Влияние способов обработки почвы на продуктивность ячменя

525

Учеными Института зерновых культур в 1986–2015 гг. был проведен ряд полевых опытов с целью агротехнической оценки способов основной обработки почвы под ячмень на равнине и склонах при использовании (на фоне предварительного лущения стерни) оборотных (Vari-Diamant-160, ПО-3-35) и обычных (ПЛН-4-35, ПЛН-5-35) плугов, безотвальных рыхлителей (ПРН-31000, ПРПВ-5-50), чизельных комбинированных агрегатов (Concer Till Plow-6000, АРП-3,6), культиваторов плоскорезного типа (КР-4,5, КПЭ-3,8), плоскорезов-щелерезов (ПЩН-2,5), тяжелых дисковых борон (БДТ-3, БДП-6,3), почвообрабатывающее-посевных комплексов (Amazone).

Общий фон – побочная продукция предшествующих культур (озимая пшеница, подсолнечник, кукуруза), которую измельчали и равномерно распределяли на поле во время уборки урожая. Органические удобрения (полуперепревший навоз) вносили под предшественник, минеральные – под ячмень. Расчет доз NPK осуществляли нормативно-компенсационными методами с учетом уровня продуктивности посевов и состояния плодородия почвы.

Почвы опытных участков – черноземы обыкновенные полнопрофильные (ровная местность, содержание гумуса в пахотном слое 3,7–4,9%) и среднеэродованные на лессе (склон крутизной 3,5–4°, содержание гумуса 2,3%).

В процессе исследований установлено, что эффективность чизельной обработки после подсолнечника выше, чем после кукурузы. Наличие на поверхности поля более 5 т/га грубой побочной продукции кукурузы, особенно при избыточном увлажнении или обезвоживании пахотного слоя, существенно ухудшает качество работы чизельных культиваторов и плугов – не выдерживается заданная глубина рыхления, образуется глыбистый нанорельеф, формируется пространственная неоднородность по плотности, твердости и влажности почвы.

В отличие от стеблей кукурузы, пожнивные остатки подсолнечника относятся к ломким, они лучше измельчаются и смешиваются с почвой. В зависимости от состояния чернозема степень заделки чизелем побочной продукции кукурузы на 20–25% меньше, чем подсолнечника. Различия показателей заделки между этими культурами возрастает на фоне послеуборочного применения орудий, рабочие органы которых оказывают сильное механическое воздействие на пожнивные остатки при выполнении технологических операций (дисковые, игольчатые и пружинные бороны, лущильники).

Достаточно высокая степень «разбавления» в почве растительного субстрата подсолнечника в сочетании с большим насыщением его макроэлементами и меньшим соотношением С:N, а также быстрый прогрев поверхностного слоя весной создают при чизелевании благоприятные исходные условия для жизнедеятельности микробных популяций и высвобождения иммобилизованных азотных соединений в почвенный раствор. Однако уровень урожайности ячменя по чизельной обработке подсолнечникового поля достигал уровня вспашки только на повышенном агрохимическом фоне. На участках без удобрений в большинстве случаев запахивание растительных остатков обоих предшественников (подсолнечник, кукуруза) обеспечивает более высокую продуктивность зернофуражной культуры, чем заделка чизелем.

Частично или полностью избежать проявления этих явлений возможно путем совершенствования отдельных звеньев агротехники выращивания ячменя (проведение дополнительного лущения стерни, применение чизельных орудий со стрельчатыми лапами, оптимизация глубины обработки, максимальное приближение сроков внесения туков к срокам сева колосовой культуры, использование комплексных минеральных удобрений с повышенным содержанием азота). Так, уменьшение глубины чизелевания с 20–22 см до 14–16 см на фоне N60P30K30 под предпосевную культивацию позволило устранить риски, связанные с усложнением микрорельефа и пространственной пестротой факторов плодородия, компенсировать возможный дефицит азотных соединений, временно изъятых из кругооборота в результате иммобилизационных процессов, усилить биологическую активность почвы и уравнять урожайность ячменя ярового (после подсолнечника) при отвальной и чизельной обработке (3,32–3,35 т/га, 2011–2015 гг.) (табл. 1).

Таблица 1. Эффективность зяблевой обработки почвы под ячмень яровой при использовании растительных остатков (равнина)Зато при размещении ячменя после зерновой кукурузы, уборка которой осуществляется без отчуждения нетоварной продукции с поля, лучшими оказались техносхемы на основе использования высококлиренсных оборотных плугов ведущих зарубежных фирм с переменной шириной захвата корпусов и отвалами пластинчатого типа. Они обеспечивают надлежащую обработку при широком диапазоне увлажнения почвы и массе растительных остатков в количестве до 10 т/га. Несколько уступают им по функциональным возможностям оборотные плуги отечественных производителей.

В сравнении с обычной вспашкой загонным способом, создающей свальные гребни и розвальные борозды, «гладкая» вспашка обеспечивает дополнительное накопление продуктивной влаги за счет меньшего ее испарения, вымерзания и выдувания в холодное время года, а также регулирования миграции талых вод. При высокой выровненности поверхности в этом случае возрастает производительность весенних полевых работ и качественно выполняются технологические операции допосевной подготовки почвы и посева.

При выращивании ячменя на полнопрофильных черноземах с содержанием гумуса в пахотном слое более 4% и отчуждении побочной продукции с поля успешно применяют как умеренную (18–24 см), так и мелкую (12–16 см) безотвальную обработку почвы.

Однако при вовлечении в биологический круговорот большого количества растительных остатков (5–10 т/га) при сравнительно невысоком общем уровне технического оснащения хозяйств (отсутствие необходимого количества измельчителей, паровых культиваторов, конструкция которых ограничивает колебания стояков в горизонтальной плоскости, почвообрабатывающе-посевных агрегатов, сеялок прямого действия) возникает ряд проблем, на которые следует обратить внимание. Например, в наших опытах уменьшение глубины зяблевой обработки до 10–14 см, независимо от предшественников (стерневой, пропашной), типа почвообрабатывающих орудий (дисковые, плоскорезные) и фона минерального питания (без удобрений, N60, N30P30K30, N60P30K30) приводило к снижению урожайности ячменя, в сравнении со вспашкой, в среднем на 0,19–0,48 т/га, в сравнении с чизелеванием на 0,14–0,16 т/га.

Это обусловлено многими факторами, и в первую очередь способом заделки и местом размещения пожнивных остатков в пахотном слое почвы, которые существенно меняли условия проведения одного из важнейших звеньев выращивания зернофуражной культуры – подготовки семенного ложе. При наличии в верхнем слое значительного количества листостебельной массы достаточно сложно обеспечить качественное выполнение ранневесеннего боронования и культивации поля. Здесь трудно сформировать посевной слой с оптимальной структурой и строением почвы, который имел бы высокую влагосберегающую способность. При засушливой погоде он быстро теряет влагу, что приводит к задержке прорастания семян и получению изреженных всходов. Частично улучшают положение дожди, которые выпадают непосредственно после посева ячменя, однако вероятность их не превышает 30%.

Снижение урожая по мелкой обработке объясняется также большей засоренностью посевов. По усредненным данным, при размещении ячменя после подсолнечника во время кущения растений по вспашке насчитывалось (в зависимости от фона удобрений) 16–31, по чизелеванию – 27–41, дискованию – 46–63 шт./м2 сорняков. При этом в структуре их при отвальной и чизельной обработке доминировала падалица подсолнечника, по мелкой дисковой – падалица и амброзия полыннолистная. Если первый засоритель почти полностью уничтожался страховым гербицидом, то второй отличался средней чувствительностью к производным дихлорфеноксиуксусной кислоты вследствие высокой эволюционной пластичности и способности на более поздних этапах развития стремительно наращивать фазовую резистентность к гербицидам. Частично поврежденная амброзия при благоприятных условиях быстро отрастает и образует большое количество боковых веточек. Используя влагу и питательные вещества почвы, она угнетает культурные растения и уменьшает их продуктивность.

Глубина заделки пожнивных остатков по-разному влияет на питательный, в частности, азотный режим почвы. По содержанию нитратов (N–NО3) в пахотном слое минимальная обработка (дисковая, плоскорезная) уступала контролю (вспашка – 20–22 см) при выращивании ячменя после стерневого предшественника на 1,0–4,4, после пропашных – на 1,7–3,0 мг/кг. Преимущество последней в улучшении условий минерального питания растений зарегистрировано как на удобренном, так и не удобренном фоне.

Наиболее сложно обеспечить выполнение агротехнологических нормативов при подготовке не обработанных с осени полей, особенно на фоне большого количества пожнивных остатков. Вспашка и чизелевание весной образуют глыбистый агрофон, который быстро испаряет воду, а дисковые бороны и плоскорезы мало пригодны для работы в условиях повышенной влажности почвы.

Среди апробированных способов весенней обработки под ячмень после подсолнечника преимущество имела технологическая система на основе применения почвообрабатывающе-посевного комплекса Amazone, базой которого являются роторный культиватор, уплотнительный каток и насадная сеялка. Роторный культиватор активного действия с вертикальной осью вращения зубьев за один проход качественно готовит семенное ложе, при этом ценные в агрономическом отношении фракции почвы (0,25–3 мм) концентрируются в нижней части посевного слоя, а грубые (10–30 мм) остаются на поверхности, усиливая его противоэрозийную устойчивость. Удобрения и измельченные растительные остатки локализуются на глубине 5–15 см, что позволяет обогатить элементами питания и органическим веществом зону относительно стабильного увлажнения, улучшить их использование, избежать потерь от денитрификации, в полной мере задействовать биологический потенциал черноземов.

Резиновый каток хорошо уплотняет обработанную почву, чем ускоряется минерализация пожнивных остатков, создается возможность для капиллярного поднятия влаги.

Насадная сеялка обеспечивает равномерный (по площади и глубине) высев семян, а также дружность и выравненность всходов. На уплотненных посевах (междурядья 7,5 см) с равномерным развитием растений уменьшается внутривидовая конкуренция и повышается выживание ячменя, в то же время существенно возрастает способность его к биологическому угнетению сорняков. В благоприятные по увлажнению годы использование ППК Amazone обеспечивает прибавку урожая зерна 0,31 т/га по сравнению с технологической системой на основе весенней чизельной обработки АРП-3,6 (10–12 см), допосевной культивации КПС-4 (6–8 см) и посева СЗ-3,6. В засушливые годы прирост дополнительной продукции за счет более раннего начала и сокращения сроков проведения весенних полевых работ, большей полевой всхожести семян и полной отдачи минеральных удобрений составлял 0,73 т/га

На склоновых землях по степени положительного влияния на элементы плодородия и урожайность ячменя более целесообразна безотвальная обработка орудиями типа ПРН-31000 и ПРПВ-5-50 на глубину 20–22 см. Применение диагональных рыхлителей обеспечивает качественное измельчение грунта, при этом пылеватые фракции (менее 0,25 мм) за счет колебания пласта перемещаются по трещинам и разломам в среднюю и нижнюю часть пахотного слоя.

Пожнивные остатки кукурузы, предварительно измельченные дисковой бороной, равномерно распределяются на поле, почва приобретает оптимальное строение и отличается сравнительно высокой противоэрозионной устойчивостью во время снеготаяния и ливневых дождей.

Проведение безотвального рыхления пласта способствует улучшению фильтрационных свойств и водного режима эродированных черноземов, особенно при поступлении большого количества зимних осадков на талый грунт. Влага аккумулируется в глубоких горизонтах и более продуктивно используется растениями ячменя. В среднем за три года в 1,5-метровом слое почвы в течение осенне-зимнего периода здесь накопилось 125 мм доступной влаги против 82 мм по распашке и 73 мм по мелкой плоскорезной обработке (табл. 2).

Таблица 2. Сравнительная оценка способов обработки почвы на склонахЧизельная обработка пашни фронтальным культиватором Conser Till Plow, конструктивная схема которого включает дисковую батарею, С-образные упругие стойки и наральники полувинтового типа, за счет образования внутрипочвенной и поверхностной гребенистости агрофона обеспечивала в опытах максимально возможный почвозащитный эффект. Отчуждение почвы во время весеннего снеготаяния при чизелевании не превышало 0,7 т/га, тогда как при других способах обработки достигало 4,0–11 т/га.

В то же время по уровню урожайности зерна чизельная обработка несколько уступала безотвальной. Причина этого явления заключается в следующем. Применение весной паровых культиваторов КПС – 4 (КПН – 4) для допосевной подготовки поля полностью не устраняет остаточную гофрированность чизельного микрорельефа, что приводит к неравномерной заделке семян и пестроте всходов. В сочетании с пространственной неоднородностью показателей плотности, твердости и влажности почвы в системе «гребень-борозда» это приводит к снижению продуктивности зернофуражной культуры.

Предпосылкой повышения агротехнической эффективности чизелевания на склонах является создание ко времени сева выровненной поверхности поля путем применения на весенних полевых работах пружинных борон и многофункциональных комбинированных агрегатов, а также усиления биологической активности почвы за счет удобрений.

По данным научных учреждений Степи, мелкую плоскорезную обработку под ячмень после зерновой кукурузы можно применять на слабоэродованных, хорошо оструктуренных черноземах, которые содержат более 40% водостойких агрегатов и имеют равновесную плотность строения пахотного слоя 1,25–1,30 г/см3. В этих условиях, при сохранении на незначительной глубине достаточного количества проводящих капилляров вертикальной ориентации, существенно возрастает водоподъемная способность почвы, что способствует лучшему использованию потенциала плодородия и повышению урожайности ячменя в благоприятные по увлажнению годы (относительно вспашки) на 0,18–0,25 т/га.

В то же время при мелкой плоскорезной обработке деградированных среднесмытых почв тяжелого гранулометрического состава наблюдается неудовлетворительное крошение пласта, увеличение количества пыли в слое 0–10 см, снижение коэффициента усвоения влаги атмосферных осадков. Усиление внутрипочвенного стока талой воды весной на мелко обработанном фоне часто обусловлено негативным влиянием переуплотненного «дна борозды», сформированного плоскорезом при рыхлении влажной почвы поздней осенью после уборки предшественника.

Следует отметить, что на склоновых землях сорняки второй «волны», которые появляются по окончании ухода за растениями предшествующей культуры (подсолнечник, кукуруза), к ее уборке успевают образовать жизнеспособные семена. Это явление часто становится причиной роста засоренности посевов ячменя, которая в наших опытах по мелкой обработке была в 1,5–2,0 раза выше, чем по вспашке и безотвальному рыхлению почвы на 20–22 см.

На переуплотненных эродированных черноземах Степи частично устранить недостатки мелкой обработки позволяет щелевание почвы, которое может выполняться отдельно (автономно) или в едином технологическом процессе специальными орудиями типа ПЩН–2,5. Агроприем улучшает водопроницаемость почвы, уменьшает сток воды и развитие плоскостной эрозии, препятствует образованию «блюдец» и ледяной корки. В результате сочетания мелкого плоскорезного рыхления пласта и глубокого щелевания (40–45 см) в полутораметровом слое почвы в холодное время года накапливается дополнительно 350–450 м3/га продуктивной влаги, что положительно влияет на состояние посевов в период вегетации и окупаемость внесенных удобрений.

ВЫВОДЫ

  1. На полнопрофильных черноземах при выращивании ячменя на полях с оставлением большого количества (5–10 т/га) грубой побочной продукции предшественников (кукуруза, пшеница) преимущество имеет отвальная обработка почвы, которая осуществляется оборотными плугами с предварительным лущением стерни.
  2. Замена вспашки чизелеванием под ячмень возможна на высоком агрохимическом фоне после культур, листостеблевые остатки которых хорошо измельчаются и заделываются в почву, насыщены макроэлементами, имеют сравнительно низкое соотношение С: N (подсолнечник).
  3. Мелкая плоскорезная и дисковая обработки зяби относятся к категории повышенного риска, поэтому пригодны для применения преимущественно в благоприятные по увлажнению годы, при внесении удобрений, проведении системного мониторинга питательного режима почвы и фитосанитарного состояния посевов.
  4. Не обработанные с осени участки подсолнечника под ячмень целесообразно готовить ранней весной по технологии с использованием почвообрабатывающе-посевных комплексов типа Amazone, которые в едином производственном цикле обеспечивают качественную роторную обработку поля, равномерный высев семян, гарантируют получение полноценных всходов, формируют высокопродуктивные уплотненные посевы культурных растений, устойчивые против сорняков и падалицы.
  5. На склонах крутизной 3,5–4°, в зависимости от интенсивности эрозионных процессов и технического оснащения хозяйств, при выращивании ячменя ярового после пропашных культур (кукуруза, подсолнечник) можно применять безотвальную (20–22 см), чизельную (10–22 см) и щелевую (12–14 см + 40–45 см) обработку почвы. Преимущество безотвальной обработки диагональными рыхлителями заключается в существенном улучшении водного режима и агрофизических свойств смытых почв, повышении урожайности зерна в сравнении с контролем (вспашка – 20–22 см) на 0,28 т/га. Щелевая обработка, сочетающая сплошное мелкое плоскорезное рыхление и глубокое ленточное прорезание пласта, имеет высокую стокорегулирующую эффективность и гарантирует перехват талой воды с вероятностью 70–75% (сток – 3,9 мм). Чизелевание с образованием внутрипочвенной и поверхностной гребенистости поля обеспечивает снижение смыва почвы в период снеготаяния до минимальных величин (0,7 т/га).

А. И. Горбатенко, В. Н. Судак, Н. С. Судак, А. И. Бокун, кандидаты с.-г. наук, Ю. В. Бессоседняя, гл. специалист, Институт зерновых культур НААН Украины

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2019