Влияние способов основной обработки почвы на оптимизацию водного режима и урожайность нута

УДК 631.51.01:432

Влияние способов основной обработки почвы на оптимизацию водного режима и урожайность нута

Лёвкина А. Ю.

Солодовников А. П., доктор сельскохозяйственных наук

Шагиев Б. З., кандидат сельскохозяйственных наук

Беляева А. А., кандидат сельскохозяйственных наук

Полетаев И. С., кандидат сельскохозяйственных наук

ФГБОУ ВО «Саратовский ГАУ им. Н. И. Вавилова»

410012, Россия, г. Саратов, Театральная пл., д. 1

E-mail: solodovnicov-sgau@yandex.ru

В результате исследований установлено, что перед посевом нута наибольшая влажность почвы отмечалась при безотвальной глубокой обработке, особенно в нижних горизонтах. В период вегетации нута при выпадении весенне-летних осадков в вариантах со вспашкой влага лучше проникала в почву, улучшая водный режим посевов нута. С наступлением фазы образования бобов у нута лучший водный режим формировался при вспашке. Применение безотвальной обработки увеличивало использование влаги на 9,4%, минимальной — на 4,7%, комбинированной — на 5,3%. В условиях засушливого Саратовского Заволжья установлена высокая степень связи урожайности зерна нута с влажностью почвы в метровом слое в фазу ветвления, рост данного показателя на 1% увеличивал продуктивность нута на 0,23 т/га. Комбинированная обработка плугом ПБС-8М на тёмно-каштановых почвах Саратовского Заволжья обеспечивала повышение урожайности нута на 6,42%. Минимализация обработки почвы (БДМ 7×3 на 10–12 см) уменьшала продуктивность нута на 13,76%, безотвальное глубокое рыхление (SSD-4 на 30–32 см) — на 2,75% по сравнению с классической обработкой (ПЛН-8-35 на 23–25 см).

Ключевые слова: нут, отвальная, безотвальная, минимальная и комбинированная обработка почвы, влажность почвы, коэффициент корреляции.

Из зернобобовых культур нут наиболее приспособлен к почвенно-климатическим условиям Саратовского Заволжья. Повышению урожайности и улучшению качества зерна нута способствует оптимизация условий возделывания при внедрении новых технологий, которые необходимо адаптировать к конкретным природным и почвенным условиям путём последовательного устранения лимитирующих факторов. Экологически и экономически эффективное использование пахотной земли в современном земледелии может быть только при системном подходе к решению данного вопроса, т.е. учитывая требования сельскохозяйственных растений и подбирая технологию, отвечающую этим требованиям.

Цель наших исследований заключалось в изучении влияния различных способов основной обработки на оптимизацию водного режима и урожайность нута.

Методика исследований. Исследования проводились на опытном поле УНПО «Поволжье» Саратовского ГАУ в 2016–2018 годах. Почвенный покров представлен тёмно-каштановыми почвами, среднесуглинистыми по гранулометрическому составу. Содержание гумуса в пахотном слое — 2,9%, нитрификационная способность — 4,1 мг/кг почвы, доступного фосфора и калия (по Мачигину) — 29,7 мг/кг почвы; доступного калия — 345мг/кг, pHвод — 7,1.

По средним многолетним данным, в районе проведения опытов за период вегетации яровых культур (май-август) выпадает 134 мм осадков. В 2016 году за указанный период выпало 122 мм, в 2018 — 70,2 мм, что соответственно на 12 и 63,8 мм ниже среднемноголетней нормы; в 2017 году сумма осадков за этот период составила 214,4 мм, что превышало норму на 80,4 мм.

Схема опыта включала следующие варианты:

1. отвальная обработка плугом ПЛН-8-35 на 23–25 см (контроль);

2. безотвальная обработка глубокорыхлителем SSD-4 на 30–32 см;

3. минимальная обработка дискатором БДМ 7×3 на 10–12 см;

4. комбинированная обработка плугом Байкова ПБС-8М на 23–25 см (данная обработка оборачивает верхние 0–15 см почвы и рыхлит без оборота пласта 15–25 см).

Площадь делянок — 1500 м2. Повторность трёхкратная. Расположение делянок рендомизированное. Нут возделывался в семипольном севообороте: 1. пар чистый; 2. озимая пшеница; 3. нут; 4. яровая пшеница; 5. сборное поле (лён, просо); 6. ячмень; 7. подсолнечник. Использовался сорт нута Бонус.

После уборки предшественника опытный участок обрабатывали гербицидом «Торнадо» нормой 3 л/га. Основную обработку почвы проводили в первой декаде октября согласно схеме опыта.

Полевой опыт сопровождался наблюдениями и исследованиями в соответствии с общепринятыми методическими указаниями (Доспехов, 1985; Шеин, 2006).

Результаты исследований. В засушливые годы основным источником снабжения культурных растений водой в начальные периоды развития служит влага, накопленная в почве от осенних и зимних осадков. Количество влаги в почве в этот период во многом определяется способом основной обработки почвы.

В весенний период перед посевом нута в верхнем полуметровом слое почвы отмечено максимальное накопление влаги в варианте с комбинированной обработкой — 20,1% от массы абсолютно сухой почвы. Безотвальная глубокая обработка SSD-4 обеспечивала наибольшее увлажнение горизонта 50–100 см — 15,0%, что превышало контроль на 0,9% (табл. 1).

В метровом слое наименьшая влажность почвы фиксировалась при минимальной обработке дискатором БДМ 7×3 — 16,3%, что меньше контроля на 0,5%, а при безотвальной обработке — на 1,2%. Это можно объяснить значительным снижением водопроницаемости верхних горизонтов почвенного покрова при более высокой плотности сложения и процессами поступления влаги в почву (Абросимов, 2013; Солодовников, Шестёркин, Линьков, Даренков, 2014; Денисов, 2014; Солодовников, Летучий, Степанов, Шагиев, Линьков, 2015; Солодовников, 2013).

В фазу ветвления нута хорошее увлажнение метрового слоя отмечено при комбинированной обработке (различия составили 56 м3/га) за счёт более высокой водопроницаемости верхнего слоя почвы, когда идёт процесс заполнения крупных и свободных пор водой. Максимальные запасы влаги в горизонте 50–100 см (16,0%) отмечены при безотвальном глубоком рыхлении за счёт фильтрации, когда вода идёт по порам, заполненным водой, т.е. по капиллярной пористости, которая образуется после отмирания корневой системы растений, без сильного нарушения механической обработкой и кальматацией микроагрегатами и коллоидами с нисходящей водой (Солодовников, 2017).

  1. Влажность почвы по вариантам опыта, % от массы абсолютно сухой почвы (в среднем за 2016–2018 гг.)

Слой почвы, см

Варианты основной обработки

ПЛН-8-35 на 23–25 см (контроль)

SSD-4 на 30–32 см

БДМ 7×3 на 10–12 см

ПБС-8М на 23–25 см

Перед посевом нута

0–50

19,5

20,0

18,8

20,1

50–100

14,1

15,0

13,8

14,7

0–100

16,8

17,5

16,3

17,4

Запас влаги, м3/га

2352

2450

2282

2436

Отклонение от контроля, м3/га

+98

–70

+84

Фаза ветвления

0–50

18,3

18,0

17,6

18,7

50–100

14,7

16,0

14,2

15,1

0–100

16,5

17,0

15,9

16,9

Запас влаги, м3/га

2310

2380

2226

2366

Отклонение от контроля, м3/га

+70

–84

+56

Образование бобов

0–50

13,1

12,5

11,8

13,1

50–100

10,5

9,7

9,4

10,1

0–100

11,8

11,1

10,6

11,6

Запас влаги, м3/га

1652

1554

1484

1624

Отклонение от контроля, м3/га

–98

–168

–28

В период образования бобов у нута запасы влаги в почве изменялись от 1484 м3/га в варианте с минимальной обработкой до 1652 м3/га в контроле.

Проведённые расчёты динамики влажности почвы в среднем за 3 года показывают, что на более плотных почвах интенсивнее теряется влага. За вегетационный период произрастания нута в контрольном варианте суммарный расход воды составил 2087 м3/га (700 м3/га — из почвы и 1387 м3/га — эффективные осадки), безотвальное рыхление увеличивало данный показатель на 9,4%, минимальная обработка — на 4,7%, комбинированная — на 5,3%.

Наблюдения за влажностью почвы позволили сделать заключение, что в осенне-зимний период максимальное увлажнение, особенно в нижних горизонтах, отмечалось в варианте с глубокой безотвальной обработкой (SSD-4 на 30–32 см). В период вегетации нута при выпадении весенне-летних осадков в вариантах со вспашкой влага лучше проникала в почву, улучшая водный режим посевов нута.

Корреляционная обработка полевых данных показала высокую степень связи урожайности нута с влажностью почвы в метровом слое в фазу ветвления (r = 0,954) и среднюю степень связи перед посевом (r = 0,464). Положительной корреляционной связи в фенологическую фазу образования бобов у нута не отмечено. Высокая степень связи в фазу ветвления объясняется тем, что в посевах нута наибольший расход влаги наблюдается в период от бутонизации до цветения (Шевцова, 2012). Данные зависимости выражались уравнениями, представленными на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость урожайности зерна нута от влажности почвы в слое 0–100 см

Решение уравнений показывает, что в условиях засушливого Саратовского Заволжья увеличение влажности на 1% от массы абсолютно сухой почвы перед посевом увеличивает урожайность нута на 0,13 т/га, а в фазу ветвления — на 0,23 т/га.

При внедрении современных способов основной обработки в первую очередь должно оцениваться их влияние на продукционный процесс.

Учёт урожайности нута показал, что в 2016 году наибольшая продуктивность нута отмечалась в контроле — 1,40 т/га (табл. 2).

2. Урожайность зерна нута по вариантам опыта

Вариант опыта

Урожайность, т/га

Отклонение от контроля

2016 г.

2017 г.

2018 г.

средняя за 2016–2018 гг.

т/га

%

ПЛН-8-35 на 23–25 см (контроль)

1,40

1,20

0,67

1,09

SSD-4 на 30–32 см

1,21

1,19

0,77

1,06

–0,03

2,75

БДМ 7×3 на 10–12 см

1,14

1,10

0,59

0,94

–0,15

13,76

ПБС-8М на 23–25 см

1,37

1,33

0,70

1,13

+0,07

6,42

НСР05

0,118

0,091

0,069

0,054

  

Fф

6,57

3,76

7,54

9,24

  

Fт

2,76

2,76

2,76

2,51

  

Во влажном 2017 году минимальная урожайность зерна нута фиксировалась в варианте с обработкой дискатором БДМ 7×3 на 10–12 см — 1,10 т/га.

Экспериментальные наблюдения, выполненные в засушливом 2018 году, показали, что продуктивность нута достигала максимальных значений при глубокой безотвальной обработке (SSD-4 на 30–32 см) — 0,77 т/га. В условиях данного года иссушение пахотного слоя в фазу ветвления нута приводило к уплотнению почвы и не происходило азотофиксации, т.к. для развития клубеньковых бактерий требуется кислород.

В среднем за 3 года наибольшая продуктивность зерна нута отмечена при вспашке плугом Байкова (ПБС-8М на 23–25 см) — 1,13 т/га.

Наименьшая урожайность фиксировалась при минимальной обработке дисковым орудием — 0,94 т/га, что ниже контроля на 0,15 т/га, или на 13,76%, что объясняется исследованиями учёных южных регионов, которые отмечают, что в варианте с дискованием наблюдается низкое содержание нитратного азота в пахотном слое. При выпадении осадков почва сильно уплотняется, что препятствует проникновению воздуха, а следовательно симбиозу и процессам нитрификации (Бородычёв, 2018; Михайличенко, Пимонов, Данилов, Гусакова, 2018; Пимонов, 2012).

Урожайность нута при безотвальном глубоком рыхлении составляла 1,06 т/га, что ниже контроля всего на 2,75%. Различия с контролем находились в пределах ошибки опыта (НСР05 = 0,054).

Заключение. В среднем за 3 года в весенний период максимальные запасы влаги метрового слоя складывались при безотвальной глубокой обработке — 2450 м3/га (различия по отношению к контролю составили 98 м3/га).

В фазу образования бобов у нута лучший водный режим формировался при вспашке — 1652 м3/га, что превышало вариант с минимальной обработкой на 168 м3/га.

Наибольшая продуктивность нута отмечена при комбинированной обработке — 1,13 т/га, наименьшая — при минимальной обработке дисковым орудием — 0,94 т/га.

Литература

  1. Абросимов А. С. Энергосберегающие технологии обработки почвы под чечевицу в Правобережье / А. С. Абросимов, Е. П. Денисов, А. П. Солодовников // Земледелие. — 2013. — № 7. — С.38–40.
  2. Бородычёв В. В. Агрохимическая оценка применения минеральных удобрений и биопрепаратов при возделывании нута в Ростовской области / В. В. Бородычёв, К. И. Пимонов, Е. Н. Михайличенко // Плодородие. — 2018. — № 1. — С.34–37.
  3. Влияние минеральных удобрений и биопрепаратов на урожайность нута на чернозёме южном / Е. Н. Михайличенко, К. И. Пимонов, А. Н. Данилов, Н. Н. Гусакова // Аграрный научный журнал. — 2018. — № 4. — С.16–21.
  4. Водный режим чернозёма южного при энергосберегающих обработках почвы / А. П. Солодовников, Г. И. Шестёркин, А. С. Линьков, А. С. Даренков // Вестник Саратовского ГАУ им. Н. И. Вавилова. — 2014. — № 4. — С.33–36.
  5. Денисов Е. П. Агрофизические процессы формирования запасов продуктивной влаги в почве / Е. П. Денисов, А. П. Солодовников, А. С. Линьков // Вестник Саратовского ГАУ. — 2014. — № 8. — С.10–15.
  6. Динамика плотности почвы чернозёма южного при минимализации основной обработки / А. П. Солодовников, А. В. Летучий, Д. С. Степанов, Б. З. Шагиев, А. С. Линьков // Земледелие. — 2015. — № 1. — С.5–7.
  7. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. — М: Агропромиздат, 1985. — С.351.
  8. Пимонов К. И. Оптимизация питания и возделывание нетрадиционных культур на чернозёме обыкновенном в зоне неустойчивого увлажнения: автореф. дис. … д-ра с.-х. н. — ФГОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет», 2012. — 508 с.
  9. Солодовников А. П. Влияние различных приёмов основной обработки чернозёмов южных на продуктивность чечевицы в условиях Правобережья / А. П. Солодовников, А. С. Абросимов // Вестник Саратовского ГАУ им. Н. И. Вавилова. — 2013. — № 4. — С.39–44.
  10. Солодовников А. П. Водопотребление посевов чечевицы при энергосберегающих обработках почвы и применении «Гумата калия» в условиях Поволжья / А. П. Солодовников, Е. П. Денисов, Л. А. Гудова // Кормопроизводство. — 2017. — № 5. — С.16–19.
  11. Шевцова Л. П. Зерновые бобовые культуры / Л. П. Шевцова, Н. А. Шьюрова, А. И. Марухненко // Учебно-практическое руководство по выращиванию зернобобовых культур. — ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2012. — 240 с.
  12. Шеин Е. П. Агрофизика / Е. П. Шеин, В. М. Гончаров. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. — 397 с.

Effect of primary tillage on water regime and chickpea yield

Levkina A. Yu.

Solodovnikov A. P., Dr. Agr. Sc.

Shagiev B. Z., PhD Agr. Sc.

Belyaeva A. A., PhD Agr. Sc.

Poletaev I. S., PhD Agr. Sc.

Saratov State Agrarian University n. a. N. I. Vavilov

410012, Russia, Saratov, Teatralnaya square, 1

E-mail: solodovnicov-sgau@yandex.ru

The highest water content in soil was observed under boardless plowing prior to chickpea seeding, particularly in lower layers. In the period of chickpea vegetation spring-summer precipitations entered soil more efficiently in plowed variants, improving water regime of the plant. At pod formation stage the best water regime happened under plowing. Boardless plowing increased water use by 9.4%, minimum tillage — by 4.7%, integrated tillage — by 5.3%. Under dry conditions of the Saratov Trans-Volga region significant correlation was established between grain yield and soil water content for meter-deep layer at chickpea branching stage. Increase in water availability by 1% raised chickpea productivity by 0.23 t ha-1. Integrated tillage by the plough PBS-8M improved chickpea productivity by 6.42% on dark chestnut soil. Minimum tillage (BDM 7×3 at 10–12 cm) reduced yield by 13.76%, subsoiling (SSD-4 at 30–32 cm) — by 2.75% compared to conventional cultivation (PLN-8-35 at 23–25 cm).

Keywords: chickpea, moldboard, boardless, minimum, integrated tillage, soil water content, correlation coefficient.

References

1. Abrosimov A. S. Energosberegayushchie tekhnologii obrabotki pochvy pod chechevitsu v Pravoberezhe / A. S. Abrosimov, E. P. Denisov, A. P. Solodovnikov // Zemledelie. — 2013. — No. 7. — P.38–40.

2. Borodychev V. V. Agrokhimicheskaya otsenka primeneniya mineralnykh udobreniy i biopreparatov pri vozdelyvanii nuta v Rostovskoy oblasti / V. V. Borodychev, K. I. Pimonov, E. N. Mikhaylichenko // Plodorodie. — 2018. — No. 1. — P.34–37.

3. Vliyanie mineralnykh udobreniy i biopreparatov na urozhaynost nuta na chernozeme yuzhnom / E. N. Mikhaylichenko, K. I. Pimonov, A. N. Danilov, N. N. Gusakova // Agrarnyy nauchnyy zhurnal. — 2018. — No. 4. — P.16–21.

4. Vodnyy rezhim chernozema yuzhnogo pri energosberegayushchikh obrabotkakh pochvy / A. P. Solodovnikov, G. I. Shesterkin, A. S. Linkov, A. S. Darenkov // Vestnik Saratovskogo GAU im. N. I. Vavilova. — 2014. — No. 4. — P.33–36.

5. Denisov E. P. Agrofizicheskie protsessy formirovaniya zapasov produktivnoy vlagi v pochve / E. P. Denisov, A. P. Solodovnikov, A. S. Linkov // Vestnik Saratovskogo GAU. — 2014. — No. 8. — P.10–15.

6. Dinamika plotnosti pochvy chernozema yuzhnogo pri minimalizatsii osnovnoy obrabotki / A. P. Solodovnikov, A. V. Letuchiy, D. S. Stepanov, B. Z. Shagiev, A. S. Linkov // Zemledelie. — 2015. — No. 1. — P.5–7.

7. Dospekhov B. A. Metodika polevogo opyta / B. A. Dospekhov. — Moscow: Agropromizdat, 1985. — P.351.

8. Pimonov K. I. Optimizatsiya pitaniya i vozdelyvanie netraditsionnykh kultur na chernozeme obyknovennom v zone neustoychivogo uvlazhneniya: avtoref. dis. … d-ra s.-kh. n. — FGOU VPO “Donskoy gosudarstvennyy agrarnyy universitet”, 2012. — 508 p.

9. Solodovnikov A. P. Vliyanie razlichnykh priemov osnovnoy obrabotki chernozemov yuzhnykh na produktivnost chechevitsy v usloviyakh Pravoberezhya / A. P. Solodovnikov, A. S. Abrosimov // Vestnik Saratovskogo GAU im. N. I. Vavilova. — 2013. — No. 4. — P.39–44.

10. Solodovnikov A. P. Vodopotreblenie posevov chechevitsy pri energosberegayushchikh obrabotkakh pochvy i primenenii “Gumata kaliya” v usloviyakh Povolzhya / A. P. Solodovnikov, E. P. Denisov, L. A. Gudova // Kormoproizvodstvo. — 2017. — No. 5. — P.16–19.

11. Shevtsova L. P. Zernovye bobovye kultury / L. P. Shevtsova, N. A. Shyurova, A. I. Marukhnenko // Uchebno-prakticheskoe rukovodstvo po vyrashchivaniyu zernobobovykh kultur. — FGBOU VPO “Saratovskiy GAU”, 2012. — 240 p.

12. Shein E. P. Agrofizika / E. P. Shein, V. M. Goncharov. — Rostov-na-Donu: Feniks, 2006. — 397 p.

Обсуждение закрыто.