Совместное выращивание этих культур обеспечивает сохранение влаги в почве
Обновлено: 05.10.2024
Цель: ознакомление аудитории с технологией влагонакопления и влагосохранения, а также с используемыми с этой средствами механизации.
Задача: наиболее полное раскрытие методики влагонакопления и влагосохранения.
Актуальность данной темы обусловлена в первую очередь в заинтересованности работников аграрного сектора Сибири в сохранении и приумножении плодородия почвы путем установления оптимального процента содержания почвенной влаги.
В большинстве лет основной причиной низких урожаев сельскохозяйственных культур в Омской области является недостаток влаги.
Количество атмосферных осадков, являющихся основным источником влаги, колеблется от 250-300 мм (степь) до 400-450 мм (северная зона) в год. Из них 25-30% приходится на холодный период, 70-75% - на лето.
Однако отсутствие практических способов регулирования летних осадков при их крайней неустойчивости, неравномерности выпадения и малой интенсивности приводит к снижению их эффективности.
Земледелие располагает комплексом приемов накопления снега, в связи с чем максимальное использование зимних осадков приобретает первостепенное значение, потому что из 60-80 мм твердых осадков почвой усваивается всего лишь 30-40%, а в отдельные годы и того меньше.
I. НАКОПЛЕНИЕ ВЛАГИ В ПОЧВЕ
Накопление влаги можно осуществлять путем щелевания почвы, задержания снега с помощью стерни, снегопахов и кулис.
1.1. Щелевание почвы
Щелевание производится с целью повышения усвоения осенних и зимних осадков. Его необходимо осуществлять поздней осенью.
Для щелевания применяется серийное орудие – щелерез-кротователь ЩН-2-140 и ЩН-5-40 – конструкции СибНИИСХоза. Более эффективными являются орудия, разработанные также в СибНИИСХозе – плоскорезы-щелеватели ПЩ-5 и ПЩ-3. Они позволяют проводить плоскорезную обработку с одновременным щелеванием, что особенно важно для южных районов с почвами тяжелого механического состава.
Щелевание проводят обычно на стерневых не обработанных с осени фонах (под вторую, возможно, третью культуру после пара), посевах многолетних трав, пастбищ и сенокосах, в первую очередь на полях, имеющих уклон. Оно особенно целесообразно на комплексных солонцовых почвах и когда пахотный горизонт почвы хорошо увлажнен. В этом случае без щелевания слой почвы под действием мороза будет сильно сцементирован, что вызовет сток талых вод и как результат – меньшую их аккумуляцию почвой.
Эффективность применения щелевания стерневых фонов, как правило, определяется условиями осеннего увлажнения. Если почва ушла в зиму влажной и плотной, то нарезка высокопористых щелей будет целесообразна, так как весной последующего года впитывание талых вод без такой обработки очень слабое. На значительных площадях, особенно там, где имеются уклоны вдоль грив, озер, рек, наблюдается повышенный сток. Наоборот, после засушливой осени, когда почва сухая и водонепроницаемость ее последней весной высокая, щелевание не приносит ощутимого результата.
1.2. Задержание снега с помощью стерни
Почвозащитная система земледелия, в которой основным элементом является плоскорезная обработка с сохранением стерни на поверхности поля, открыла новые возможности для накопления снега. Главное требование к технологии ее с точки зрения снегозадерживающей поверхности поля – максимальное сохранение стерни, так как высота снежного покрова определяется густотой и высотой оставляемого жнивья. Для условий юга Омской области М. Е. Черепановым была предложена формула расчета необходимой высоты стерни (Нс ) для задержания определенного количества снега.
Эта формула (при продолжительности зимнего периода 125 дней) имеет вид:
(Е – запасы воды в снеге, мм)
Рассчитанные по этой формуле величины приведены в таблице.
Снежный покров в зависимости от высоты стерни, см
| Снегозапасы, мм | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 |
| Необходимая высота стерни | 18,0 | 22,5 | 27,1 | 31,7 | 36,3 | 40,8 | 45,4 | 49,9 | 54,5 |
Из приведенных данных следует, что для задержания нормы осадков (60-80 мм) необходимо оставлять стерню высотой 30-40 см, что пока практически невозможно. К тому же в результате обработки почвы плоскорежущими орудиями количество стерни уменьшается на 20-30%. Но и в этом случае на стерневых фонах при обычной высоте жнивья (15-20 см) снега накапливается 1,5-2 раза больше, чем на отвальной зяби. Наибольшая разница в снегозапасах наблюдается между ними в условиях частых метелей и оттепелей, преимущественно в малоснежные зимы. На стерневых фонах (обработка плоскорезами, необработанная стерня) снегосъем уменьшается, как правило, в сравнении с отвальной зябью на 20-30 мм воды.
С учетом этого объем осенней обработки почвы должен устанавливаться в каждом конкретном случае и определяться состоянием поля, структурой использования пашни, типом почвы и погодой.
На обыкновенных, южных и выщелоченных черноземах под зерновые, размещенные второй культурой после пара, и по обороту пласта, где поля слабо засорены, осеннюю обработку можно не проводить. При сухой осени, когда почва покрывается глубокими трещинами, по которым талая вода свободно проникает в глубь почвы, стерневые фоны могут также не обрабатываться. При дождливой же осени и влажной почве ее следует обрабатывать. Нельзя оставлять без обработки комплексные почвы, способные к заплыванию, их необходимо глубоко рыхлить плоскорезом.
В степной зоне практически на всей площади пашни обработка почвы должна проводиться орудиями плоскорежущего типа, в южной лесостепи – за исключением заосоченных и запыреенных полей и, возможно, полей под пропашные и после них, корнеклубнеплоды.
1.3. Механизированное снегозадержание
Задержание снега с помощью различных орудий позволяет накапливать его практически на всех агрофонах с учетом отклонения направления максимального снегопереноса. Это способ мобильного и оперативного снегозадержания, в чем и состоит его преимущество перед задержанием снега с помощью кулис.
Технология снегозадержания определяется не только почвенно-климатическими условиями хозяйства, особенностями формирования снежного покрова, но и зависит от конструктивного решения орудия.
В настоящее время основным орудием снегозадержания является снегопах риджерного типа СВ-2,6 и более усовершенствованный его вариант СВУ-2,6. Он работает по технологии нарезания снежных валков. При этом расстояние между ними не должно превышать 5 м.
После заполнения снегом межвалкового пространства на 70-80% от высоты валков проводится повторное снегозадержание. В этом случае снегопах направляют направляют между первыми валками.
Лучшими сроками снегозадержания является декабрь-январь, когда снег имеет оптимальную плотность.
В СибНИИСХозе разработано орудие СВШ-10 – снегопах, позволяющий одновременно производить нарезку валков и уплотнения снега в межвалковом пространстве.
1.4. Возделывание кулис в паровом поле
В условиях южной части страны пары являются единственным полем гарантированного урожая. По этой причине технология его должна постоянно совершенствоваться, и прежде всего – в направлении улучшения водного режима.
Механизированное снегозадержание в пару малоэффективно, так как поверхность его оголена, вследствие чего ее снегозадерживающая роль минимальна. Снегопахи же, особенно риджерного типа, начинают продуктивно работать при высоте снега 15 см и более. Такая высота снега на незащищенном паровом поле бывает обычно во второй половине зимы, когда осадков уже выпадает мало. В то же время для уменьшения промерзания почвы и повышения ее водонепроницаемости необходимо задерживать первый снег. Кроме того, лишенная растительности и распыленная поверхность парового поля является активной средой для ветровой эрозии, которая наносит непоправимый вред плодородию почвы.
Вот почему при современном уровне агротехники кулисы в чистых парах незаменимы.
При создании кулис в паровом поле и других полях севооборота обязательным является выполнение следующих требований: очищение поля от сорняков к моменту посева кулис; размещение их поперек господствующих юго-западных и западных ветров; прямолинейность; установление оптимального расстояния между кулисами, обеспечивающего кратный подход почвообрабатывающих орудий, а при использовании двухлетних кулис – и кратного прохода посевных и уборочных машин.
Проведение многочисленных механических обработок, особенно сеялками-культиваторами СЗС-2,1 в паровом поле приводит к уничтожению стерни и распылению почвы. В связи с этим возникает необходимость создания таких кулис, которые бы обеспечивали и задержание снега, и надежную защиту парового поля от ветровой эрозии. С другой стороны, следует учитывать и то обстоятельство, что любое кулисное растение потребляет влагу и пищу для произрастания; кулисные ленты нередко зарастают сорняками, в результате чего при возделывании пшеницы (или другой культуры) по ним значительно снижается урожайность по сравнению с урожайностью в межкулисных пространствах. Более приемлемо создание узких двух-трехрядных кулис с расстоянием между ними 6-12 м. Для посевов озимой пшеницы межкулисное расстояние не должно превышать 4 м.
Из кулисных растений наибольшее растение в пару получила горчица.
С целью сохранения оптимальной плотности почвы, лучшего очищения поля от сорняков и получения своевременных всходов до момента посева горчицы поперек будущих рядков проводят поверхностную плоскорезную обработку орудиями, из которых наиболее приемлемым является культиватор КПЭ-3,8. Не исключается и использование сеялки типа СЗС-2,1.
Обычно до посева кулис проводится две-три механические обработки почвы.
Посев семян горчицы на кулисы осуществляется несколькими способами и обычно сочетается с одновременной обработкой почвы.
Из существующих способов лучшим является посев 2-3-х рядков горчицы при обработке почвы 3-х, 4-х и 5-сеялочными агрегатами СЗС-2,1. При обработке почвы и создании кулис трехсеялочным агрегатом, посевом 2-3 рядков средней сеялки, соответственно образуются двух-, трехрядные кулисы через 6 м.
При необходимости увеличения межкулисного пространства, например, до 10-12 м, заданная ширина достигается за счет установления маркера с помощью сцепки типа СП-15, после чего дополнительно обрабатываются созданные при этом огрехи.
При создании кулис из горчицы выполняются общие требования: срок посева – первая декада июля, нормы высева из расчета 25-30 зерен на пог.м рядка (обычно достаточно 400-500 г на 1 га паровой площади), глубина заделки 3-4 см.
Посевы кулис в паровом поле зерновыми или травяными сеялками не всегда удаются из-за пересыхания верхнего слоя почвы на всю глубину заделки семян.
Для устранения этого недостатка в СибНИИСХозе сконструирована и изготовлена специальная кулисная сеялка, которая хорошо зарекомендовала себя в производстве.
Сеялка предназначена для посева кулис из горчицы на паровых полях и может агрегатироваться с тракторами типа МТЗ-50 и К-700.
Кулисная сеялка и навесное орудие состоят из рамы, на которой в передней части установлен бороздильник, имеющий регулировку по вертикальной плоскости от 3 до 12 см. Бороздильник предназначен для снятия сухого слоя почвы. По боковым краям его установлены плоскорежущие ножки для обработки почвы возле рядка во время посева. Семенной ящик крепится к раме сеялки кронштейнами. Высевающий аппарат катушечный, приводится во вращение с помощью механизма передачи, закрепленного на раме сеялки. Последний имеет привод от колеса. Сеялка подсоединяется к трактору с помощью автосцепки.
При движении сеялки вперед бороздильник снимает верхний слой сухой почвы и раздвигает его по бокам, в результате чего формируется полоса влажной почвы и два гребня по бокам. Плоскорежущие ножи, обрабатывая почву, несколько разравнивают гребни по поверхности с одновременным подрезанием сорняков. Посев семян осуществляется рядковым способом с последующим закрытием почвой и прикатыванием.
Такая технология посева обеспечивает стопроцентные всходы растений горчицы в любой засушливый год. Средняя глубина заделки семян составляет 2,8 см при коэффициенте вариации y = 1,6.
II. НАКОПЛЕНИЕ ВЛАГИ В ПОЧВЕ
Практика сибирского земледелия показывает, что судьба урожая в большой степени зависит от исходных запасов продуктивной влаги в почве. При содержании ее в метровом слое почвогрунта меньше 120 мм получение хорошего урожая становится проблематичным.
При этом следует помнить, что предпосевной период характеризуется значительной продолжительностью, высокими температурами и ветрами, сухостью, что создает благоприятные условия для испарения почвенной влаги.
Обычно от схода снега до посева теряется 40-60 мм воды, а до смыкания рядков зерновых – до 80-100 мм.
Вот почему сохранение влаги представляется первоочередной задачей, особенно в районах южной половины области.
Агротехническое требование качества обусловлено прежде всего неудовлетворительными техническими характеристиками рабочих органов почвообрабатывающих орудий, которые не обеспечивают необходимого крошения почвы: размер почвенных агрегатов достигает 10 см и более. Агрономически ценными считаются почвенные частицы, не превышающие в диаметре 1 см.
Наименьшие же потери влаги происходят при сложении верхнего слоя 0-5 см частицами в 0,25-3 мм. При этом они бывают меньшими при выравненной поверхности поля.
Своевременность закрытия влаги диктуется большими расходами ее испарением в предпосевной период. Потери влаги с хорошо увлажненного поля за весенние сутки могут достигать 5 мм, на создание же 1 ц зерна обычно расходуется 10 мм влаги.
Вспаханные с осени поля боронят зубовыми боронами (БЗТС-1,0, БЗСС-1,0) в 3-4 следа. При этом повторное боронование нужно проводить по диагонали или поперек первого.
Поля, обработанные безотвальными орудиями с оставлением на поверхности стерни, целесообразно обработать игольчатой бороной типа БИГ-3. При слабой стерне можно применять тяжелые зубовые бороны (БЗТС-1,0).
Необработанные с осени поля лучше всего обработать лущильником с плоскими дисками типа ЛДГ-5А, ЛДГ-10А с последующим боронованием (БЗТС-1), средними боронами БЗСС-1 или прикатыванием кольчатыми катками (ЗКК-6А, ЗККШ-6). При влажной почве (дождливой погоде) – боронят, сухой почве (ясной или ветреной погоде) – прикатывают. При этом прикатывание проводят сразу после подсыхания верхних гребешков комочков почвы.
Работы по закрытию влаги следует проводить выборочно, не дожидаясь подсыхания всего поля. Для лучшей работы катков их балластные ящики надо загружать грузом в 80-100 кг (часто применяют железобетонные насынки). При засушливом предпосевном периоде целесообразно применять прикатывание как самостоятельную технологическую операцию.
Качественное проведение этих работ сократит до минимума потери влаги, будет способствовать повышению содержания азота в почве и создаст благоприятные условия для прорастания сорняков.
2.2. Мульчирование почвы
В системе плоскорезной обработки можно уменьшить потери почвенной влаги путем мульчирования почвы соломой. Приемы мульчирования соломой известны давно, однако пока не находят широкого применения при выращивании зерновых культур в засушливом земледелии Западной Сибири. Причина такого отношения, видимо, не только в дефиците соломы, отсутствии нужного количества комбайнов с измельчителями органической массы, но и в недооценке этого важного и вместе с тем простого мероприятия.
Что же дает применение соломенной мульчи?
Прибавка зерна составляет 2-3 ц/га.
Соломенную мульчу целесообразнее применять прежде всего в паровых полях. Здесь она будет способствовать не только сохранению влаги, накоплению органического вещества, улучшению физических свойств почвы, но и предохранению почвы от ветровой эрозии. Соломенную мульчу следует использовать и в других полях севооборота, в частности после первой и второй культуры. В паровых полях солома может разбрасываться и неизмельченной. Разбрасывание соломы при уборке колосовых культур дает экономию денежных средств, так как исключаются затраты на ее уборку и транспортировку.
Высокая эффективность рассмотренных приемов влагонакопления и использования техники может быть получена только в системе севооборота при наличии достаточного количества чистого пара, внесения удобрений, пестицидов и возделывания высокоурожайных сортов сельскохозяйственных культур.
Применение комплекса влагонакопления обеспечит дополнительное получение 4-6 центнеров зерна с гектара.
Первоисточником обеспечения земли влагой являются осадки холодного периода года, в частности снег, иней, гололед. В летний период эту функцию выполняют грунтовые воды. Как удержать влагу и разумно ее использовать? Советы для южных регионов
Вода является источником жизненной энергии для всего живого. Поглощая ее, растения восстанавливают запасы влаги и получают природный температурный регулятор. В процессе терморегуляции растение испаряет до 99% всей полученной воды, при этом на формирование вегетативной массы использует только 0,2-0,5%. За последние 30 лет среднегодовая температура воздуха на юге каждый сезон превышает норму. Ситуация с осадками ухудшается, для эффективного земледелия не хватает 100-150 мм до нормы. Поэтому агрономы прибегают к различным способам.
1. При весенне-полевых работах в южных хозяйствах пытаются отказаться от культивации. После уборки культуры вслед запускают дисковый агрегат, затем проводят глубокую безотвальную обработку (лущение стерни). После сбора урожая за комбайном движется трактор, который дискует почву на глубину 5-12 см. Чтобы закрыть влагу, в основном, проводят боронование. В предзимний период выполняют зяблевую обработку для лучшего проникновения влаги в почву и повторяют операцию весной.
2. На черноземах среднего гранулометрического состава, чтобы сохранить влагу, стараются не уплотнять почву и прибегают к техническим способам: осенью проводят вспашку, весной культиватором убирают корку, проводят дискование на глубину 5-6 см и боронуют.
3. Технология no-till позволяет не беспокоить землю плюс поля всегда накрыты пожнивными остатками предыдущих культур. Часто говорят, что у технологии есть минусы, например, сильный дождь может смыть растительные остатки, которые лежат на поле неравномерно. Теоретически это возможно, но пока еще с подобной ситуацией в южных регионах не сталкивались.
4. При выращивании сахарной свеклы с осени практики советуют выровнять поле. После уборки пшеницы, ячменя и других культур провести дискование для провокации всходов сорняков, затем основную обработку и глубокое разрыхление на глубину от 35 до 40 см. Вспашку под сахарную свеклу выполняют на глубину 32 см, под кукурузу и подсолнечник - 27 см. Ранней весной, как только появляется возможность зайти в поле, закрывают влагу на 5 см.
5. В последние годы за все лето на юге может не выпасть ни капли дождя. Среднюю урожайность культур может обеспечить соблюдение севооборота с обязательным содержанием паров. Для накопления влаги нужно проводить безполивное глубокорыхление почвы. Благодаря такой обработке урожайность растет в среднем на 10% по сравнению с пахотой. Чтобы сохранить влагу, на поверхности оставляют растительные остатки в виде мульчирующего слоя, а ранней весной проводят боронование.
Горох имеет наиболее мелкую корневую систему среди тех культур, которые широко возделываются на территории прерий. Корни рапса, как правило, проникают несколько глубже, чем корни яровой или озимой пшеницы. По глубине проникновения корней (от максимальной до минимальной) культуры можно расположить в следующем порядке:
Подсолнечник > аргентинский рапс = горчица = озимая пшеница > яровая твердая пшеница > ячмень = нут = польский рапс > лен = чечевица > горох.
В засушливых условиях глубина проникновения корней уменьшается из-за сложности проникновения в сухую почву, но они интенсивно растут в верхнем слое почвы. Когда же условия влажные, глубина проникновения корней в почву также может уменьшаться, поскольку все необходимые элементы для их жизни в достаточном количестве находятся в верхнем слое. Наиболее глубоко корни проникают в тех случаях, когда в начале сезона имеется достаточно влаги для интенсивного роста надземной части растения, при этом почва влажная, а затем погодные условия становятся засушливыми, и растению приходится обеспечивать себя влагой из более глубоких слоев почвы.
Использование влаги зависит от ее накопления в почве при посеве, от выпавших осадков и типа почвы. При посеве по стерне и недостатке влаги в верхнем слое почвы горох, например, формирует всю корневую систему возле поверхности почвы (рис. 1).
В абсолютно аналогичных условиях корни рапса и пшеницы проникают глубже. Отличия в формировании корневых систем более очевидны при сопоставлении роста во влажных и сухих условиях (посев по сухой стерне в засушливый 2001 год, рис. 2). Крестоцветные масличные культуры, формирование корневых систем которых происходит более интенсивно, способны поглощать влагу из более глубоких почвенных слоев, чем твердая пшеница или бобовые.
Однако те же крестоцветные масличные культуры, формирование корневых систем которых происходит более интенсивно, неэффективно используют ресурсы, поглощая небольшое количество влаги в засушливых условиях. Следовательно, неудивительно, что зерновая урожайность в засушливый год (2001) при посеве по стерне была чрезвычайно низкая. Горох же, наоборот, не тратил силы на поглощение влаги из сухой почвы, поэтому, по сравнению с его урожайностью при посеве после пара, урожайность данной культуры при посеве по стерне в 2001 году была более высокой, чем какой-либо другой культуры (рис. 4). В засушливых условиях горох ведет себя подобно кактусу. Вполне очевидно, что производство культур, корни которых проникают глубоко в почву, — не самая лучшая идея на сухих почвах.
Мы определяли общее использование влаги как изменение содержания почвенной влаги в период между посевом и уборкой урожая плюс общий уровень выпадения осадков за этот период. В зоне бурых почв показатель использования влаги при возделывании различных культур варьирует не так существенно, как можно было бы ожидать (рис. 5-7). По потреблению влаги (от наиболее высокого к наиболее низкому) культуры можно расположить в следующем порядке:
Подсолнечник = аргентинский рапс = горчица > пшеница > ячмень = нут = польский рапс > лен = чечевица > горох
Как показано на рис. 5-7, в зависимости от года, а также от того, возделывалась ли культура по стерне или после пара, данный относительный порядок культур по потреблению влаги может меняться. Во влажных условиях использование влаги повышается с увеличением периода возделывания, когда же условия засушливые, использование влаги, как правило, равно общему количеству доступной влаги.
Сохранение почвенной влаги
Культура-предшественник оказывает значительное влияние на общее содержание влаги в почве следующей весной (рис. 8). На рис. 8 также отображено приблизительное общее количество почвенной влаги, недоступной для растений, однако оно зависит от условий возделывания и типа культуры. Как правило, культура, высеянная после пара, не оставляет большого количества доступной влаги, по сравнению с ситуацией, когда предшественник был посеян по стерне. Сохранение влаги зависит от количества и глубины, на которой влага использовалась культурой-предшественником, а также от накопления влаги в период от созревания до следующей весны (рис. 9).
При посеве по стерне гороха в глубоких слоях находится больше влаги, чем при посеве по стерне других культур, что отражает низкое использование влаги из глубоких слоев, присущее данной культуре. Хотя твердая пшеница — достаточно большой потребитель влаги, ее стерня и растительные остатки к весне, т.е. в период от уборки до посева следующей весной, обеспечивают наилучшее сохранение влаги.
При посеве по стерне нута почва наиболее сухая, поскольку данная культура потребляет много влаги и производит недостаточное количество растительных остатков, чтобы замедлить испарение или задержать снег. В целом, по количеству влаги, доступной следующей весной после возделывания данных культур (от наибольшего к наименьшему), их можно расположить в следующем порядке:
химический пар > механический пар > злаковые >= горох > чечевица > масличные > нут
Этот порядок может изменяться в зависимости от погодных условий, особенно от количества снега.
Эффективность использования влаги
Эффективность использования влаги (ЭИВ) рассчитывается так: урожайность зерна делится на потребление влаги. Показатель ЭИВ значительно варьирует в зависимости от культуры (рис. 10). По эффективности использования влаги горох со значительным отрывом занимает первое место, после него следуют злаковые, бобовые и, наконец, масличные.
Однако эта классификация, основанная на урожайности зерна, некорректна, поскольку для производства жиров и протеина процесс фотосинтеза должен проходить соответственно в четыре и в два раза дольше, чем при производстве крахмала. При описании использования влаги на основании фотосинтетической эффективности отличия между типами культур значительно сокращаются. В этом случае рапс характеризуется такой же эффективностью использования влаги, как и злаковые, чечевица или нут. Горох же значительно опережает другие широко возделываемые в прериях культуры по эффективности использования влаги.
Влияние севооборота
В засушливый 2001 год культура-предшественник оказала значительное влияние на урожайность твердой пшеницы (рис. 13). Влага лишь частично обуславливала это влияние, поскольку эффективность ее использования существенно зависела от культуры-предшественника (рис. 14).
Интенсивность использования влаги в системах возделывания
Основная концепция заключается в том, чтобы привести в соответствие интенсивность потребления влаги с долгосрочной ее доступностью в вашей местности. Мать-природа позаботилась о том, чтобы такое соответствие было присуще сообществам местной растительности. Системы возделывания, характеризующиеся интенсивным потреблением влаги, используют много воды, и для их успешности она необходима в больших количествах. Системы с низкой интенсивностью поглощения влаги, наоборот, не используют всю доступную влагу за один год, и она сохраняется для потребления в следующем.
В неинтенсивных системах влага также сохраняется посредством использования таких приемов, как прямой посев с незначительным нарушением почвенного покрова и оставлением как можно более высокой стерни. Недостаточная интенсивность использования влаги приводит к накоплению слишком большого количества почвенной влаги, результатом чего зачастую является отсрочка посева весной, увязание техники, застаивание воды на продолжительные периоды, значительный сток, слишком высокая влажность почв осенью и засоленность.
Чрезмерно высокая интенсивность потребления влаги приводит к недостатку влаги в почве, на которую указывает высокая эффективность во влажные годы, разочаровывающая урожайность в умеренных условиях и чрезвычайно низкая урожайность в засушливых условиях. В этом случае пар (для сокращения интенсивности) очень часто начинает казаться экономически привлекательным. Правильная интенсивность потребления влаги для данного региона будет характеризоваться прибыльностью производства в годы умеренной влажности, включая те, когда наблюдаются периоды значительного стресса, обусловленного недостатком влаги. Соответствующая интенсивность потребления влаги обеспечит отличную прибыльность в годы с благоприятными условиями по выпадению осадков.
Примеры выбора в засушливых регионах
Подсолнечник — культура, характеризующаяся высокой интенсивностью потребления влаги, так как имеет глубокую корневую систему и поздно созревает. Подсолнечник будет поглощать почвенную влагу на глубине более 120 см (рис. 15). Мы наблюдали снижение урожайности в первый и второй годы после возделывания подсолнечника (рис. 17, 18). Эта культура слишком интенсивно использует влагу для возделывания в засушливых регионах и ее следует выращивать лишь в тех случаях, когда экономическая прибыль значительно выше, чем от возделывания культур с меньшей интенсивностью потребления влаги — в последние годы такой ситуации не наблюдалось.
Если подсолнечник выращивают потому, что это выгодно, то для сокращения интенсивности использования влаги и повышения ее сохранения следует включать в севооборот период пара.
Управления культурами в засушливых регионах
Культуры, которые возделываются на сено или силос, быстро созревают и сокращают интенсивность потребления влаги. В засушливых условиях это даст некоторые преимущества последующей культуре (рис. 18). Заметьте, что если силос или сено убрать рано, да так, чтобы при этом сорняки были удалены до того, как они сформируют семя, то данный прием может дать преимущества по контролю сорняков в последующие годы.
Удаление соломы на подстилку или корм для скота повышает интенсивность использования влаги. В засушливых регионах данный прием приведет к сокращению урожайности следующей культуры (рис. 18).
Пар
С точки зрения почв, пар ухудшает их качество. Он приводит к сокращению содержания почвенного органического вещества, повышает риск водной и ветровой эрозии и снижает плодородность почвы. Однако в засушливых регионах пар — эффективный способ сократить интенсивность использования влаги. При принятии решения относительно того, использовать пар или нет, следует учитывать экономические аспекты. В засушливых регионах применение химического пара, когда контроль сорняков осуществляется только за счет использования гербицидов, предпочтительней применения механического контроля сорняков в паровом поле. Химический пар в значительной мере сокращает риск эрозии, и хотя он не способствует повышению содержания почвенного органического вещества, но и не приводит к его сокращению.
В засушливых условиях можно ожидать, что урожайность и прибыль будут выше при использовании севооборота, включающего пар, чем при использовании севооборота без пара. Это отображено на рис. 19. В данном примере, полученном на территории канадских прерий, возделывание монокультуры без пара обеспечивает большую прибыль, когда общий уровень выпадения осадков за вегетационный сезон (май-август) составляет более 215 мм. Если же данный показатель варьируется от 170 до 215 мм, то наилучшей экономической эффективностью характеризуется севооборот с периодом пара раз в 5 лет (пар–рапс–пшеница–чечевица– пшеница). Однако если уровень выпадения осадков менее 170 мм, то экономически наиболее эффективен севооборот пар–пшеница.
В районе Свифт Каррент, Саскачеван, за вегетационный период выпадает около 200 мм осадков, поэтому возделывание монокультуры даст хорошие результаты лишь в годы, когда уровень выпадения осадков средний и выше. В годы с уровнем выпадения осадков ниже среднего эффективность монокультуры низка. Следовательно, интенсивность использования влаги при длительном периоде возделывании культур, потребляющих большое количество влаги, слишком высока для региона Свифт Каррент.
Продолжительное возделывание культур, поглощающих несколько меньшее количество влаги, таких как горох, или же использование севооборота, включающего пар и культуры, требующие большого количества влаги, сокращает интенсивность использования влаги и позволяет получить лучшие результаты в годы, когда уровень выпадения осадков средний или ниже.
В данном примере пар используется до возделывания рапса, который требует значительного количества влаги. В районе Ипдиан Хед, Саскачеван, в вегетационный сезон выпадает около 240 мм осадков, а севообороты без пара характеризуются соответствующей для данного региона интенсивностью использования влаги. В регионе Медсин Хетт, Альберта, уровень выпадения осадков в вегетационный сезон составляет 175 мм, и севообороты без пара явно характеризуются слишком высокой для данного региона интенсивностью использования влаги. В условиях этого засушливого климата севообороты, включающие химический пар каждые два или четыре года, могут быть целесообразными с экономической точки зрения. При условии, что в период пара механическая обработка не осуществляется, такие севообороты все же могут обеспечить повышение плодородия почвы.
Основной лимитирующий фактор повышения урожайности в засушливых условиях Северного Казахстана – это влага. Из каждых десяти лет обычно три года засушливые. Однако даже в благоприятные по увлажнению годы в июне-июле наблюдается почвенная и воздушная засуха.
Поэтому агроприемы возделывания сельскохозяйственных культур обязательно должны включать мероприятия по накоплению и сохранению влаги в почве.
Мировой опыт свидетельствует о том, что вопросы накопления и сохранения влаги в почве наиболее полно решаются при переходе на нулевую технологию обработки почвы (No-till), широко распространенную в Латинской, Северной Америке и Австралии.
Основными принципами No-till являются:
— отказ от механических обработок и борьба с сорняками за счет химобработок;
— оставление стерни и мульчирование поверхности поля измельченной соломой и пожнивными остатками;
— минимальное рыхление почвы за счет применения анкера или диска при посеве.
Многие ученые и фермеры Америки отмечают, что оставление растительных остатков на поверхности почвы обеспечивает:
— уменьшение расхода почвенной влаги;
— накопление органического углерода и азота;
— защиту почвы от эрозии;
— уменьшение температурных колебаний на почве;
- накопление снега и влаги в почве;
— замедление роста сорняков;
— улучшение структуры и физических свойств почвы;
— увеличение инфильтрации влаги в почву;
— уменьшение затрат на приобретение основных средств, затрат энергии, топлива и труда.
Вместе с тем, анализ показывает, а первый опыт использования No-till в Северном Казахстане подтверждает, что простой перенос технологии без учета местных условий может не дать ожидаемой отдачи. А различия в условиях весьма существенны.
Например, в условиях Бразилии, Аргентины No-till с мульчированием почвы растительными остатками применяют для уменьшения водной эрозии при избытке влаги, а в сухих условиях Северного Казахстана агротехнические приемы должны быть направлены на удержание влаги при ее недостатке.
Есть различия и с Австралией. В Австралии нет осадков в виде снега, а осадки в виде дождя выпадают примерно равномерно в период вегетации растений. В Северном Казахстане зимние осадки составляют до 40% от объема годовых и накапливаются они до 5 месяцев в году, а потерять их за счет стекания по балкам и оврагам можно в течение одной, двух недель апреля.
Вопрос стоит в том: как их удержать? В Канаде, имеющей сходные условия с Северным Казахстаном, годовая сумма осадков на 50-70 мм больше и выпадают они в период вегетации растений в оптимальный период (июнь, июль). У нас в этот период часто наблюдается недостаток влаги или засуха.
Кроме того, к факторам, затрудняющим и ограничивающим применение No-till, относятся:
1. Дефицит осадков, лимитирующий формирование массы пожнивных остатков.
В Северном Казахстане средняя урожайность зерна составляет около 12 ц/га, урожайность пожнивных остатков – не более 13-14 ц/га. Согласно данных службы исследований сельского хозяйства США, если урожайность пожнивных остатков менее 20 ц/га – это может представлять проблему для сохранения влаги в почве на длительный срок (более 20 дней).
2. Наличие илистых тяжелых суглинков, плохо дренированных и заплывающих почв.
В Северном Казахстане около 62% площади пашни занято тяжелосуглинистыми, заплывающими почвами с плохим дренажом. Все это свидетельствует о необходимости найти способы улучшения накопления почвенной влаги в условиях Северного Казахстана.
Исследования зональных технологических институтов и передовой опыт хозяйств свидетельствуют о том, что перспективными агроприемами накопления влаги в засушливых условиях являются:
— оставление высокой стерни;
— глубокое осеннее рыхление;
— формирование стерневых кулис;
— кулисный или гербицидный пар.
Перспективными агроприемами сохранения влаги в засушливых условиях являются:
— оставление растительных остатков;
— мульчирование почвы при ранневесеннем бороновании.
Рассмотрим эти агроприемы более подробно. Начнем с приемов сохранения влаги в почве. Первая технологическая операция – ранневесеннее боронование. Она выполняется с целью взрыхления поверхностного слоя почвы на 3-4 см для создания почвенной мульчи и равномерного распределения измельченной комбайнами соломы на поверхности поля.
Для закрытия влаги в хозяйствах применяются зубовые, игольчатые, пружинные и цепные бороны. Зубовые вычесывают стерню, игольчатые имеют большую энергоемкость и низкую производительность. Поэтому для условий хозяйств наиболее подходят пружинные и цепные бороны. Цепные бороны, в отличие от пружинных, более равномерно распределяют измельченную после комбайна солому на поле.
Многие хозяйства применяют ленточный и разбросной способы сева стрельчатыми лапами. Учитывая, что катки сеялок и практически всех посевных комплексов прикатывают только 50-60% площади поля, то для создания плотного контакта семян с влажной почвой, а также для предохранения взрыхленного стрельчатой лапой слоя почвы от иссушения, посевы необходимо незамедлительно прикатать кольчатыми катками.
Только в этом случае можно создать условия для дружных всходов. Однако наилучшим способом посева, с позиций сохранения влаги, является посев анкером или диском, с адресным прикатыванием. При этом более предпочтительным является анкер, так как он устойчиво выдерживает глубину хода даже на глинистых тяжелых почвах.
Для уменьшения разброса почвы перед анкером ставится дисковый нож. При этом при посеве анкером взрыхляется и иссушается не более 15-20% площади поля, в то время как при работе стрельчатой лапы – весь поверхностный слой на глубину посева.
Наши исследования и производственный опыт хозяйств показывают, что во влажный год урожайность при разбросном посеве стрельчатой лапой выше на 20-25%, чем при прямом посеве анкером или рядовом посеве стрельчатой лапой.
Однако в сухой год посев анкером дает урожайность примерно в два раза больше, чем разбросной и рядовой посев стрельчатой лапой. По многолетним данным посев анкером и разбросной посев стрельчатой лапой дают урожайность в среднем на одном уровне, при этом при посеве анкером наблюдается гораздо меньше разброс урожайности по годам, чем при посеве стрельчатой лапой.
Важнейший агроприём для сохранения влаги в почве – мульчирование почвы соломой. Для мульчирования применяются навесные измельчители на комбайн двух видов: с вертикальными ножами и горизонтальными разбрасывателями. Первые хорошо измельчают, однако при этом снижают производительность комбайна до 20%.
Для условий Северного Казахстана вполне подходят горизонтальные разбрасыватели с длиной резки 20-30 см, которые требуют на измельчение всего около 5% мощности двигателя.
Запасы влаги при этом существенно выше, чем при оставлении высокой стерни в 3-3,5 раза, механическом снегозадержании и сплошном очёсе — в 1,5 раза. Это важнейший агроприем, который не требует привлечения дополнительных денежных средств, причем наиболее эффективным на склонах и лесостепной зоне является формирование стерневых кулис через 7-9 м, а в степной зоне — через 9-18 м.
По влагонакоплению почвы наиболее эффективными считаются химический и кулисный пар. Они позволяют накопить влаги на 32…37% больше, чем чистый пар. Практически равноценным агроприемом чистому пару по накоплению влаги является щелевание – более 90% влаги от потенциала чистого пара.
Чуть меньше – глубокое рыхление стерневых фонов – более 80% влаги. Глубокое рыхление и щелевание почвы обеспечивают впитывание собранной за 5 месяцев талой воды в почву, исключая ее сток с полей по балкам и оврагам. Кроме того, глубокое рыхление решает задачу разуплотнения тяжелых суглинистых почв с высокой плотностью естественного сложения.
Наблюдения показывают, что мелкие осенние обработки для накопления влаги эффекта не дают. При мелких обработках запасы влаги примерно такие же, как на необработанных стерневых фонах. Самые низкие запасы влаги дает отвальная обработка.
Подводя итог сказанному ранее, хотелось бы отметить, что технология возделывания в условиях Северного Казахстана должна включать технологическую операцию закрытия влаги преимущественно цепными боронами, посев анкером в сухие годы с предварительной химобработкой или посев стрельчатой лапой во влажные годы с предварительной предпосевной культивацией.
Кроме того, технология возделывания должна включать одну-две химобработки в период вегетации, раздельное и прямое комбайнирование в сочетании с очесом, с образованием стерневых кулис и мульчированием почвы измельченной соломой. После уборки необходимо глубокое рыхление на тяжелых глинистых почвах или щелевание на более легких суглинистых почвах и полях со склоном.
Наши исследования показывают, что переход на влагосберегающую технологию с использованием современной техники позволит повысить производительность труда в 1,9-2,2 раза и снизить совокупные затраты денежных средств до 20 долл./га по сравнению с почвозащитной технологией возделывания сельскохозяйственных культур.
Астафьев Владимир Леонидович, док. тех. наук, проф.,
Костанайский филиал ТОО «Казахский научно-исследовательский
Читайте также: