Возделывание сои по технологии Strip-­Till в условиях Предкавказья

Полный текст

Введение

Внедрение инновационных технологий возделывания сои в Российской Федерации является приоритетным направлением в плане нивелирования природных рисков [1–5]. Снижение влияния дефляционных факторов на почву, сохранение продуктивного запаса влаги и уменьшение технологических затрат в процессе выполнения основных технологических операции по возделывании сои по технологии Strip-till выступают основными задачами энергосбережения [6, 7]. Оригинальность технологии заключается в том, что на фоне применения глифосата обрабатываются только полосы для посева пропашных культур, а в междурядьях сохраняется стерня предшествующей культуры [8–11]. Этот прием позволяет сохранить продуктивный запас влаги и эффективно бороться с сорной растительностью [12]. На практике реализуются как раздельная технология с обработкой почвы осенью и посевом кукурузы специальной сеялкой весной, так и комбинированная технология, проводимая в весенний период. Осенне-­весенняя технология Strip-till снижает удельные топливные затраты и позволяет качественно вносить жидкие удобрения по профилю почвы [13]. Однако вопрос сохранения продуктивного запаса влаги (до 27 мм) может быть решен также созданием почвенно-­соломистой мульчи на поверхности почвы в результате поверхностной дисковой обработки, взамен полного оставления стерни, сохраняющего 23,7 мм влаги [14]. Наличие определенного количества продуктивной влаги влияет на интенсивность развития корневой системы растения, характеризуемую степенью заполнения объема почвенного пространства корнями [15].

Цель исследования — определить урожайность и экономические показатели возделывания сои при внедрении модернизированной технологии Strip-till.

Материалы и методы исследования

В научно-­производственном опыте для зоны неустойчивого увлажнения юго-восточной части Ставропольского края исследования проводили с 2018 по 2021 г. Почва — чернозем южный карбонатный, среднемощный, слабогумусированный. Гумус в слое — 20 см — 2,7 %; нитратный NО₃ = 10 мг/кг; Р₂О₅ = 12,6 мг/кг; К₂О = 314,7мг/кг. Предшественник — озимая пшеница. Системы обработки: при традиционной технологии — дисковое лущение Catros 8…10 см, вспашка на глубину 20–25 см; при технологии Strip-­Till — дисковое лущение Catros 8…10 см, внесение гербицида (глифосат + зеромакс 2,4Д), нарезка полос культиватором — щелерезом Blu-­Jet. Система удобрений: вспашка — КАСС в октябре (143 кг/га); Strip-till — КАСС в октябре (143 кг/га) c емкостью к культиватору — щелерезу на глубину 20 см. Сорт сои — Фурио, Канада. Интенсивность развития корневой системы сои при различных технологиях оценивали по показателю фрактальной размерности D = ln Kb / ln K_l, учитывающему относительное количество корней Kb и их длину K_l [14].

Результаты исследования и обсуждение

Природно-­климатические условия 2018–2021 гг. показали тенденцию к увеличению среднемесячной температуры осеннего периода по годам исследований на 1,3 °C и значимому ее увеличению в весенне-­летний период — на 1,75 °C, при жестком температурном режиме мая, июня и июля месяца с превышением температуры от среднемноголетней в диапазонах 0,9…2,8, 1,9…4,6 и 0,8…3,1 °C соответственно. Установлено снижение среднемесячного количества осадков весеннего периода по годам исследований на 10,9 мм при критическом снижении режима осадков июня 2019 г. на 49,6 мм и июля 2020 г. на 51,4 мм, т. е. отмечена интенсивная аридизация климатических условий.

В отношении агрофизических условий в пахотном слое почвы при технологии Strip-­Тill весной установлены: по структурному составу бóльшее количество агрономически ценных агрегатов почвы — в среднем на 10,1 % и больший (на 0,9 ед.) коэффициент структурности (табл. 1).

Таблица 1
Структурно-­агрегатный состав почвы

Система обработки	Место отбора	Период обработки
		Весенний				Летне-осенний
		10…0,25 мм	Коэффициент структурности	< 1 мм, %	10…0,25 мм, %	Коэффициент. структурности	< 1 мм, %
Классическая технология	—	69,6	1,5	28,4	56,8	1,3	21,7
Strip-till	По стойкам	83,5	2,5	24,2	75,3	1,9	25,3
	Между стойками	71,4	2,04	30,4	65,1	1,5	25,7
Среднее		77,4	2,4	29,0	70,2	1,7	25,5

Источник: вынполнено Ю.А. Кузыченко.

Table 1
Structural and aggregate composition of the soil

Processing system	Placeof sampling	Spring period				Summer and autumn period
		10–0.25 mm	Coefficient of structurality	< 1 mm, %	10–0.25 mm, %	Coefficient of structurality	< 1 mm, %
Classic technology	—	69.6	1.5	28.4	56.8	1.3	21.7
Strip-till	By the racks	83.5	2.5	24.2	75.3	1.9	25.3
	Between the racks	71.4	2.04	30.4	65.1	1.5	25.7
Average		77.4	2.4	29.0	70.2	1.7	25.5

Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.

 При этом меньшему средневзвешенному диаметру агрегатов при технологии Strip-till, в сравнении со вспашкой на 1,3 мм в период весенней вегетации, соответствует бóльшая — на 0,02 г/см³ — плотность почвы, а, следовательно, и капиллярная пористость на 4 % выше (табл. 2).

Таблица 2
Агрофизические показатели при различных системах основной обработки почвы

Система обработки	Место отбора	Период обработки
		Весенний			Летне-осенний
		Средневзвешенный диаметр агрегатов, мм	Плотность, г/ см³	Капиллярная пористость, %	Средневзвешенный диаметр агрегатов, мм	Плотность, г/ см³	Капиллярная пористость, %
Классическая технология	—	6,6	1,11	14,2	5,3	1,17	13,7
Strip-till	По стойкам	5,1	1,14	20,6	4,5	1,19	18,9
	Между стойками	5,5	1,12	15,4	4,8	1,18	15,2
Среднее		5,3	1,13	18,0	4,7	1,19	17,0

Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.

Table 2
Agrophysical indicators for various basic tillage systems

Processing system	Placeof sampling	Spring period			Summer and autumn period
		Weighted average diameter of aggregates, mm	Density, g/cm3	Capillary porosity, %	Weighted average diameter of aggregates, mm	Density, g/cm3	Capillary porosity, %
Classic technology	—	6.6	1.11	14.2	5.3	1.17	13.7
Strip-till	By the racks	5.1	1.14	20.6	4.5	1.19	18.9
	Between the racks	5.5	1.12	15.4	4.8	1.18	15.2
Average		5.3	1.13	18.0	4.7	1.19	17.0

Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.

Средняя водопроницаемость по Strip-­Till составила 5,9 мм/мин, а по рекомендованной технологии — 4,1 мм/мин, разница 1,8 мм/мин, или 30 %. Более интенсивное впитывание воды по стойке культиватора Bli-­Jet связано с формированием объемных водопоглощающих щелей (рис. 1).

Рис. 1. Водопроницаемость в осенний период после отвальной обработки и щелереза Bli-­Jet, мм/мин
Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.

Fig. 1. Water permeability in the autumn period after moldboard treatment and “Bli-­Jet” slitting, mm/min
  Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.

Лучшая водопроницаемость по стойке культиватора при технологии Strip-Тill в период весенней вегетации (20,6 %) формирует и бóльший — на 6 мм — запас продуктивной влаги в сравнении с традиционной обработкой почвы (рис. 2).

Рис. 2. Продуктивный запас влаги по периодам вегетации сои: 1 — осенний период; 2 — весенний период; 3 — летне-­осенний период
Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.

Fig. 2. Productive moisture reserve during the soybean growing season: 1 — autumn period; 2 — spring period; 3 — summer-­autumn period
  Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.

Для оценки интенсивности развития корневых систем растений применялся метод фрактальной геометрии, предполагающий расчет показателя фрактальной размерности D = ln Kb / ln K_l, учитывающего количество и длину отдельных ответвлений корня (рис. 3).

 

Рис. 3. Корневые системы растений сои: № 1 — традиционная; № 2 — Strip-till
Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.
Fig. 3. Root systems of soybean plants: No. 1 — Conventional tillage; No. 2 — Strip-till
  Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.

 Показатель фрактальной размерноcти D, оценивающий интенсивность объемного разветвления корневых систем растений сои, связан с запасами продуктивной влаги в период вегетации культуры. Установлено большее значение показателя D = 0,93 при технологии Strip-­Till в сравнении с традиционной технологией, где D = 0,77 (табл. 3).

Таблица 3
Морфометрия корневых систем сои

Технологии	Порядок корней	Ni, шт.	Li, мм	kb = Ni/Ni+1	kl = Li+1 / Li	Kb	Kl	Dr
Strip-­Till	2	6	5	0,43	13,6	7,2	8,2	0,93
	3	14	68	14	2,8	—	—	—
	4	1	190	—	—	—	—	—
Традиционная	2	1	5	0,5	15,6	5,5	9,5	0,77
	3	10	78	10	3,5	—	—	—
	4	1	275	—	—	—	—	—

Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.

Table 3
Morphometry of soybean root systems

Technologies	Orderof roots	Ni, pcs	Li, mm	kb = Ni/Ni+1	kl = Li+1 / Li	Kb	Kl	Dr
Strip-till	2	6	5	0.43	13.6	7.2	8.2	0.93
	3	14	68	14	2.8	—	—	—
	4	1	190	—	—	—	—	—
Conventionaltillage	2	1	5	0.5	15.6	5.5	9.5	0.77
	3	10	78	10	3.5	—	—	—
	4	1	275	—	—	—	—	—

Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.

Установлено существенное увеличение урожайности сои при технологии Stip-­Till, средняя разница по годам исследований в сравнении с традиционной технологией составила 0,13 т/га, при рентабельности 163 % (табл. 4).

Таблица 4
Урожайность, т/га, в 2019–2021 гг. и экономические показатели возделывания сои по различным технологиям

Технология	Урожайность, т/га				Затраты, р./га	Рентабельность, %
	2019	2020	2021	Среднее
Традиционная	1,16	1,14	1,27	1,19	28656	128
Stip-­Till	1,30	1,18	1,38	1,32	27600	163
НСР05	0,13	0,03	0,10	0,08

Источник: выполнено Ю.А. Кузыченко.

Table 4
Yield, t/ha, and economic indicators of soybean cultivation using various technologies

Technologies	Yield, t/ha				Costs, rub/ha	Profitability, %
	2019	2020	2021	Average
Conventionaltillage	1.16	1.14	1.27	1.19	28656	128
Stip-­Till	1.30	1.18	1.38	1.32	27600	163
LSD05	0.13	0.03	0.10	0.08

Source: compiled by Y.A. Kuzychenko.

Заключение

Больший запас продуктивной влаги (126 мм) в весенний период и более интенсивное развитие корневой системы (фрактальный индекс 0,99) при технологии Stip-­Till позволили получить существенно большую урожайность сои (1,32 т/га) в сравнении с традиционной технологией, при меньших затратах (на 4 %) и более высокой рентабельности, составившей 163 %.

Об авторах

Юрий Алексеевич Кузыченко

Северо-­Кавказский федеральный научный аграрный центр

Автор, ответственный за переписку.
Email: smc.yuka@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6394-2447
SPIN-код: 1815-0941

доктор сельскохозяйственных наук, доцент, главный научный сотрудник лаборатории технологии возделывания сельскохозяйственных культур

Российская Федерация, 356241, Ставропольский край, Шпаковский район, г. Михайловск, ул. Никонова, д. 49

Список литературы

Дополнительные файлы