Известия Оренбургского Государственного Аграрного Университета 2020 № 3 (83)

УДК 633.34:631.459:631.445.4

Влияние агротехнических факторов при возделывании сои на агрофизические и эрозионные показатели чернозёмов обыкновенных Ростовской области

А.В. Мищенко, аспирантка; И.Н. Ильинская, д-р с.-х. наук

ФГБНУ ФРАНЦ

Соя является ценной высокобелковой культурой. Её исключительная ценность состоит в комплексе полезных компонентов химического состава зерна. Соя находит широкое применение в питании людей, кормлении животных и птицы, в различных отраслях промышленности, базирующихся на переработке её зерна и получении белковых и жировых компонентов для производства пищевых продуктов, кормовых добавок, технических средств, фармацевтических и медицинских препаратов [1, 2].

Агротехнические приёмы возделывания сои на зерно направлены на создание и поддержание агрофизических свойств почвы в оптимальных пределах. Универсальным средством воздействия на физические свойства почвы и создание благоприятных условий для роста и развития культурных растений является обработка почвы, которая приобретает особое значение в аридных районах, особенно в условиях проявления водной эрозии почв.

По мнению учёных, основными элементами сортовой агротехники сои являются: способ посева, ширина междурядий и густота растений, причём в последние годы густоте растений уделяется всё больше внимания. Установлено, что пик потребления продуктов фотосинтеза приходится на репродуктивную фазу, поэтому ширина междурядий должна быть такой, чтобы растения полностью занимали междурядья до начала цветения [3].

В нашем исследовании была поставлена цель оценить влияние способов обработки почвы и способов посева на агроэкологические свойства чернозёмов обыкновенных, включая эрозионные, при возделывании сои на эродированных склонах Ростовской области.

Материал и метод исследования. Методика агроэкологической оценки основана на поэтапном анализе определённых групп важных показателей, обеспечивающих комплексную оценку почвенно-экологического состояния почв, находящихся под антропогенным воздействием.

Исследование проводили на опытном поле ФГБНУ ФРАНЦ в 2018 – 2019 гг. Опыт расположен на склоне юго-восточной экспозиции балки Большой Лог Аксайского района Ростовской области крутизной до 3,5°. Климат зоны проведения исследования – засушливый, умеренно жаркий, континентальный. Среднее многолетнее количество осадков – 492 мм. Среднегодовая температура воздуха составляет 8,8 °С [4,5].

Почва опытного участка – чернозём обыкновенный, тяжелосуглинистый на лёссовидном суглинке, среднесмытый. Среднемноголетний годовой сток составляет 20 мм, среднегодовой смыв почвы – 18,5 т/га. По нашим данным, содержание гумуса в пахотном слое равно 3,8 – 3,83 %. Наименьшая влагоёмкость активного слоя почвы – 35 %, влажность завядания – 15,4 %. Содержание общего азота в слое 0 – 30 см составляет 0,14 – 0,16 %, подвижного фосфора – 15,7 – 18,2 мг/кг, обменного калия – 282 – 337 мг/кг почвы. Реакция почвенного раствора слабощелочная (рН = 7,1 – 7,3).

Схема полевого опыта, проводимого на фоне внесения минеральных удобрений N₅₀Р₅₀ кг/га д.в. под сою, включала следующие способы основной обработки почвы: отвальная обработка – вспашка плугом ПН-4-35 на глубину 25 – 27 см и чизельная обработка чизельным плугом ПЧ-2,5 на ту же глубину.

Применяли два способа посева: широкорядный способ с междурядьями 45 см (контроль) и сплошной рядовой способ (почвозащитный) с междурядьями 15 см. Предшественником сои в севообороте являлся яровой ячмень. Опыт был заложен в системе контурно-полосной организации территории склона. В опытах при применении различных способов обработки почвы и способов посева определяли агрофизические свойства почвы и её эрозионные показатели. Влияние способов обработки почвы и способов посева на величину эрозионных показателей установлено путём анализа запасов воды в снеге, количества осадков, показателей стока воды и смыва почвы по вариантам опыта. При проведении исследования использовали общепринятые методики Б.А. Доспехова, А.Ф. Вадюниной и др. [6-8].

Результаты исследования. Согласно классификации, предложенной Г.Т. Селяниновым, вегетационный период сои на зерно за годы исследования характеризовался по значениям гидротермического коэффициента (ГТК) следующим образом: 2018 г. – сухой, с ГТК = 0,30; 2019 г. – засушливый, ГТК = 0,48 [4]. Т.е. во все фазы вегетации культуры отмечался дефицит влагообеспеченности, за исключением начальной фазы в 2019 г., где ГТК составлял 1,2. В целом период вегетации сои в 2018 г. был более жарким и менее обеспечен осадками, чем в 2019 г. (табл. 1).

Нами было установлено, что чернозём обыкновенный за годы исследования имел хорошее агрегатное состояние: доля агрономически ценных агрегатов размером 10 – 0,25 мм в слое 0 – 30 см на всех вариантах составляла при посеве сои в среднем 73 – 76 % с большими значениями при чизельной обработке независимо от способа сева (табл. 2).

К наступлению фазы полной спелости зерна доля агрономически ценных агрегатов возросла на 5 – 10 абсолютных процентов за счёт снижения доли крупноглыбистых и повышения пылеватых фракций, составив 81 – 83 %. Эта тенденция подтвердилась значениями коэффициента структурности почвы, превысившего показатели при посеве на 26 – 48 %.

Одним из главных параметров водопрочности почвенной структуры является устойчивость почвенных агрегатов к воздействию воды. Применение чизельной основной обработки способствовало повышению содержания водоустойчивых почвенных агрегатов более 7 мм, тогда как почва при отвальной обработке имела большую долю пылеватой фракции (табл. 3).

К дате полной спелости зерна водопрочность почвы снизилась на 28 % за счёт уменьшения крупных фракций и увеличения пылеватых, о чём свидетельствует снижение коэффициента водопрочности (К вдпр.) от 4,25 – 4,5 до 3,05 – 3,20.

Наблюдения за плотностью сложения почвы в посевах сои показали, что на обоих вариантах основной обработки почвы в пахотном слое она находилась в пределах оптимальных значений: на варианте с отвальной обработкой – от 1,0 до 1,15 г/см³, на варианте с чизельной обработкой – от 1,04 до 1,10 г/см³ (табл. 4).

Однако наиболее рыхлой почва в слое 0 – 10 см была при отвальной обработке, когда плотность её сложения была минимальной и составляла 1,0 г/см³. С увеличением глубины пахотного слоя по профилю плотность сложения постепенно возрастала до 1,15 г/см³ в слое 20 – 30 см против 1,10 г/см³ при чизельной обработке почвы. Такая же тенденция отмечена и в фазу полной спелости зерна. На контрольном варианте плотность сложения почвы в слое 20 – 30 см была наибольшей (1,30 г/см³), в то время как при чизельной обработке она составляла 1,27 г/см³.

Плотность сложения почвы также возрастала в течение вегетации сои по слоям: в слое 0 – 10 – на 8 – 18 %, в слое 10 – 20 – на 11 – 17 %, в слое 20 – 30 – на 13 – 15 %. Наименьшая плотность сложения пахотного слоя почвы в конце вегетации сои отмечалась при чизельной основной обработке.

Характеристику влияния способов основной обработки почвы на величину водной эрозии даёт определение поверхностного стока, обусловленного в основном талыми водами. Запасы воды в снеге в свою очередь зависят от высоты снегового покрова, а также гребнистости почвы после основной обработки. По данным проведённых измерений, гребнистость почвы при чизельной обработке составляла 1,08, а при отвальной обработке возросла до 1, 20 м. В то же время сохранившиеся пожнивные остатки при чизельной обработке способствовали большему накоплению снега (табл. 5).

Как было отмечено выше, смыв почвы формируется в результате весеннего снеготаяния. На этот показатель влияют высота снежного покрова и запасы воды в снеге, которые могут стать причиной стока воды и развития эрозионных процессов, возникающих к началу снеготаяния. В среднем за два года высота снега при чизельной обработке составляла 11,05 cм, что превысило ту же величину при отвальной обработке на 13,9 %. Соответственно наибольший запас воды в снеге (55,3 т/га) был накоплен при чизельной основной обработке почвы.

В условиях 2018 г. наблюдался поверхностный сток, обусловленный как талыми водами, так и атмосферными осадками в виде ливней, в 2019 г. ливневых осадков отмечено не было. При сравнении величины стока на вариантах способа посева выявилось преимущество сплошного рядового посева, где сток был на 29 % меньше при чизельной обработке. При этом смыв почвы достигал при такой же обработке 3,3 – 3,8 т/га, а при отвальной – 4,5 – 4,7 т/га с меньшими значениями при сплошном рядовом посеве. В 2019 г. величина поверхностного стока при чизельной обработке составляла 15,7 мм, что на 13,3 % ниже, чем при отвальной. Смыв почвы при этом также был наименьшим при чизельной обработке – 4,8 т/га против 6,3 т/га при отвальной (табл. 6).

В среднем за годы исследования наибольший сток 19,9 мм и смыв почвы 5,4 т/га наблюдались при отвальном способе её обработки, что превышало предельно допустимую норму смыва (3,5 т/га) на 54 %. Применение почвозащитной (чизельной) обработки почвы способствовало снижению эрозионных процессов на склоне стока до 17,1 мм, смыва – до 4,1 т/га, или на 14 и 24 % соответственно. Коэффициент противоэрозионной эффективности систем обработки почвы (Кпэ), характеризующийся отношением фактических значений смыва к предельно допустимым, свидетельствует, что значения смыва почвы в среднем были превышены на варианте с чизельной обработкой почвы в 1,16 раза, а на варианте с отвальной – значительно больше – в 1,54 раза.

Выводы. На основании результатов исследования за 2018 – 2019 гг. представляется возможным утверждать, что степень развития деградационных процессов, обусловленных водной эрозией почвы на эрозионно-опасных склонах чернозёмов обыкновенных, зависит от способа основной обработки почвы, а также от способа посева сои, и определяется агрофизическими свойствами – структурно-агрегатным составом, водопрочностью и плотностью сложения пахотного слоя почвы.

Как показали предварительные результаты исследования, способом основной обработки почвы, обеспечивающим снижение поверхностного стока на 14 % и смыва почвы на 24 % по сравнению с контрольным вариантом при возделывании сои на зерно является чизельная обработка почвы.

Литература

1. Соя в России – действительность и возможность: монография / В.М. Лукомец, А.В. Кочегура, В.Ф. Баранов [и др.] // ГНУ ВНИИ масличных культур им. В.С. Пустовойта Краснодар: ВНИИМК им. В.С. Пустовойта, 2013 г. 99 с.

2. Баранов В.Ф. Опыт и перспективы возделывания сои на юге России [Электронный ресурс]. URL: http://www.kaicc.ru/otrasli/rastenievodstvo/opyt-i-perspektivy-vozdelyvanija-soi-na-juge-rossii.

3. Зональные системы земледелия Ростовской области на 2013 – 2020 гг. Ч. I. Ростов-на-Дону, 2013. 248 с.

4. Агроклиматические ресурсы Ростовской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 250 с.

5. Полуэктов Е.В., Цвылев Е.М., Почвенно-климатические ресурсы Ростовской области: монография. Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2008. 355 с.

6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (С основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 4-е перераб. и доп. М.: Колос, 1979. 416 с.

7. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов М.: Высшая школа, 1973. 399 с.

8. Методические рекомендации по учёту поверхностного стока и смыва почв при изучении водной эрозии / И.В. Боголюбова, Бобровицкая, В.Н. Дьяков [и др.] Всесоюз. науч.-исслед. ин-т защиты почв от эрозии. Гос. гидрол. ин-т. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 88 с.

DOI 10.37670/2073-0853-2020-83-3-77-81

Аннотация

Опубликовано Известия Оренбургского Государственного Аграрного Университета 2020 № 3 (83), стр. 77-81