Влияние основной обработки пара на усвоение осадков

Исследования, проводимые в 2014-2018 гг. доказали, что паровые поля с обработанной почвой, способствуют мобилизации и накоплению продуктивной влаги от атмосферных осадков. Больший эффект усвоения осадков наблюдается в весенне-летний период по глубоким обработкам. Во вневегетационный период четкое представление о наиболее эффективной обработке не выявлено, так как годы с разной влагообеспеченностью атмосферными осадками показывали различные результаты. На основании полученных данных установлено, что изменение климата привело к тому, что температура воздуха в зимний период в сторону повышения способствует снижению глубины промерзания почвы, как следствие, требуется меньшее количество энергии, почва ко времени начала снеготаяния успевает оттаять и практически полностью впитывает весь зимний запас влаги.

Введение

Территорию Нижнего Поволжья по условиям увлажнения можно охарактеризовать как сухую. Как сказал Н.М. Тулайков: «Здесь не земля родит, а небо», из этого выражения следует, что урожай зависит от погодных условий, а в частности от выпавших осадков, что актуально для сухостепной зоны. Важным условием при возделывании с/х культур в зоне недостаточного увлажнения является правильно подобранная технология, способная усваивать больше влаги в почве. Большая часть приходного водного баланса состоит из осенне-зимних атмосферных осадков, которые в большей степени усваивают паровые поля. Количество поглощения и сохранения осадков зависит от многих факторов, в частности от способа основной обработки почвы. Доказано, что паровые поля, обрабатываемые по безотвальной технологии, позволили накопить за осенне-зимний период в метровом слое продуктивной влаги на 15..20% больше, чем по отвальной обработке почвы [1, 2].

Пары оказывают большое влияние на подавление и уничтожение сорной растительности в севооборотах. Очищение полей от сорной растительности, наряду с накоплением влаги, является одной из основных функций чистого пара. Выращиваемая по паровым полям озимая пшеница является одной из самых востребованных в нашей зоне, а выращенная по пару еще и более урожайная. Чем качественнее подготовлены и обеспечены влагой паровые поля к посеву озимой пшеницы, тем выше урожайность [3, 4].

Результаты исследований

Исследования проводились в стационаре НВ НИИСХ в пределах четырехпольного зернопарового севооборота с применением трех основных обработок почвы: отвальная - на глубину 25-27 см плугом ПН-4-35, безотвальная - на глубину 20-22 см орудием «Ранчо», поверхностная - на глубину 6-8 см орудием БДМ-3.

Велось наблюдение за запасами почвенной влаги на протяжении вневегетационного и вегетационного периода и сопоставление с метеоусловиями года, что позволило определить коэффициент усвоения осадков.

Метеоусловия осенне-зимнего периода показаны на климатограмме 1. На ней хорошо видно, что 2014-2018 гг. были достаточно теплыми, самая низкая среднесуточная температура была в январе 2014 года и составила -7,8 оС, в остальные зимние месяцы оставалась в пределах 0..-7,4 оС. Нестабильность морозного периода и небольшие осадки в некоторые годы приводили к оттепелям и, как следствие, к образованию ледяной корки, что в период оттаивания приводило к водостоку осадков. Небольшие осадки при уходе в зиму приводили к быстрому весеннему впитыванию, что снижало коэффициент усвоения вневегетационных осадков.

Рис.1. Климатограмма вневегетационного (осеннее-зимнего) периода 2014-2018 гг.

На рисунке 2 показаны запасы продуктивной влаги в паровых полях осеннего периода и в период весеннего оттаивания. Наибольший запас влаги наблюдается на паровых полях, обрабатываемых по безотвальной технологии во все годы исследований.

Рис. 2. Запасы продуктивной влаги в паровых полях на осенний период и весну, усвоение осадков в паровых полях по разным обработкам почвы во вневегетационный период в слое 0-1,0 м, 2014-2018 гг.

Осенью, при определении запаса доступной влаги, нами установлено, что по чистому пару по безотвальной технологии влаги было больше в среднем на 12 мм, чем на парах с отвальной обработкой, и на 18 мм больше, чем при поверхностной обработке. Самая большая разница - в период 2013-2014 гг. Весной разница в запасах доступной влаги сократилась до 10 мм в среднем перед отвальной обработкой, и увеличилось преимущество безотвального фона перед поверхностным до 20,5 мм. Это свидетельствует о том, что при глубоких обработках лучше впитываются талые осадки. В подтверждение этого на рис. 2 показан коэффициент усвоения вневегетационных осадков в паровых полях. Практически во все годы наблюдается низкий запас почвенной влаги в осенний период, а в сочетании с ледяной коркой в зимний период и резко наступающей весной талые осадки усваиваются слабо. За счет стока талых вод и испарения усваивается не больше 10%... 40,7%. Самый высокий коэффициент усвоения в 2015 году 33,9%...40,7%, с преимуществом глубоких обработок, в 2018 году усвоилось только 10,0%...13,9% осадков за осенне-зимний период. Стоит отметить, наибольшее количество снеговой воды впитывалось в годы с сухой осенью, когда величина осеннего промачивания почвы находилась в пределах 30,4…32,4 мм. В этой группе лет талые воды хорошо усваивались не только на вариантах с глубокой и поверхностной обработкой почвы, но и на не обработанной с осени почве (варианте с «нулевой» обработкой).

Весенне-летний период 2014-2018 гг. складывался неодинаково в плане выпадения осадков. Самым влагообеспеченным оказался 2016 год с выпавшими осадками в 250,4 мм, ГТК - 0,9. Атмосферные осадки в остальные сухие годы составляли 92,0 мм (2014 г.)…157,8 (2015 г.) мм. ГТК составлял 0,2…0,5, что характеризует период как засушливый. Преобладание низкой среднесуточной атмосферной влажности воздуха от 32%...55 % в период июнь-август и высоких среднесуточных температур под влиянием недостаточных атмосферных осадков привело к высокому испарению влаги из почвы и пересушиванию верхних слоев почвы в сухие годы (рис.3).

Рис. 3. Климатограмма вегетационного периода (весенне-летнего) 2014-2018 гг.

Запасы влаги в метровом слое представлены на рисунке 4, где видна разница между запасом влаги в почве на весну (апрель) и перед посевом озимой культуры (август). Запасы влаги после аккумулирования талых вод и весенних осадков составили: по отвальной обработке - 72,6 мм…116,0 мм, по безотвальной обработке - 78,5 мм…125,4 мм и по поверхностной обработке - 42,3 мм… 103,2 мм.

Рис. 4. Запасы продуктивной влаги в паровых полях на весенне-летний период, усвоение осадков в паровых полях по разным обработкам почвы в вегетационный период в слое 0-1,0 м, 2014-2018 гг.

Ко времени посева озимой пшеницы запас продуктивной влаги в паровых полях снижается по причине засухи в летний период. Особенно страдает верхний слой почвы, и посев озимой пшеницы становится невозможным или не актуальным. В наших опытах запас влаги в почве в верхнем продуктивном слое менее 10 мм не позволял получить всходы озимой пшеницы, или растения были не раскустившимися, уходя в зиму, что приводило к гибели.

Усвоение осадков в сухие годы было более высоким 21,1 %…51,6 %, а во влажный 2016 год усвоение было 1,6%…6,1% с самым высоким показателем по безотвальной обработке. Столь низкая усвояемость связана с неравномерным выпадением осадков. Частые и обильные осадки июля 2016 года не позволили почве впитать и усвоить атмосферную влагу в полной мере. Отсюда следует, что несовершенство классических технологий не позволяет добиваться таких структур почвы, которые будут своевременно и полно использовать весь потенциал атмосферных осадков, независимо от количества, частоты выпадения и особенностей метеоусловий года. В среднем, коэффициент усвоения вегетационных осадков за 2014-2018 гг. составил: по отвальной обработке - 42,1 мм (33,3%), по безотвальной обработке - 42,04 мм (32,4%) и по поверхностной – 39,5 мм (30,9%). Это говорит об эффективности глубоких обработок в весенне-летний период по усвоению атмосферных осадков, причем 20%…50% усваивает верхний продуктивный слой 0-0,30 м, а остальное распределяется в слое 0,30…0-1,0 м.

Выводы

В условиях изменения климата в сторону его потепления, глубина осеннего промачивания почвы стала терять свой ограничивающий фактор на процесс весеннего влагонакопления. Как на варианте со вспашкой, так и на варианте с отсутствием основной обработки почвы, содержание продуктивной влаги в метровом слое почвы находилось в пределах 32,4 мм…85,7 мм в. Это свидетельствует о снижении эффективности глубины основной обработки почвы, как способа регулирования водного режима в весенний период. Талые воды способны практически полностью впитаться не только на вариантах с глубокой и поверхностной обработках почвы. Таким образом, даже в годы с более сильным осенним промачиванием почвы содержание продуктивной влаги в паровых полях без осенней обработки мало чем отличается от варианта с классической вспашкой. Снижение эффективности глубины основной обработки почвы, как способа регулирования водного режима почвы в весенний период, связано с несовершенством классической обработки для зоны сухого земледелия, а так же сложными метеоусловиями года.

Селиванова Виктория Юрьевна, научный сотрудник, лаборатории земледелия и защиты растений НВ НИИСХ – филиал ФНЦ агроэкологии РАН