агроландшафтных районах Средней Сибири.

Методика исследований. Эффективность разных приёмов биологизации и способов обработки оценивалась по почвозащитной способности и урожайности культур в разных агроэкологических условиях. Исследования проводились в полевых опытах.

В степной зоне Минусинской впадины изучались действие и последействие чистого и донникового паров и способов обработки почвы. Повторность четырёхкратная, расположение делянок систематическое. Донник жёлтый высевался под покров овса. При достижении фазы бутонизации он скашивался и измельчался комбайном КСК-100 либо косилками-измельчителями. Чистый пар готовился по принятой зональной технологии (Романенко, 2003). На чернозёме южном изучалась эродируемость при разных технологиях обработки. Повторность трёхкратная, расположение делянок систематическое.

В лесостепи Алтайского Приобья в полевых опытах (1984–1989 годы) в севообороте пар–пшеница–пшеница–овёс сравнивались чистый, занятый, сидеральный пары и технологии их подготовки. В качестве парозанимающих культур использовались донник, овёс и рапс. Повторность трёхкратная, площадь делянок — 600 м², учётная — 100 м² (Субрегиональная национальная программа действий по борьбе с опустыниванием для юга Средней Сибири, 2000).

В опытах использовались районированные сорта сельскохозяйственных культур.

Результаты исследований. Большое значение для повышения противоэрозионной устойчивости имеют не только приёмы биологизации земледелия, но и технологии обработки, позволяющие сохранить растительные остатки в виде мульчи на поверхности почвы.

В опытах, проведённых И. С. Антоновым и другими авторами, получены данные о пользе плоскорезной обработки почвы (табл. 1) (Романенко, 2003).

1. Потери мелкозёма в зависимости от способа обработки почвы под паром (1988-1992 гг.)

Запашка сидератов приводила к выносу ветром мелкозёма (2,5–8,1 т/га). При плоскорезной обработке почвы они оставались на поверхности и защищали почву.

Большое почвозащитное значение имел летний посев культур в паровом поле. По нашим данным, посев овса в 1988 году в ГПЗ «Россия» в конце июля–начале августа на площади 400 га предотвратил вынос мелкозема весной 1989 года. В результате исследований в лесостепи Алтайского Приобья и степной зоне Канады получены аналогичные данные (Субрегиональная национальная программа действий по борьбе с опустыниванием для юга Средней Сибири, 2000; Хорошилов, 1976).

Залежная растительность также эффективно защищает почву от дефляции и водной эрозии. Количество дней с пыльными бурями после освоения целины (в 1961–1965 годах) достигало 5–13 в год. В Республике Хакасия прекратились дефляционные процессы при уменьшении площади пашни за счёт перевода сильно- и среднеэродированных почв в залежь.

В современных условиях на таких землях и котловинах выдувания, где раньше возникали пыльные бури, идёт восстановление степной растительности. Они зарастают многолетними злаково-бобовыми травостоями и кустарниками, которые являются частью экологического каркаса территории (рис. 1).

Рис. 1. Общий вид залежных земель в Бейской предгорной степи (2017 г.)

Залежная и степная растительность в течение всего года надёжно защищает почву от воздействия сильных ветров, ливневых дождей и талых вод. О таком почвозащитном эффекте ещё в XIX веке писал В. В. Докучаев в книге «Наши степи прежде и теперь».

Почвозащитная технология обработки почвы с использованием гербицидов необходима при освоении залежных земель. По нашим данным, эродируемость почвы при обработке залежи с внесением гербицида «Торнадо 500» в конце мая–начале июня составила 72,4 г, в конце августа — 32,4 г (допустимый предел — 34 г). Это объясняется большим сохранением растительных остатков (73,8 и 133,8 шт./м² соответственно) на поверхности почвы. В годы массового освоения залежных земель в ООО «Целинное» производство зерна увеличилось в 3,9 раза, молока — в 2,6 раза, мяса — в 2,1 раза.

На склоновых землях лесостепи Алтайского Приобья потери почвы от эрозии при отвальной технологии подготовки пара в среднем за 5 лет составили 36,7 м³/га (рис. 2) (Субрегиональная национальная программа действий по борьбе с опустыниванием для юга Средней Сибири, 2000).

Сидеральный пар

1 — культивация–плоскорез; 2 — вспашка–культивация; 3 — гербициды–плоскорез; 4 — весенний посев горохо-овсяной смеси; 5 — летний посев рапса; 6 — летний посев горохо-овсяной смеси; 7 — осеннее мульчирование рапсом; 8 — запашка донника; 9 — поверхностная заделка донника

В этих условиях целесообразно использовать пары с осенне-летним выращиванием рапса, его мульчированием и поверхностной заделкой донника. Оставленные на поверхности почвы растительные остатки позволяют практически полностью предотвратить весенний эрозионный смыв. Технология ухода за чистым паром с опрыскиванием гербицидом и плоскорезной обработкой в 2 раза снижает весенний смыв почвы.

Наряду с эффективной защитой почв от дефляции и водной эрозии плоскорезная обработка почвы или поверхностная заделка измельчённой разбросанной по поверхности почвы вегетативной массы парозанимающей культуры обеспечивает практически одинаковую продуктивность культур и выход зерна с 1 га севооброта (табл. 2).

2. Урожайность зерновых культур и продуктивность севооборота в зависимости от технологии подготовки сидерального пара, т/га

Примечание: * — зерновые единицы, ** — овёс на зерносенаж.

Так, урожайность первой культуры севооборота (пшеницы) в лесостепи Алтайского Приобья при запашке донника составила 2,53 т/га, при поверхностной заделке — 2,57 т/га при НСР₀₅= 0,16. Разница в урожайности второй и третьей культур по этим способам обработки почвы также несущественная — 0,10–0,13 т/га (НСР₀₅ = 0,14 и 0,23 соответственно).

В целом в лесостепном и засушливом степном агроландшафтных районах продуктивность культур и выход зерна в севооборотах при разных технологиях обработки почвы и уходе за сидеральным парами были почти одинаковыми. Следует отметить, что растительные остатки при плоскорезной обработке и поверхностной заделке эффективно защищают почву от ветровой и водной эрозии.

Заключение. В степном агроландшафтном районе Средней Сибири на эрозионноопасных землях для повышения почвозащитной роли сидеральных паров целесообразно применение плоскорезной обработки, позволяющей сохранить растительные остатки на поверхности почвы. При их запашке вынос мелкозёма ветром на чернозёмах достигал 2,5–8,1 т/га. Оставленная в зиму стерня позволяла практически полностью предотвратить весенний смыв. Количество дней с пыльными бурями после освоения целинных и залежных земель в Хакасии в 1961–1965 годах достигало 5–13 в год, при уменьшении площади сильноэродированной пашни и увеличения площади залежных земель пыльные бури прекратились. Выход зерна с 1 га севооборотной площади при запашке донника и плоскорезной обработке почвы почти одинаковый: соответственно 1,64 и 1,76 т/га.

Литература

1. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: методическое руководство. — М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2005. — 784 с.
2. Донниковые зелёные удобрения в земледелии Хакасии / И. С. Антонов, С. М. Чарков, Н. А. Градобоева и др. — Абакан: Изд. Хакасского гос. ун-та им. Н. Ф. Катанова, 2004. — 102 с.
3. Берзин А. М. Зелёные удобрения в Средней Сибири / А. М. Берзин. — Красноярск: Изд. КрасГАУ, 2002. — 395 с.
4. Берзин А. М. Повышение эффективности чистых и сидеральных паров в лесостепных и степных районах Сибири / А. М. Берзин, В. А. Полосина // Вестник КрасГАУ. — 2018. — № 3. — С.39–44.
5. Кирюшин В. И. Агротехнологии: учебник / В. И. Кирюшин, С. В. Кирюшин. — Издательство «Лань», 2015. — 464 с.
6. Романенко Г. А. Комплексная мелиорация земель для устойчивого развития и нейтрализации опустынивания засушливых регионов России / Г. А. Романенко, И. Г. Кружилин, М. С. Григоров / Проблема опустынивания и защита биологического разнообразия природнохозяйственных комплексов аридных районов России. — М.: Издательство «Современные тетради», 2003. — 480 с.
7. Субрегиональная национальная программа действий по борьбе с опустыниванием для юга Средней Сибири Российской Федерации / Под ред. В. К. Савостьянова. — Абакан, 2000. — 295 с.
8. Туманов А. А. Чистые, занятые и сидеральные пары и технологии их подготовки на чернозёмах лесостепи Алтайского края / А. А. Туманов // Проблемы экспериментальной агрохимии. Научно-педагогическая агрохимическая школа академика РАСХН Г. П. Гамзикова. — Новосибирск, 2013. — С.292–298.
9. Хорошилов И. И. Сельское хозяйство Канады / И. И. Хорошилов, В. И. Хорошилова. — М.: Колос, 1976. — 368 с.

Conservation tillage in steppe and forest-steppe of the Central Siberia

Chebochakov E. Ya.¹, PhD Agr. Sc.

E-mail: echebochakov@mail.ru

Edimeichev Yu. F.³, Dr. Agr. Sc.

E-mail: EUF-1948@yandex.ru

Shaposhnikov G.M.⁴, PhD Econ. Sc.

Murtaev V. N.¹

¹Khakassian Research Institute of Agricultural Affairs

655132, Russia, the Republic of Khakassia, Ust-Abakanskiy rayon, selo Zelenoe (village), Sadovaya str., 5

²Siberian Federal University

660041, Russia, Krasnoyarsk, Svobodnyy prospect, 79

³Krasnoyarsk Research Institute of Agriculture

660041, Russia, Krasnoyarsk, Svobodnyy prospect, 66

⁴Khakass Research Institute of Linguistics, Literature and History

655017, Russia, Abakan, Shchetinkina str., 23

Investigations took place in the steppe of Minusinsk Hollow and forest-steppe of the Ob region in Altai. The article reports on antierosion practices and tillage technologies. Investigations analyzed the data of long-term experiments targeting different ecological conditions in forest-steppe and steppe regions. Long-term field trials showed unequal soil-protecting effect of different tillage technologies in various soil-climatic zones of the Central Siberia under green-manured fallow. To increase soil-protecting influence of green-manured fallow in the steppe plowing is necessary that allows preservation of plant residues on soil surface. Such a practice prevented fine soil from being blown-away by wind while plowing under resulted in fine soil removal of 2.5–8.1 t ha^-1 per year. In the forest-steppe crop residues left over winter almost completely prevented soil outwash on slope lands in spring. Number of days with dust storms reached 5–13 in Khakassia in 1961–1965 after virgin and long-fallow land cultivation. Nowadays decrease in high-eroded land area and increase of long-fallow lands stopped dust storms. Fallow crop (spring oats) and top manuring of slope soil by rapeseed in autumn prevented soil washout in spring. Grain yield made up 1.64 and 1.76 t ha^-1 when plowing under melilot and soil plowing, respectively.

Keywords: arable farming, biologization, crop rotation, treatment, deflation, erosion, soil, grain productivity.

References

1. Agroekologicheskaya otsenka zemel, proektirovanie adaptivno-landshaftnykh sistem zemledeliya i agrotekhnologiy: metodicheskoe rukovodstvo. — Moscow: FGBNU “Rosinformagrotekh”, 2005. — 784 p.

2. Donnikovye zelenye udobreniya v zemledelii Khakasii / I. S. Antonov, S. M. Charkov, N. A. Gradoboeva et al. — Abakan: Izd. Khakasskogo gos. un-ta im. N. F. Katanova, 2004. — 102 p.

3. Berzin A. M. Zelenye udobreniya v Sredney Sibiri / A. M. Berzin. — Krasnoyarsk: Izd. KrasGAU, 2002. — 395 p.

4. Berzin A. M. Povyshenie effektivnosti chistykh i sideralnykh parov v lesostepnykh i stepnykh rayonakh Sibiri / A. M. Berzin, V. A. Polosina // Vestnik KrasGAU. — 2018. — No. 3. — P.39–44.

5. Kiryushin V. I. Agrotekhnologii: uchebnik / V. I. Kiryushin, S. V. Kiryushin. — Izdatelstvo “Lan”, 2015. — 464 p.

6. Romanenko G. A. Kompleksnaya melioratsiya zemel dlya ustoychivogo razvitiya i neytralizatsii opustynivaniya zasushlivykh regionov Rossii / G. A. Romanenko, I. G. Kruzhilin, M. S. Grigorov / Problema opustynivaniya i zashchita biologicheskogo raznoobraziya prirodnokhozyaystvennykh kompleksov aridnykh rayonov Rossii. — Moscow: Izdatelstvo “Sovremennye tetradi”, 2003. — 480 p.

7. Subregionalnaya natsionalnaya programma deystviy po borbe s opustynivaniem dlya yuga Sredney Sibiri Rossiyskoy Federatsii / Pod red. V. K. Savostyanova. — Abakan, 2000. — 295 p.

8. Tumanov A. A. Chistye, zanyatye i sideralnye pary i tekhnologii ikh podgotovki na chernozemakh lesostepi Altayskogo kraya / A. A. Tumanov // Problemy eksperimentalnoy agrokhimii. Nauchno-pedagogicheskaya agrokhimicheskaya shkola akademika RASKhN G. P. Gamzikova. — Novosibirsk, 2013. — P.292–298.

9. Khoroshilov I. I. Selskoe khozyaystvo Kanady / I. I. Khoroshilov, V. I. Khoroshilova. — Moscow: Kolos, 1976. — 368 p.

Сведения об авторах:

Чебочаков Егор Яковлевич, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник группы агропочвоведения и землепользования

А.А. Шпедт, заместитель директора Красноярского научно-исследовательского института сельского хозяйства, профессор кафедры водных и наземных экосистем

Г.М. Шапошников, кандидат экономических наук, старший научный сотрудник

В.Н. Муртаев, аспирант, инженер-исследователь группы агропочвоведения и землепользования

Адрес электронной почты (Е-mail) для согласования редакторских правок: echebochakov@mail.ru

Адрес для высылки авторского экземпляра: 655132, Республика Хакасия, Усть-Абаканский р-он, с. Зелёное, ул. Мира 18, кв. 1

Контактный телефон: 8-913-197-80-75