Совершенствование технологии возделывания подсолнечника в зоне рискованного земледелия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Донской государственный аграрный университет

Совершенствование технологии возделывания подсолнечника в зоне рискованного земледелия

Авдеенко А.П., Черненко В.В., Шестов И.Н.,

Горячев В.П., Бочарников А.И.

Аннотация

подсолнечник рискованный земледелие почва

Представлены результаты исследований выращивания подсолнечника по отвальной, минимальной и No-Till технологиям в условиях зоны рискованного земледелия Ростовской области. Выявлено влияние обработки почвы на показатели плотности почвы, водопрочности агрегатов, на структуру посева, величину урожайности двух гибридов подсолнечника. Производству рекомендовано в зоне рискованного земледелия возделывать подсолнечник как по минимальной обработке почвы, так и по технологии No-Till.

Ключевые слова: подсолнечник, обработка почвы, No-Till, дискование, плотность, водопрочность, урожайность, Helianthus annuus

Основная часть

В последнее время в условиях Ростовской области активно внедряются ресурсосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур, основанные, главным образом, на отказе от проведения механических обработок.

Технология возделывания сельскохозяйственных культур делится на четыре основных этапа работ. Первый этап связан с проведением основной обработки почвы, второй технологический этап - посевной, третий этап - мероприятия по уходу, четвёртый этап - уборка. Система обработки почвы - это сочетание основных, предпосевных и послепосевных операций для создания оптимального пахотного слоя. В конкретных почвенно-климатических условиях она обеспечивает наиболее благоприятный водно-воздушный, пищевой и тепловой режимы почвы, кроме того, - активизацию микробиологических процессов, сохранение и повышение плодородия почвы, защиту от эрозии и дефляции, очищение от сорных растений, возбудителей болезней и вредителей с заделкой в почву органических и минеральных удобрений, создание условий для посева и прорастания семян сельскохозяйственных культур.

В последнее десятилетие по вопросам обработки почвы проводилось множество различного рода дискуссий с высказыванием совершенно противоположенных точек зрения: от полного отказа до полного проведения всех обработок под все возделываемые сельскохозяйственные культуры. Одним из эффективных направлений в системе обработки почвы является минимализация. Основными технологическими приёмами минимализации обработки почвы принято считать сокращение числа и глубины основных, предпосевных и уходных обработок в сочетании с применением гербицидов, замену глубоких отвальных обработок плоскорезными или поверхностными, с использованием для этого широкозахватных орудий, а также орудий с активными рабочими органами (например, фрезой). К ним же относится и совмещение нескольких технологических операций и приёмов путём применения комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов.

Минимальную обработку считают почвозащитной и энергосберегающей. Крайним вариантом минимальной можно считать «нулевую» обработку, или «прямой посев» [1].

Цель исследований заключается в изучении влияния способов обработки под подсолнечник на физические свойства почвы, биометрические показатели, структуру урожайности гибридов подсолнечника, выявлении наиболее эффективного способа основной обработки почвы в агроклиматических условиях зоны рискованного земледелия.

Исследования проведены в 2012-2014 гг. в хозяйствах Ростовской области, расположенных в южной зоне области (зоне рискованного земледелия). Методы исследований: полевой, лабораторно-полевой и лабораторный. Повторность - четырёхкратная, площадь учётных делянок - 300 м². При проведении исследований применены общепринятые в агрономической науке методики закладки и проведения полевых опытов.

Возделывание среднеранних гибридов подсолнечника ПР64Ф50 и ПР64Ф66 в зоне рискованного земледелия проводилось по следующим обработкам почвы:

- отвальная (вспашка 25-27 см);

- минимальная (двухкратное дискование почвы);

- NO-TILL (без обработки почвы).

Для каждой сельскохозяйственной культуры есть своя оптимальная плотность почвы. Так, оптимальная плотность сложения почвы для подсолнечника находится в пределах 1,1-1,3 г/см³ [2]. Увеличение или уменьшение плотности почвы, по сравнению с оптимальной, на 0,1-0,3 г/см³ приводит к снижению урожайности на 20-40 %, поэтому одна из основных задач обработки почвы состоит в регулировании ее плотности. Чтобы регулировать плотность почвы, необходимо знать ее исходное состояние и на основе этого выбирать способы обработки почвы [3].

После осенней обработки чернозём обыкновенный карбонатный значительно разуплотняется (до 1,11-1,13 г/см³), однако такое рыхлое сложение чернозёма сохраняется недолго, и уже к середине весны следующего года плотность почвы на вспашке и дисковании становится почти одинаковой, независимо от способа и глубины осенней обработки в слое 0-20 см.

Приведённые экспериментальные данные плотности почвы перед посевом подсолнечника убедительно показывают увеличение плотности пахотного слоя на вспашке до 1,18 г/см³ и дисковании до 1,17 г/см³. За счёт более уплотнённого слоя почвы 20-30 см, в результате механического воздействия на почву при ее обработке, на варианте с нулевой обработкой перед посевом подсолнечника зафиксирована наименьшая объёмная масса в 0-30 см слое почвы - 1,16 г/см³ (рис. 1).

Рис. 1 Влияние обработки на плотность почвы в посевах подсолнечника, г/см³

В течение вегетации подсолнечника происходило дальнейшее уплотнение почвы в слоях 0-10 и 10-20 см на всех вариантах обработки почвы, причём наиболее высокая скорость оседания почвы была отмечена на прямом посеве.

Так, к цветению подсолнечника в слое 0-30 см на варианте с отвальной обработкой плотность почвы увеличилась на 0,02 г/см³, с минимальной - на 0,05 г/см³, с нулевой - на 0,08 г/см³, перед уборкой, соответственно, - на 0,07, 0,1 и 0,13 г/см³. В целом же плотность сложения почвы в слое 0-30 см была оптимальной для подсолнечника как при весеннем определении, так и перед уборкой по всем вариантам опытов (1,1-1,3 г/см³).

Таким образом, объёмная масса в 0-30 см слое почвы перед посевом подсолнечника и перед уборкой на обыкновенных карбонатных чернозёмах изменяется незначительно в зависимости от основной обработки почвы и находится в пределах оптимальной плотности почвы для роста и развития подсолнечника. Следовательно, можно сделать вывод о возможности сокращения механических воздействий на почву и перехода к минимальной и No-Till технологиям возделывания.

Различные приёмы обработки почвы по-разному влияют и на водопрочность макроструктуры, которая во многом зависит от активности почвенных биохимических процессов и повышается под воздействием более плотного сложения пахотного слоя. От водопрочности структуры зависят устойчивость сложения, порозность, аэрация, влагоемкость и водопроницаемость почвы (табл. 1).

Таблица 1

Водопрочность структуры почвы, %

Несомненно, почвенные обработки оказывают сильное воздействие на режим органического вещества и биогенных элементов в почве, так как в зависимости от приёма почвенной обработки изменяется степень минерализации гумусовых веществ.

Перед посевом подсолнечника наименьшее количество водопрочных (>0,25 мм) агрегатов наблюдается на варианте отвальной обработки почвы. Скорее всего, этот факт объясняется более сильной аэрацией верхнего слоя, что усиливает процесс минерализации органического вещества, а также вовлечением в пахотный слой менее гумусированного слоя 20-30 см. Минимизация обработки почвы способствует ёнезначительному повышению водопрочности структуры (на 2,5%), которая ещё увеличивается на варианте без обработки почвы (+7,2%). Это, по-видимому, связано с оставлением растительных остатков предшественника на поверхности почвы.

На вариантах с отвальной и нулевой обработками в течение вегетации наблюдается незначительное увеличение водопрочности структуры (в пределах 2,9%) в результате уплотнения верхнего слоя почвы.

На варианте с осенним дискованием к цветению подсолнечника отмечено некоторое уменьшение водопрочности структуры почвы (на 1,6%), что обусловлено отсутствием пожнивных остатков на поверхности почвы и, как следствие, более низкой устойчивостью к разрушающим почвенную структуру природным явлениям. Однако в дальнейшем, к уборке, наблюдается процесс стабилизации, определяемый микробиологическими процессами почвы в течение вегетационного периода. Таким образом, наши исследования показали, что водопрочность почвенных агрегатов чернозема обыкновенного перед посевом и перед уборкой, независимо от основной обработки, находится практически на одном уровне и варьирует в пределах 53,1-62,2 %.

Структурное состояние почвы, особенно пахотного и подпахотного горизонтов, является одним из главных показателей её плодородия. Под структурой понимается совокупность агрегатов, различных по форме, размеру и водопрочности. Агрономически ценными являются агрегаты размером 0,25-10 мм. Размер и соотношение агрегатов имеет большое значение для создания оптимального водно-воздушного и питательного режимов почвы (табл. 2).

Таблица 2

Структурно-агрегатный состав почвы перед посевом подсолнечника

Анализ агрегатного состава верхнего (0-10 см) слоя за период исследований показал, что в изучаемых вариантах обработки почвы почвообрабатывающие орудия, которые использовались в системе основной и допосевной обработок почвы, привели к увеличению пылеватых фракций (< 0,25 мм в диаметре) до критической величины - 10,5% на варианте с отвальной обработкой, 8,5% - минимальной и 4,4% - осенней нулевой.

В наименьшей степени формированию глыбистой фракции способствовала минимализация обработки почвы. На варианте с технологией No-Till количество агрегатов > 10 мм было на 1,5% больше, вспашка увеличила этот показатель на 8%. Содержание агрономически ценных агрегатов в период посева изменяется по возрастающей от 64,6% (вспашка) до 77,2% (нулевая), причём наиболее близкие показатели, с разницей всего 2,6%, получены на вариантах с наименьшим количеством почвенных обработок.

Структурность почвы можно охарактеризовать и коэффициентом структурности, который показывает отношение содержания агрономически ценных агрегатов к сумме содержания глыбистой и пылеватой фракций. В наших исследованиях в весенний период коэффициент структурности (КС) в слое почвы 0-10 см на вариантах глубокого и мелкого рыхления составил 1,88 и 2,94. По необработанной стерне данный показатель был существенно выше - 3,39. Несмотря на снижение качества структуры при вспашке, полученные данные характеризуют структуру почвы всё ещё как «хорошую».

Результаты исследований структурного состава почвы чернозёма обыкновенного перед посевом подсолнечника, представленные в таблице 2, показывают, что на варианте с прямым посевом содержалось на 6,1-4,1 % пылеватой структуры меньше по сравнению со вспашкой и поверхностной обработкой почвы. Отметим, что соотношение глыбистой структуры почвы из всех вариантов опыта было наибольшим также по вспашке, отклонение составляет от 8 до 6,5 %.

На варианте без механической обработки почвы содержание агрономически ценной структуры было наибольшим - 77,2%. Полученные результаты убедительно показывают, как число и глубина механических обработок влияют на структурное состояние пахотного слоя. Относительное количество агрегатов размерами 0,25-10 мм было меньше по сравнению с прямым посевом на 12,6% для вспашки и на 2,6% для дискования, что говорит о преимуществе прямого посева, относящегося к процессу восстановления структуры почвы, вероятно, связанного с концентрацией пожнивных и корневых остатков, преимущественно, в верхнем слое почвы.

Полученные экспериментальные данные структурного состояния пахотного слоя 0-20 см по вариантам опыта показывают, что при проведении механической обработки почвы происходит разрушение и распыление почвенных агрегатов, и количество пылевидной фракции достигает 10,5%. А это значит, что интенсивные осадки и сильные ветры могут такой почве принести непоправимый ущерб.

Обработка почвы оказала влияние на биометрические показатели гибридов подсолнечника (табл. 3).

Таблица 3

Биометрические показатели гибридов подсолнечника в фазу цветения

В фазе цветения у растений подсолнечника завершается рост стебля и листовой поверхности, корзинка достигает своего максимального размера, в дальнейшем будет изменяться только её масса. Продолжает расти только корневая система растения, достигая более глубоких горизонтов почвы, особенно, если влага в верхних слоях полностью использована.

Нами установлено, что максимальные биометрические показатели гибридов подсолнечника зафиксированы на варианте с отвальной обработкой. Промежуточные результаты были получены при минимизации обработки почвы. Смена систем почвенных обработок неоднозначно повлияла на различные биометрические показатели растений, причём степень влияния на один и тот же показатель изменялась со сменой гибрида подсолнечника. Так, относительно высоты растений и площади листовой поверхности ПР64Ф50 более отзывчив на увеличение глубины обработки пахотного слоя, чем ПР64Ф66. На обоих гибридах отмечен одинаковый характер изменений диаметра корзинки, но растения ПР64Ф66 на смену приёмов обработки почвы отреагировали несколько в большей степени.

В целом различные приёмы обработки почвы незначительно повлияли на биометрику подсолнечника. Разница между наибольшим и наименьшим результатом по различным показателям не превышает 10%.

Сохранившаяся стерня на поверхности почвы на варианте с прямым посевом способствовала аккумулированию большего количества снега и запасов воды в нем. Но во время снеготаяния из-за лучшей водопроницаемости почвы наиболее высокие запасы продуктивной влаги были получены на вариантах с отвальной и минимальной обработками почвы, закономерно увеличиваясь с глубиной основной обработки. В фазе цветения подсолнечника, в период, когда культура наиболее требовательна к влаге, в наибольшем количестве запасы влаги сохранились при нулевой обработке. Механические обработки на вариантах с отвальной и минимальной технологиями способствовали большему иссушению верхних слоёв почвы из-за излишнего рыхления и удаления растительных остатков с поверхности почвы.

Различная динамика продуктивной влаги в почве в зависимости от варианта почвенной обработки в комплексе с плотностью сложения пахотного слоя почвы, засоренностью посевов, в определённой степени, повлияла на полевую всхожесть и другие элементы структуры подсолнечника (табл. 4).

Таблица 4

Структура урожайности гибридов подсолнечника, лузжистость и выход масла

В результате наших исследований на обоих гибридах подсолнечника выявлена одинаковая тенденция уменьшения полевой всхожести семян и, как следствие, густоты стояния растений к уборке, в среднем на 2%, с уменьшением количества и глубины почвенных обработок. Наименьшая полевая всхожесть семян на варианте с прямым посевом, по-видимому, объясняется не только меньшими запасами продуктивной влаги в почве, но также повышенным контактом семян и всходов культурных растений с растительными остатками, сконцентрированными в верхнем слое и на поверхности почвы, на которых, как известно, сохраняется основное количество болезнетворных начал.

Чётко прослеживается также тенденция уменьшения числа семянок в корзинке на гибридах в обратно-пропорциональной зависимости к массе 1000 семянок при переходе от вспашки к варианту без почвенных обработок. Разница по количеству семянок в корзинке между вариантами с отвальной и нулевой обработкой составила: на ПР64Ф50 - 11,8%, на ПР64Ф66 - 10,4%; минимализация почвенной обработки увеличила этот показатель относительно вспашки на 4,7 и 5,7 %, соответственно.

Аналогично масса 1000 семянок на варианте со вспашкой превысила массу 1000 на прямом посеве на 9,5 и 8,2 %, причём в этом случае гибрид ПР64Ф66 в большей степени отреагировал на уменьшение глубины почвенной обработки: масса 1000 семянок увеличилась всего на 2,7%, тогда как на ПР64Ф50 - на 5,3%.

Полученные результаты вполне объясняются биологическими особенностями культуры. Так как в середине корзинки подсолнечника отсутствуют самостоятельные водопроводящие пучки, то при дефиците влаги во время цветения культуры в центральной части корзинки либо не образуются завязи, либо в дальнейшем не происходит налива семянок. Поэтому на вариантах с отвальной и минимальной обработками сформировались корзинки с пустой центральной зоной, но с более крупными семянками на периферии.

Несмотря на наибольший выход семянок с корзинки на вариантах с нулевой обработкой на обоих гибридах, за счёт густоты стояния растений к уборке самые высокие урожайности получены по вспашке, на вариантах с минимальной обработкой отмечен промежуточный результат, однако различия незначительны (не более 2%).

Результаты исследований показывают логичное закономерное увеличение лузжистости семян с увеличением количества на 0,7-0,4 % и глубины почвенных обработок - на 0,9-08 %. На содержание жира в семянках различные приёмы почвенной обработки оказали незначительное влияние, колебания не превышают 0,3% с преимуществом отвальной обработки. В итоге с учётом биологической урожайности максимальный сбор маслосемян с 1 га получен на вариантах с отвальной обработкой, при переходе к нулевой технологии выход масла снижался, однако различия незначительны: от 0,02 до 0,12 ц/га, что не превышает 1,5%.

Согласно полученным данным, можно сделать вывод, что минимализация осенней и предпосевной обработок почвы, а также в целом сокращение до минимума механических обработок с сохранением растительных остатков и стерни на поверхности, применение почвенных гербицидов, позволяющих полностью исключить междурядные обработки, не значительно сказываются на количестве урожая маслосемян подсолнечника.

В настоящее время весьма актуальным является биоэнергетическая эффективность технологии возделывания сельскохозяйственной культуры. Она обусловливает рациональное использование энергетических ресурсов достижением экономически целесообразной эффективности использования существующих энергетических ресурсов при действительном уровне развития техники и технологии и соблюдения требований к охране окружающей среды. Понятие энергетической эффективности означает достижение определённого результата с использованием меньшего количества энергии, чем требуется обычно [4].

Наши расчёты показывают, что все изучаемые приёмы почвенной обработки характеризуются невысокой энергетической эффективностью с варьированием коэффициента от 2,41 до 2,82. Наибольший коэффициент энергетической эффективности на ПР64Ф50 был отмечен на варианте с прямым посевом, на ПР64Ф66 - с минимальной обработкой почвы. Несколько ниже, на 0,15 единицы, зафиксирован данный показатель на ПР64Ф50 по дискованию, на ПР64Ф66 - практически идентичный, на 0,04 единицы ниже - по нулевой технологии.

Таким образом, возделывание подсолнечника с применением отвальной обработки почвы позволяет несколько уменьшить плотность почвы в посевах культуры, при этом снижается количество водопрочных агрегатов по сравнению с минимальной и технологией No-Till. Урожайность гибридов подсолнечника по минимальной обработке почвы и технологии No-Till по сравнению с отвальной обработкой почвы была несущественно ниже, что, в совокупности с биоэнергетической оценкой, позволяет нам рекомендовать в зоне рискованного земледелия возделывать подсолнечник по минимальной и No-Till технологиям.

Список использованных источников

1. Зональные системы земледелия Ростовской области на 2013-2020 гг. Под общ. ред. В.Н. Василенко. Ростов-на-Дону: ООО «Донской издательский дом». 2013, ч. 1. 240 с.

2. Кондратьев В.И. Особенности допосевной обработки почвы под подсолнечник на выщелоченных черноземах Краснодарского края: автореф. дисс. … канд. с.-х. наук. Персиановка. 1972. 17 с.

3. Карипов Р.Х. Влияние сложения верхнего слоя почвы на испарения влаги // Казахстан 2030. Стратегия развития науки, образования и культуры: Матер. науч.-теорет. конф. Т. II. Астана: Акмолинский агроуниверситет. 1998. С. 23-25.

4. Зеленский Н.А. Биоэнергетическая оценка эффективности звеньев севооборота с занятыми и сидеральными парами в Ростовской области // Успехи современного естествознания. 2005, № 6. С. 77-78.

Размещено на Allbest.ru