Введение. Повышение конкурентоспособности и рентабельности сельскохозяйственного производства в современных условиях обеспечивает эффективное использование пахотных земель, сохранение почвенного плодородия, высокая окупаемость средств интенсификации.
Основой для решения этих проблем являются данные о состоянии плодородия почв, нормативах роста и развития растений изучаемых культур, засоренности посевов, подверженности болезням и вредителям. Полученные данные дадут возможность определить наиболее важные направления деятельности и разработать комплекс мероприятий по сохранению почвенного плодородия и увеличения объемов производимой продукции, по дистанционному управлению ходом технологических операций [1, 2, 4].
Геоинформационные технологии обеспечивают специалистов всеми необходимыми данными для совершенствования и внедрения в производство ресурсосберегающего направления в отрасли.
Успешное использование адаптированных к местным условиям технологий может быть осуществлено на основе тщательного почвенного обследования почв, их анализа и обобщения информации о состоянии посевов и продуктивности культур в зависимости от средообразующих факторов [3].
Целью исследований является проведение агрохимического и агроэкологического обследования полей тестового полигона и создание базы данных для разработки и оптимизации программ сохранения и воспроизводства плодородия почв, повышения продуктивности пашни, эффективной системы защиты растений от болезней, вредителей и сорняков с использованием геоинформационных технологий.
Материалы и методы проведения исследований. Исследования проводили на обыкновенных черноземах с содержанием гумуса (по Тюрину) – 4,32-4,52%, подвижных фосфатов (по Чирикову) – 147-157 мг/кг, обменного калия – 296-308 мг/кг почвы, рНсол – 6,8-7,2. Работа выполнена на основании материалов маршрутного обследования земель тестового полигона ФГБНУ «Самарский НИИСХ» по парцеллам с привязкой к GPS, в сочетании с исследованиями в длительном стационарном опыте, лабораторными исследованиями и анализами почвы и растений в соответствии с методикой агрохимической службы.
Экспериментальный участок состоит из трех севооборотов: зернопарового, зернопаропропашного и зернотравяного. Предшественниками яровой пшеницы являлись: озимая пшеница, сидеральный пар, кукуруза, пласт люцерны.
Исследования проводились при нескольких уровнях интенсивности использования пашни: без удобрений (контроль), минимальный уровень – припосевное удобрение (N15P15), средний – рекомендованные дозы – N45-60P45K30, интенсивный – дозы удобрений на потенциально возможный урожай – N55-85P55K40. При достижении порога экономической вредоносности опыты обрабатывали химическими средствами защиты посевов от болезней, вредителей т сорняков.
Перед закладкой опытов были проведены уравнительные посевы.
Высевались новые, созданные в последние годы сорта яровой твердой пшеницы: Безенчукская 209, Марина, Безенчукская Нива, Безенчукская 205, Безенчукская 210, Безенчукская степная.
Земли тестового полигона относятся к малогумусным и слабогумусированным, по содержанию подвижных фосфатов и обменного калия – к 4 и 5 классам обеспеченности (высокая и очень высокая).
Обсуждение результатов исследований. Агрохимический анализ образцов почвы с каждой парцеллы показал, что поля тестового полигона характеризуется показателями, значительно различающимися между собой. Наименьшей изменчивостью отличается содержание в почве подвижных фосфатов – 16015 мг/кг почвы, наибольшей – содержание гумуса – 4,20,1-0,9%. Из микроэлементов наименьшей обеспеченностью почвы характеризуется содержание в ней меди – 0,08 мг/кг (очень низкое) и цинка – 0,63 мг/кг (очень низкое).
В целях повышения эффективности применения удобрений установлены взаимосвязи между содержанием гумуса и различными физико-химическими и агрохимическими свойствами почвы. Наиболее тесные взаимосвязи установлены между содержанием гумуса и кислотности почвы, содержанием гумуса в почве и доступных растениям форм серы, которые описываются уравнениями вида:
Гумус = 4,788-0,0903х; где х – кислотность почвы (севооборот II) (1)
Гумус = 0,6521х-0,416; где х – кислотность почвы (севооборот I) (2)
В границах варьирования параметров плодородия по полям тестового полигона эта взаимосвязь близка к прямолинейной. Полученные расчетным путем по уравнениям регрессии параметры плодородия близки к фактическим и могут быть использованы для определения оптимального его накопления в почве.
Количественные зависимости содержания подвижных форм элементов питания от содержания в почве гумуса представлены в уравнениях регрессии 3-5.
Обменный калий (мг/кг) =149,699+6,743х; где х – гумус, % (севооборот I) (3)
Подвижная сера (мг/кг)=21,406-3,099х; где х – гумус, % (севооборот I) (4)
Подвижная сера (мг/кг)=12,708-0,947х; где х – гумус, % (севооборот II) (5)
Полученные данные были использованы для разработки электронных картограмм обеспеченности почв тестового полигона элементами питания.
В результате почвенного обследования полей тестового полигона определена влажность почвы по фазам роста и развития растений яровой твердой пшеницы. Под влиянием засухи сильной интенсивности в период трубкования-колошения яровых культур на полях севооборота №I и №II центрального участка тестового полигона ко времени колошения сортов яровой твердой пшеницы Безенчукская 209, Марина, Безенчукская Нива влажность почвы снижалась до минимальных значений и составила в пахотном слое – 7,0-7,4% от абсолютно-сухого веса, в подпахотном горизонте – 7,4-9,9%.
Наибольшие влагозапасы были отмечены под посевами сорта Безенчукская 210 (севооборот №IV центрального участка) – 13,2% в слое 0-20 см и 12,2% в слое 20-60 см.
На остальных полях севооборота № IV, №5 центрального участка и севооборота № I «Семхоза» влажность почвы колебалась незначительно и составила в пахотном слое – 8,0-10,9% и в подпахотном – 9,0-11,5%.
Ко времени уборки урожая яровой твердой пшеницы содержание влаги в почве не различалось по слоям и составило в полях севооборотов 8,7-11,2%.
При агрохимическом обследовании полей тестового полигона в период вегетации получены оперативные данные по содержанию подвижных, доступных растениям форм азота.
Более высокие значения агрохимических показателей плодородия почв в фазу колошения получены под посевами яровой твердой пшеницы на полях севооборотов I и II центрального участка. Количество нитратов в слое 0-20 см составило 52,6-64,4 мг/кг, в слое 20-40 см – 32,1-36,4 мг/кг.
Поля севооборотов №4 и №5 центрального участка характеризовались меньшим содержанием нитратного азота в почве: от 33,7-46,7 мг/кг в пахотном слое до 14,1-40,0 в подпахотном слое.
Содержание подвижных фосфатов и обменного калия под посевами твердой пшеницы было на уровне среднемноголетних данных.
В исследованиях отмечена значительная изменчивость в обеспеченности почв доступным для растений азотом. Содержание нитратов, снижающееся к фазе колошения до 33,7-64,4 мг/кг почвы, после уборки урожая уменьшилось до 24,6-47,1 мг/кг.
Неблагоприятные климатические условия 2015 года в полях тестового полигона обеспечили получение урожаев яровой твердой пшеницы на уровне 5,0-10,7 ц/га. Наиболее высокий урожай сформировал сорт Безенчукская степная – 8,8-10,7 ц/га, что свидетельствует о высокой адаптивности сорта к стрессовым факторам (см. табл.1).
В связи с недостаточным развитием фотосинтезирующей листовой поверхностью (сорта Безенчукская 205, Безенчукская 209) урожайность основной продукции снизилась до 5,0-8,6 ц/га.
Установлен рост урожайности от улучшения обеспеченности почв элементами питания и влагой.
Выводы. Проведенными ранее исследованиями установлено, что при современном ресурсном обеспечении сельского хозяйства постепенно ухудшаются водно-физические и агрохимические и другие свойства почвы, возрастают потери гумуса и питательных веществ, снижается продуктивность земель сельскохозяйственного назначения. Ежегодная убыль гумуса в полях тестового полигона составляет 1,05-1,09 т/га [3].
Комплексное использование средств биологизации и минеральных удобрений позволяет снизить темпы ухудшения почвенного плодородия.
Рост и развитие яровой пшеницы определяется количеством влаги и питательных веществ в почве и в значительной степени зависит от биологических особенностей сорта и погодных условий вегетационного периода.
Таблица 1
Влияние средообразующих факторов на рост и развитие, продуктивность яровой твердой пшеницы, 2015 г.
|
Культура, участок, севооборот, площадь |
Средообразующие факторы |
Показатели роста и развития (среднее) |
Средний урожай биомассы, кг/м2 |
Урожай основной продукции, т/га |
|||
|
влажность пахотного слоя почвы, % |
содержание минерального азота, мг/кг |
высота, см |
густота продуктивного стеблестоя, шт/м2 |
площадь листовой поверхности, тыс. м2/га |
|||
|
Безенчукская 209 (центр. уч-к, с/о I, 22 га) |
7,2 |
64,4 |
60 |
278 |
14,5 |
0,550 |
0,5 |
|
Марина (центр. уч-к, с/о II, 30 га) |
7,0 |
63,3 |
60 |
340 |
15,7 |
0,540 |
0,53 |
|
Безенчукская Нива (центр. уч-к, с/о II, 26 га) |
7,4 |
52,6 |
55 |
324 |
19,5 |
0,408 |
0,81 |
|
Безенчукская 210 (центр. уч-к, с/о IV, 36 га) |
13,2 |
33,7 |
65 |
296 |
15,3 |
0,580 |
0,83 |
|
Безенчукская 205 (центр. уч-к, с/о IV, 50 га) |
8,0 |
36,6 |
60 |
263 |
10,9 |
0,480 |
0,86 |
|
Безенчукская степная (центр. уч-к, с/о IV, 136 га) |
10,0 |
42,8 |
65 |
259 |
14,5 |
0,515 |
1,07 |
|
Безенчукская Нива (центр. уч-к, с/о V, 38 га) |
9,0 |
46,7 |
65 |
317 |
15,2 |
0,470 |
0,48 |
|
Безенчукская 205 (центр. уч-к, с/о V, 32 га) |
9,0 |
46,7 |
60 |
276 |
17,5 |
0,440 |
0,64 |
|
Безенчукская степная («Семхоз», с/о I, 394 га) |
10,2 |
52,4 |
60 |
211 |
13,2 |
0,299 |
0,75 |
Литература:
- Горянин, О. И. Формирование урожаев озимой пшеницы в технологиях точного земледелия в Среднем Заволжье /О. И. Горянин, А. П. Чичкин, Б. Ж. Джангабаев // Земледелие и селекция сельскохозяйственных растений на современном этапе: сб. докл. междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 60-летию НПЦ зернового хозяйства им. А. И. Бараева (Всесоюзный, затем Казахский НИИ зернового хозяйства им. А. И. Бараева). Т. 2. – Шортанды, 2016. – С.31-37. табл.
- Джангабаев, Б. Ж. Плодородие почв и состояние посевов сельскохозяйственных культур в полях тестового полигона Самарского Заволжья / Б. Ж. Джангабаев, А. П. Чичкин // Современные технологии в сельскохозяйственной науке и производстве: (посвящ. 130-летию А. П. Шехурдина): сб. докл. Междунар. науч.-практ. конф. молодых учен. и спец., 24-25 марта 2016 г. – Саратов, 2016. – С.286-288.
- Обущенко, С. В. Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения Самарской области (на примере Безенчукского района) / С. В. Обущенко, А. П. Чичкин // Проблемы адаптивной интенсификации земледелия в Среднем Поволжье / ГНУ Самарский НИИСХ РАСХН. Самара: СамНЦ РАН, 2012. С. 145-151.
- Особенности разработки координатного земледелия для условий Саратовской области // И. Ф. Медведев, А. А. Вайгант, Д. И. Губарев, Л. В. Андреева // Сб. науч. тр./ Науч.-исслед. ин-т сел. хоз-ва Юго-Востока. – Саратов, 2009. С. 219-226.
