Условия, складывающиеся при выращивании культур в севообороте, непосредственно зависят не только от нерегулируемых факторов, но и от регулируемых человеком. На Северном Кавказе в степной зоне недостаточного увлажнения проблема повышения продуктивности полевых культур была и остается актуальной. Этой проблемой занимались Авдеенко А.П., Фетюхин И.В., Черненко В.В., Еременко В.Н., Горячев В.Н., Чепец А.С. и др. [1, 2, 3, 4,5].
Многие исследования проводились с учетом изучения отдельных культур и условий их выращивания. Своими исследованиями нами сделана попытка впервые в степной зоне неустойчивого увлажнения подойти комплексно к разработке систем основной обработки почвы под яровой ячмень в зернопаропропашном севообороте.
Для уточнения отдельных элементов технологии выращивания ярового ячменя нами использовался комплексный подход, который позволяет определить напряженность взаимосвязи факторов в агроценозе, оптимизировать и адаптировать условия выращивания и стабилизировать повышение продуктивности культуры без дополнительных затрат. Это определяет актуальность темы исследований.
Изучая отечественную и зарубежную литературу, следует отметить, что нет единого мнения об оптимальной системе основной обработки почвы под яровой ячмень. Любая система должна быть увязана с ландшафтом, почвенно-климатическими условиями, ресурсным потенциалом хозяйства, коньюктурой рынка и другими факторами, а также носить почвозащитный и ресурсосберегающий характер.
В связи с этим, нами сделана попытка оптимизировать условия основной обработки почвы под яровой ячмень в зернопаропропашном севообороте.
Исследования проводились в хозяйстве Родионово–Несветайского района Ростовской области в 2012-2013 гг. В исследованиях предусматривается размещение ярового ячменя по озимой пшенице при различных способах основной обработки почвы. Общая площадь под опытами – 3 га, по основным наблюдениям повторность 3-4-х кратная.
Схема опыта предусматривала следующие основные обработки почвы:
1. Вспашка (контроль) на 25-27см (ПН–4-35);
2. Чизельная на 38-40см (ПЧ-4);
3. Мелкая мульчирующая на 12-14см (АКП-2,5);
4. Минимальная мульчирующая на 6-8см (АКП-2,5).
Задачи исследований:
- оптимизировать систему основной обработки почвы под яровой ячмень и ее влияние на фитосанитарное состояние почвы и посевов, водный режим, агрофизические свойства;
Сроки наблюдений и отбор опытных образцов почвы, растений для анализа проводились в основные критические периоды жизни для агроценоза.
Почва на территории хозяйства представлена североприазовским черноземом, который является переходным от черноземных почв Русской равнины – к предкавказским, мощность гумусового горизонта А+В от 80 до100 см. Почва характеризуется удовлетворительными агрофизическими свойствами. В целом почва по плодородию, макро - и микроагрегатному составу, физико-химическим и агрохимическим свойствам благоприятна для выращивания ярового ячменя.
Погодные условия в годы проведения опытов отличались от средне многолетних показателей. Средняя температура воздуха превышала многолетний показатель на 1,4-1,5°С. Условия зимнего периода 2013 года были мягче, по сравнению с 2012 г. Однако в 2013 г. отмечено быстрое нарастание положительной температуры в весенний период. Лето 2013 г. было засушливыми, выпало 78,3 мм осадков. Следует отметить, что количество осадков в 2012- 2013 гг. было меньше по сравнению с многолетними показателями, на 34,5 мм. Средняя влажность воздуха в годы проведения опытов была ниже многолетней, в пределах 67–72 %. Наиболее низкая влажность воздуха была в 2012 г.
В основе мер по совершенствованию систем обработки почвы лежат принципы минимализации [6]. В условиях интенсивного земледелия минимализацию обработки почвы следует рассматривать как важнейшее условие сохранения потенциального плодородия и защиты почвы от эрозии, улучшения баланса гумуса, уменьшения потерь из почвы питательных веществ и влаги.
Однако минимализация обработки почвы приводит и негативным явлениям. Повышается засоренность, особенно многолетними сорняками, а при частых поверхностных и плоскорезных обработках, при чередовании зерновых по зерновым растения поражаются корневыми гнилями; при безотвальных обработках затруднена заделка на оптимальную глубину органических удобрений, дернины многолетних трав, сидератов, что снижает их роль в окультуривании почвы и повышении урожайности; при длительной поверхностной обработке почвы из-за уплотнения подпахотных слоев снижается их водо- и воздухопроницаемость, усиливается процесс дифференциации и «верхний тип» питания растений [7]. Это подтверждают наши исследования.
Установлено, что бессменная минимальная мульчирующая обработка почвы на 6-8 см и мелкая мульчирующая на 12-14 см способствовали разрыхлению верхнего слоя, но приводили к уплотнению слоя 20-40 см до критических значений. Так перед посевом плотность почвы на этих вариантах в слое 20-40 см составила 1,38 г/см³, а перед уборкой – 1,41г/см³. Это привело к снижению пористости до 44-46 %, ухудшило аэрацию почвы, что способствовало слабой адаптивности растений, снижало водопроницаемость и влагонакопление почвы.
Необходимо учитывать и то, что в необработанной почве вертикальный воздухообмен может быть более активным, чем в обработанной, так как имеющиеся поры более прочные и стабильные. Это благоприятно влияет на рост корневой системы, усвоение питательных веществ удобрений и почвы.
Проведение разуплотняющей чизельной обработки обеспечивало оптимальные для нормального роста и развития растений свойства почвы.
Таким образом, способы основной обработки почвы оказали существенное влияние на плотность сложения, общую пористость пахотного слоя почвы.
Для сохранения и пополнения запасов почвенной влаги необходимо содержать верхний (0-5 см) слой почвы в мелкозернистом состоянии (размер агрегатов от 0,5 до 3 мм), выровненным и сухим, а нижележащий – также в мелкозернистом и уплотненном до 1,3 г/см³ состоянии. Верхний сухой (мульчирующий) слой уменьшает расход влаги на физическое испарение, улавливает атмосферные осадки даже малой интенсивности, уплотненный, нижележащий – понижает процесс конвекции и диффузии, “запирает” движение парообразной и пленочной влаги из нижних слоев почвы и служит хорошим проводником атмосферных осадков в нижние слои.
При отвальной вспашке попавшая в почву влага, проникая в более глубокие слои, задерживается «плужной подошвой» [8]. Это приводит к быстрому иссушению пахотного слоя, а в случае переувлажнения – к скоплению воды в его нижней части и заплыванию почвы. При чизельной обработке на глубину до 38-40 см происходит разрушение «плужной подошвы», что способствует проникновению осадков в более глубокие слои почв.
Значение воды для жизни растений общеизвестно [9]. Все физиологические процессы в растении при его жизни протекают в зависимости от наличия влаги в почве [10]. В условиях неустойчивого увлажнения, урожай полевых культур находятся в прямой зависимости от наличия почвенной влаги. Эффективность мульчирующих обработок, создающих рыхлый слой из мелких комочков почвы и растительных остатков, с одновременным разуплотнением, определяется улучшением фильтрации и сокращением потерь влаги на испарение, что особенно важно в зоне неустойчивого увлажнения.
В вариантах с чизельной обработки запасы продуктивной влаги в весенний период в слое 0-100 см оказались выше, чем после вспашки. На фоне минимальной обработки влагонакопление снижалось на 22 мм.
Общеизвестно, что систематические минимальные, поверхностные и безотвальные обработки способствуют увеличению потенциальной засоренности почвы [13, 14]. Это подтверждают и наши опыты. Наибольшая потенциальная засоренность почвы была на фоне систематических мелких и минимальных мульчирующих обработок (96,1-119,6 тыс. шт/м²). Отвальная обработка почвы способствовала снижению потенциальной засоренности почвы.
Наши наблюдения показали, что засоренность посевов культур зависела от системы основной обработки почвы, фазы вегетации и метеорологических условий. Учет засоренности посевов проводили в гербакритические период ярового ячменя и перед уборкой.
Установлено, что на всех вариантах опыта засорение посевов было высоким, в связи с высокой потенциальной засоренностью пахотного слоя почвы. В течение вегетации наибольшее количество сорняков наблюдалось на фоне систематических мелких обработок почвы от 85 до 106 шт./м². Засорение было наименьшим на фоне вспашки 49 шт./м² в начале вегетации и 56 шт./м² в конце.
Следует отметить, что к концу вегетации количество сорняков возросло по всем вариантам, и при этом возросла их масса в 2,5-3,8 раза. Применение гербицидов способствовало снижению вредоносности сорняков. К концу вегетации их количество и масса были незначительными до 10 шт/м² и до 0,15 г соответственно.
Постоянный рост цен на энергоносители ставит все более остро вопрос о ресурсосбережении [6]. Поэтому поиск путей и возможностей сокращения энергозатрат при производстве зерна с.-х. культур является одной из актуальных проблем. Решение ее может осуществляться путем экономически выгодного выбора системы основной обработки почвы.
Следует отметить, что засоренность почвы при минимальной и мелкой обработках почвы была на 39-42 % выше, чем при отвальной обработке. Различия в засоренности почвы при разных способах обработки почвы обусловлены особенностями воздействием рабочих органов почвообрабатывающих орудий на почву. При культурной вспашке плугом верхний пяти сантиметровый слой почвы с осыпавшимися семенами сорняков практически равномерно распределяется в почве на глубину обработки. При обработке почвы чизельным плугом на глубину 38-40 см только 20-25 % семян сорняков перемещаются в слой 5-40 см. При минимализации обработки почвы верхний пяти сантиметровый слой, в котором сосредоточена основная масса жизнеспособных семян сорняков, не перемещается, что является одной из основных причин высокой засоренности посевов сельскохозяйственных культур, особенно в начале их вегетации при такой обработке. Многолетнее применение минимальной и мелкой обработок почвы в опыте: в сочетании с гербицидами способствует резкому уменьшению до 10-15 % исходного уровня засоренности почвы зачатками вегетативного размножения многолетних сорняков.
В наших опытах при основном обследовании ярового ячменя наибольшее распространение имели: малолетние сорняки – Марь белая, Кривоцвет полевой, Щетинник сизый, Амброзия полыннолистная, Горец птичий; многолетние – Пырей ползучий, Вьюнок полевой, Бодяк полевой, Амброзия многолетняя, Молочай лозный.
В посевах ярового ячменя потери урожая обусловлены также сложным комплексом взаимосвязей, между вредителем и растениями, и зависят от ряда причин: от степени повреждения растений, что обусловлено влиянием численности вредителя, вредоносности каждой особи, избирательной способности и от его распределения на растении; от компенсаторной реакции растения, зависящей от физиологического состояния, периода и кратности повреждений, повреждаемого органа [9].
Общеизвестно, что обработка почвы различными орудиями и на разную глубину оказывает заметное влияние не только на размещение пожнивно – корневых остатков и личинок насекомых по горизонтам почвы, но и на их вредоносность [11]. Наши исследования это подтверждают. Учет почвообитающих вредителей определяли перед посевом ярового ячменя.
В годы исследований ярового ячменя повреждали хлебная жужелица, пьявица, клоп черепашка, пилильщик и жук – кузька, а также почвообитающие вредители проволочники и личинки хрущей. Отвальная обработка почвы на глубину 25–27 см обеспечивала размещение большей части пожнивно – корневых остатков и личинок пилильщиков, проволочников и хрущей в нижних слоях почвы (10–22 см). При чизельной обработке почвы около 40 % пожнивно – корневых остатков с личинками располагались в слое 0–10 см. Мелкая и минимальная обработки почвы также не способствовали сокращению вредных организмов.
Опытами установлено, что каждому периоду онтогенеза ярового ячменя сопутствовал определенный комплекс фитофагов, а наибольшая плотность наземных вредителей совпадала с фазой выхода в трубку.
Исследованиями установлено, что в значительной мере вредоносность вредных организмов зависела от способа основной обработки почвы. Размещение ярового ячменя по озимой пшеницы привело к увеличению вредоносности стеблевых пилильщиков, жужелиц и пьявиц в 2 раза, особенно не фоне минимальной обработки почвы. Это связано с тем, что основной вред наносит вредитель, оставшийся зимовать в стерне. Также потеря урожая происходит в результате повреждения колосьев клопом черепашкой и жуком – кузькой за счет снижения озерненности колосьев и массы зерен.
Наблюдения показали, что большой вред для растений получался при повреждении молодых всходов ярового ячменя стеблевыми пилильщиками в случае поражения главных стеблей. Повреждение главных стеблей до начала кущения обычно вызывало гибель всего растения. Это приводило к снижению густоты стояния растений. В период кущения повреждения отдельных стеблей ослабляли растения, что привело к уменьшению густоты продуктивного стеблестоя на посевах.
Ячмень поражается многими болезнями. В годы исследований были отмечены – корневые гнили, ржавчина и редко твердая и пыльная головня, были зафиксированы единичные колоски, пораженные пыльной и твердой головней.
Следует отметить, что сорняки способствовали массовому развитию болезней и вредителей. Улучшению фитосанитарного состояния посевов ярового ячменя способствует размещение его на фоне отвальной обработки почвы, позволяющее снизить эту напряженность.
Адаптивность ярового ячменя в условиях различных способов основной обработки почвы существенно отличалась. Это связано с различными условиями: агрофизическими показателями почвы, конкурентной способностью с сорными растениями и друг с другом за основные факторы (свет, воду, тепло, питательные вещества), распределением влаги и осадков и др.
Таблица 1. Урожайность ярового ячменя в 2012-2013 гг., т/га
Система обработки почвы |
Озимая пшеница – яровой ячмень |
Вспашка (контроль) |
3,3 |
Чизельная |
3,6 |
Мелкая мульчирующая |
4,5 |
Безотвальная |
3,9 |
Минимальная мульчирующая |
2,9 |
НСР05 |
0,2 |
Анализ результатов исследований показал, что набольший выход зерна ярового ячменя с1 гаотмечался при мелкой мульчирующей обработке почвы – 4,5 т/га. Минимальная обработка способствовала снижению урожайности до 2,9 т/га.
Проведенная технико-экономическая оценка затрат свидетельствует, что меньшие затраты на производство отмечаются при мелких и минимальных мульчирующих обработках на 6-8 и 12-14 см. Наиболее энергозатратной является отвальная обработка почвы – 10240 руб./га. Снижение затрат при мелких обработках почвы за счет экономии на ГСМ позволило повысить рентабельность производства (до 42 %).
При совокупности положительных воздействий на агрофизические свойства почвы, влагообеспеченность, агроэкологическую и фитосанитарную напряженность в севооборотных звеньях, энергосбережение и урожайность, оптимальной признать мелкую мульчирующую обработку почвы на 12-14 см под яровой ячмень.
Библиографический список
- Авдеенко А.П., Шестов И.Н., Мокриков Г.В. Влияние нормы высева на продуктивность ярового ячменя в условиях Ростовской области // Сельское, лесное и водное хозяйство. – Март 2014. – № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://agro.snauka.ru/2014/03/1338 (дата обращения: 08.04.2014).
- Фетюхин И.В. Влияние способов, глубины основной обработки почвы на обыкновенном черноземе и применения гербицидов на урожайность сахарной свеклы / автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук / Персиановка, 1998.
- Калиниченко В.П., Шаршак В.К., Зинченко В.Е., Ладан Е.П., Зармаев А.А., Батукаев А.А., Черненко В.В., Илларионов В.В., Генев Е.Д. РОТАЦИОННЫЙ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВНУТРИПОЧВЕННОГО РЫХЛЕНИЯ /Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2013. № 85. С. 299-327.
- Акулова Т.В., Калиниченко В.П., Мальцев А.В., Еременко В.Н. Влияние гербицидных обработок на численность дождевых червей / Развитие инновационного потенциала Агропромышленного производства, науки и аграрного образования / ДГАУ, п. Персиановский, 2009. Т. 2.-С. 162-165
- Чепец С.А. ОТЗЫВЧИВОСТЬ СОРТОВ ОЗИМОГО ЯЧМЕНЯ НА РАЗЛИЧНЫЕ УРОВНИ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ В ЮЖНОЙ ЗОНЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ / диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук / Донской государственный аграрный университет. п. Персиановский, 2008
- Рябцева Н.А., Квартин В.Н. Условия увлажнения и урожайность ярового ячменя в различных севооборотных звеньях // Проблемы борьбы с засухой. Материалы научно-практической конференции. Т.I. Ставрополь: Изд-во Ст ГАУ «АРГУС», 2005. С. 158-161.
- Рябцева Н.А. Адаптация ярового ячменя к условиям выращивания в различных севооборотных звеньях степной зоны неустойчивого увлажнения/ диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук / Донской Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства. п.Персиановский, 2007.
- Рябцева Н.А. Адаптация ярового ячменя к условиям выращивания в различных севооборотных звеньях степной зоны неустойчивого увлажнения/ автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук / Донской Зональный научно-исследовательский институт сельского хозяйства. Рассвет, 2007.
- Рябцева Н.А. Адаптивность растений ярового ячменя к различным условиям в севооборотных звенья // Научная мысль Кавказа. Приложение. № 13 (97). – Ростов-на-Дону: Изд-во Северо-Кавказский научный центр высшей школы, 2006. С. 312-314.
- Рябцева Н.А. Агроэкологическая оценка севооборотных звеньев основных культур полевого севооборота степной зоны недостаточного увлажнения в условиях изменяющегося климата // Инновационные пути развития агропромышленного комплекса: задачи и перспективы. Донская аграрная научно-практическая конференция, посвященная 75-летию Ростовской области. г. Зерноград, 2012.
- Рябцева Н.А. Баланс органического вещества почвы в севооборотных звеньях // Интеграция науки, образования и бизнеса для обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации. Материалы международной научно-практической конференции. Том 2. п. Персиановский, 2010. С 100-103.