АГРОНОМИЯ

В.П. Белобров, доктор сельскохозяйственных наук

С.А. Юдин, кандидат биологических наук

В.А. Холодов, кандидат биологических наук

Н.В. Ярославцева, кандидат биологических наук

Н.Р. Ермолаев, аспирант

ФИЦ «Почвенный институт им. В.В. Докучаева»

РФ, 119017, г. Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 2

В.К. Дридигер, доктор сельскохозяйственных наук

Р.Г. Гаджиумаров, аспирант

Северо-Кавказский Федеральный научный аграрный центр

РФ, 356241, г. Михайловск, Шпаковский район Ставропольского края, ул. Никонова, 49

E-mail: belobrovvp@mail.ru

УДК 641.4

DOI: 10.30850/vrsn/2020/6/27-31

ВОССТАНОВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПОЧВ

ПРИ ПРЯМОМ ПОСЕВЕ В ЗАСУШЛИВОЙ ЗОНЕ СТАВРОПОЛЬЯ*

Рассматривается влияние разных систем обработки почв - традиционной (рекомендованная) технологии и прямого по-

сева, все шире используемого в засушливых условиях края. Восстановление деградированной структуры южных черноземов

и темно-каштановых почв в течение соответственно 13 и 7 лет использования прямого посева не установлено. Требуется

значительно больше времени на восстановление агрегатного состояния почв, которое находится в критическом состоянии

по содержанию агрегатов размером > 10 мм и сумме агрономически ценных агрегатов. Почвы под 60-летними лесополо-

сами, в качестве контроля, показали удовлетворительный диапазон агрегатного состояния, что подтверждает высокую

степень деградации почв в прошлом и длительном периоде их восстановления. Эффективность применения прямого посе-

ва при возделывании более широкого спектра зерновых и пропашных культур (озимая пшеница, подсолнечник, горох, нут,

рапс, гречиха, кукуруза) обусловлена особенностями агротехнологий. Отказ от чистых паров и обработок с одновременным

использованием на поверхности почв растительных остатков и почвопокровных культур в период между жатвой и посевом

озимых, обеспечивает противоэрозионный эффект и, как следствие, снижение физического испарения, увеличение запасов

влаги и биоты, усиление микробиологических процессов, которые отмечаются в виде трендов улучшения агрохимических

и агрофизических свойств почв.

Ключевые слова: сухое просеивание, размеры агрегатов, углерод, гумус, растительные остатки, лесополоса.

V.P. Belobrov, Grand PhD in Agricultural sciences

S.A. Yudin, PhD in Biological sciences

V.A. Kholodov, PhD in Biological sciences

N.V. Yaroslavtseva, PhD in Biological sciences

N.R. Ermolaev, PhD student

FRC V.V. Dokuchaev Soil Science Institute

RF, 119017, g. Moskva, Pyzhevskij per., 7, str. 2

V.K. Dridiger, Grand PhD in Agricultural sciences

R.G. Gadzhiumarov, PhD student

North Caucasus Federal Agrarian Research Centre

RF, 356241, g. Mihajlovsk, Shpakovskij rajon Stavropol’skogo kraya, ul. Nikonova, 49

E-mail: belobrovvp@mail.ru

REHABILITATION OF THE SOIL STRUCTURE WITH

THE DIRECT SOWING IN THE STAVROPOL REGION DRY ZONE

The influence of different systems of soil cultivation is considered - traditional (recommended) technology and direct sowing, which

is increasingly used under dry conditions of the region. The rehabilitation of the degraded southern chernozems and dark chestnut

soils structure during 13 and 7 years of direct sowing, respectively, has not been established. It takes much longer to rehabilitation

the aggregate state of soils, which is currently in a critical condition of the content of aggregates> 10 mm in size and the sum of agronomically

valuable aggregates. The soils under 60-year treeline, as a control, showed a satisfactory range of aggregates, which indicates a high

degree of soil degradation in the past and a long period of their recovery time. The effectiveness of direct sowing usage in the cultivation

of a wider range of grain and row crops (winter wheat, sunflower, peas, chickpeas, rapeseed, buckwheat, corn) is due to the peculiarities

of agricultural technologies. Abandoning of naked fallows and soil treatments with the simultaneous use of plant residues and cover crops

on the soil surface between the harvest and sowing of winter crops provides an anti-erosion effect and, as a consequence, a decrease

in physical evaporation, an increase in moisture and biota reserves, an increase in microbiological processes, which are noted in the form

trends in improving the agrochemical and agrophysical properties of soils.

Key words: dry sieving, aggregate size, carbon, humus, plant residues, treeline.

* Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, проект № 19-16-00053 (анализ структурного состояния) /

The work was carried out with support of the Russian Science foundation, Project № 19-16-00053 (analysis of the structural condition).

АГРОНОМИЯ

Почвенные агрегаты, их водоустойчивость, коли-

смежных хозяйства, возделывающих сельскохозяй-

чество и соотношение играют важную роль в плодо-

ственные культуры по сходным севооборотам, но

родии почв. В практике земледелия эти параметры

разным технологиям. Фермерские хозяйства посто-

агрофизических свойств используют как норматив-

янно используют традиционную технологию с обо-

ные показатели. [11] Способность структуры нака-

ротом пласта и культивациями, а ООО СХП «Уро-

пливать и удерживать влагу, органическое вещество

жайное» (Ипатовский район) и СПК «Архангель-

в лабильной и консервативной формах, определяют

ский» (Буденновский район) применяют прямой

ее состояние и необходимость изменения в пер-

посев последние 13 и 7 лет соответственно.

спективе. Тренды изменений могут быть связаны

На полях фермеров и хозяйств, расположенных

со сменой климатических условий, севооборотов,

через разделяющую их лесополосу на расстоянии

систем обработок и агротехнологий в целом. [2, 3]

200 м друг от друга в однородных условиях водо-

Деградация почв в Ставрополье, особенно в за-

раздельной части рельефа с уклоном <1⁰, отобра-

сушливой зоне обусловлена несколькими причинами,

ли на структурный анализ из пяти точек с глубины

среди которых, кроме водной эрозии и дефляции, сле-

0…20 см методом конверта с радиусом 5 м почвен-

дует отметить использование в традиционной техно-

ные образцы ненарушенного состава массой 4…5 кг

логии (ТТ) обработок почв [4, 5, 9], которые разруша-

каждый. Для контроля по той же схеме подготови-

ют естественную структуру почв, приводя к потерям

ли образцы в лесополосах. Этот метод апробирован

гумуса и запасов влаги.

в агрофизических исследованиях [12, 13], при этом

Структурное состояние почв засушливой зоны

не возникает потерь и искусственного перерас-

Ставрополья изучено, на наш взгляд, недостаточ-

пределения размерных фракций агрегатов. Об-

но. Это усложняет генеральную оценку процессов

разцы высушивали на воздухе. Каждый из пяти

деградации и, в частности, скорости разрушения

сухих индивидуальных образцов анализировали

структуры. Основные исследования, направленные

отдельно на просеивание по методу Саввинова че-

на оценку мобильных агрохимических показателей

рез сита размером 0,25; 0.5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 7,0

почв и накопление влаги путем использования в ТТ

и 10,0 мм. Таким образом, достигалась пятикратная

чистых паров и севооборотов с доминированием

повторность полученных результатов. Показатели

озимой пшеницы и подсолнечника не дают одно-

агрегатного состава почв (средневзвешенные диа-

значного ответа на этот вопрос.

метры водоустойчивых агрегатов - СВД и коэффи-

Первые хозяйства перешли на применение в засуш-

циент структурности - К стр.), представленные в

ливой зоне прямого посева (ПП) в 2005-2007 годах.

таблице 1, рассчитаны общепринятыми методами.

С одной стороны, используя рекомендуемые в тра-

В точках отбора образцов ручным бурением не-

диционной технологии земледелия чистые пары

глубоких скважин определили показатели морфо-

для накопления влаги в почве, хозяйства получают

логических свойств почв (мощность гумусового

устойчивый урожай озимой пшеницы. Отсутствие

горизонта А1, мощность А1+АВ и глубина вскипа-

атмосферных осадков в течение одного-двух месяцев

ния от 10 % HCL), а также рН и содержание гумуса

в вегетационный период приводит к гибели посевов,

в слоях 0…10 и 10…20 см.

рентабельность производства становится убыточ-

Работа выполнена с применением приборов

ной. [7]

Центра коллективного пользования научным обо-

С другой стороны, в хозяйствах, использующих

рудованием «Функции и свойства почв и почвенного

ПП, возделывается широкий ассортимент зерновых

покрова» Почвенного института им. В.В. Докучаева.

и пропашных культур (горох, нут, лен масличный,

рапс, гречиха, сорго, кукуруза). При этом чистые

РЕЗУЛЬТАТЫ

пары не применяются, а влага накапливается в по-

чве, перекрытой растительными остатками, вклю-

По всем показателям, характеризующим агре-

чая предшественников в течение всего года, что

гатный состав южных черноземов и темно-каш-

снижает физическое испарение с поверхности почв

тановых почв, значимых различий между исполь-

и в период засух спасает посевы от гибели.

зуемыми технологиями не наблюдалось (табл. 1,

Основная цель работы заключается в оценке ха-

рисунок). Отмечена слабая тенденция улучшения

рактера восстановления структуры и влияния фак-

глыбистости, суммы агрономически ценных агре-

тора депонирования почв растительными остат-

гатов и коэффициента структурности в почвах при

ками при переходе на прямой посев в засушливой

использовании ТТ. Глыбистость и сумма агроно-

зоне Ставрополья.

мически ценных агрегатов - в критическом состоя-

нии. В почвах под лесополосами как в зоне южного

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

чернозема, так и темно-каштановой почвы эти по-

казатели находятся на допустимом, близком к опти-

Объекты исследования расположены на терри-

мальному, уровне.

тории двух районов Ставропольского края - Ипа-

В то же время исследования типичных черно-

товского и Буденновского, с доминированием в

земов под лесополосами 53-летнего возраста вбли-

почвенном покрове соответственно южных черно-

зи Стрелецкого участка ЦЧЗ им. В.В. Алехина по-

земов и темно-каштановых почв. Климатические

казали, что глыбистость и сумма агрономически

условия по средним многолетним показателям ха-

ценных агрегатов находятся в оптимальном состоя-

рактеризуют засушливые регионы северной и вос-

нии - 19 и 78 % соответственно. [13] Исследования

точной периферии Ставропольской возвышенности

структурного состояния черноземов разных под-

с координатами 45⁰ 49' с.ш. 42⁰ 03,5' в.д. и 44° 32' с.ш.

типов, в прошлом и/или в настоящем выявили,

и 44° 10' в.д. В каждом из районов выбрали по два

что глыбистость существенно выше, а сумма агро-

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ НАУКИ • № 6-2020

АГРОНОМИЯ

Таблица 1.

агропочв при полном отказе от их использования

Характеристика агрегатного состава изучаемых почв

в агроценозах.

В засушливых условиях Ставрополья глыбистость

Вид использования

и сумма агрономически ценных агрегатов в южных

Показатель

Лесополоса

ПП

ТТ

черноземах и темно-каштановых почвах при ПП

меняются очень медленно. Требуются десятки лет,

Южный чернозем (Ипатовский район)

сопоставимые с возрастом лесополос в засушливой

Глыбистость, %

37 +

67 -

55 -

зоне, чтобы восстановить структуру, хотя бы рав-

Сумма агрономически ценных агрегатов

61 +

31 -

42 -

ную первоначальной - до лесопосадок.

(10…0,25), %

Средневзвешенные диаметры водоустойчивых

СВД водоустойчивых агрегатов, мм

4,4

4,5

4,4

агрегатов (СВД), как было ранее установлено, на-

К стр.

1,5 +

0,4 -

0,7 +

прямую зависят от размеров агрегатов естествен-

Темно-каштановая почва (Буденновский район)

ного сложения, взятых для просеивания в воде. [13]

Глыбистость, %

36 +

57 -

52 -

В южных черноземах они в три раза выше, чем

Сумма агрономически ценных агрегатов

в темно-каштановых почвах. Важно отметить, что

61+

40 -

44 -

(10…0,25), %

при этом никаких различий в СВД между техно-

СВД водоустойчивых агрегатов, мм

2,8

1,6

1,4

логиями не наблюдается. В целом параметры СВД

свидетельствуют о более интенсивном и длитель-

К стр.

1,5 +

0,7 +

0,8 +

ном использовании южных черноземов в сельско-

Примечание. «+» - допустимый, «-» - критический.

хозяйственном производстве, по сравнению с тем-

но-каштановыми почвами.

номически ценных агрегатов ниже. С переходом

Коэффициент структурности рассматривается

хозяйств на прямой посев определились тенденции

как показатель сохранности агрономически ценных

к восстановлению этих параметров по сравнению

агрегатов. В почвах лесополос отмечается допусти-

с традиционной технологией. Так, например,

мый коэффициент структурности, тогда как данные

глыбистые частицы приобретают водоустой-

по технологиям отражают достаточно сильную вы-

чивость, а их содержание постепенно начинает

паханность южных черноземов и темно-каштано-

снижаться. [12] Такие явления можно оценить в

вых почв Ставрополья.

качестве трендов - положительных изменений

По результатам агрегатного анализа установ-

агрофизических показателей во времени.

лено сходство южных черноземов и темно-каш-

В этой связи возникает вопрос о сроках восста-

тановых почв по отдельным показателям и отсут-

новления структуры агропочв до их естественного

ствие различий в технологиях. Вероятно, на уровне

состояния, типичного для природной экосистемы.

структурно-агрегатного анализа нельзя принять

До формирования лесополос все почвы распахива-

однозначное решение в пользу одной из приме-

лись, поэтому за начало отсчета мы берем время по-

няемых технологий. В условиях дефицита влаги

садки древесно-кустарниковых пород. Возраст лесо-

и невысокой гумусированности почв структуроо-

полос в зонах формирования южных черноземов

бразование замедлено, а высокая карбонатность

и темно-каштановых почв ~ 60 лет. Фактически это

почв (вскипание с поверхности) тормозит скорость

время, необходимое для восстановления структуры

восстановления агрегатов.

Морфометрические и агрохимические параме-

тры выявили некоторые различия в свойствах почв

по применяемым технологиям (табл. 2). В южных

черноземах и темно-каштановых разница между

мощностью А1 в пахотных и не подверженных об-

работкам почвах составляет соответственно 19 и

10 см. Обработанные южные черноземы вскипают

с поверхности почвы на участках с прямым посевом

в нижней части гумусового горизонта. Такие разли-

чия в морфометрических показателях обусловлены

эрозионными процессами и воздействием обрабо-

ток почв. В южных черноземах доминирует дефля-

ция, в темно-каштановых почвах преимущественно

водная эрозия. [1]

Темно-каштановые почвы СПК

«Архангель-

ский» используются в прямом посеве только 7 лет,

южные черноземы - в два раза дольше. Возможно,

разница в мощности горизонта А1 между техноло-

гиями возделывания коррелирует с длительностью

применения прямого посева. Растительные остатки

на поверхности почв выполняют защитные проти-

воэрозионные функции в технологии ПП, что от-

ражается на замедлении/прекращении эрозионных

Распределение структурных отдельностей естественного

процессов. [1, 6] В ТТ почвы подвержены как во-

сложения по размерам в южных черноземах и темно-

дной, так и ветровой эрозии, вызывающей сниже-

каштановых почвах разного вида использования.

ние мощности гумусового горизонта. [8]

АГРОНОМИЯ

Таблица 2.

и защиты почв от эрозии. - Курск, ВНИИЗиЗПЭ, -

Параметры почв по применяемым технологиям

2017. - С. 39-49.

7. Дридигер, В.К. Экономическая эффективность техно-

Морфометрические

Южные черноземы

Темно-каштановые почвы

логии No-till в засушливой зоне Ставропольского края /

и агрохимические

Традиционная

Прямой

Традиционная

В.К. Дридигер, А.Ф. Невечеря, И.Д. Токарев и др. //

Прямой посев

показатели

технология

посев

технология

Земледелие. - 2017. - № 3. - С. 16-19.

8. Извеков, А.С. Защита почв от эрозии и воспроизвод-

Средняя мощность

горизонта А1 (см)

ство их плодородия в южных степных и лесостепных

районах России / А.С. Извеков // Бюллетень Почв. ин-

Средняя мощность

та им. В.В. Докучаева. - 2012. - Вып. 70. - С. 79-93.

А1+АВ (см)

9. Кулинцев, В.В. Система земледелия нового поколе-

Глубина вскипания

С поверхности

С поверхности С поверхности

ния Ставропольского края / В.В. Кулинцев, Е.И. Го-

(см)

дунова, Л.И. Желнакова и др. - Ставрополь: АГРУС

0…10

8,49

8,36

рН водный

Не опр.

Старопольского гос. аграрного ун-та. - 2013. - 520 с.

10…20

8,50

8,34

10. Кутовая, О.В. Изменение почвенно-биологических

0…10

2,47

3,24

процессов и структуры микробного сообщества агро-

Гумус (%)

Не опр.

10…20

2,47

2,31

черноземов при разных способах обработки почвы /

О.В. Кутовая, А.М. Гребенников, А.К. Тхакахова //

В агрохимических свойствах значимых различий

Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. - 2018. -

в почвах разных технологий не отмечено. Тенден-

Вып. 92. - С. 35-61.

ция увеличения содержания гумуса в поверхност-

11. Фрид, А.С. Зонально-провинциальные нормативы изме-

ном слое темно-каштановых почв в технологии ПП

нений агрохимических, физико-химических и физиче-

связана с разложением растительных остатков под

ских показателей основных пахотных почв европейской

воздействием биоты и мезофауны. [10]

территории России при антропогенных воздействиях /

Таким образом, за время использования в зем-

А.С. Фрид, И.В. Кузнецова, И.Е. Королева и др. - М.:

леделии засушливой зоны Ставрополья технологии

Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, - 2010. - 176 с.

прямого посева структура почв не восстанавливается.

12. Холодов, В.А. Интерпретация данных агрегатного со-

Отмеченные различия в эффективности возделыва-

става типичных черноземов разного вида использова-

ния сельскохозяйственных культур при обработках и

ния методами кластерного анализа и главных компо-

прямом посеве, обусловленные особенностями агро-

нент / В.А. Холодов, Н.В. Ярославцева, В.И. Лазарев//

технологий. Отказ от чистых паров и обработок почв

Почвоведение. - 2016. - № 9. - С. 1093-1100.

с одновременным использованием поверхностных

13. Холодов, В. А. Изменение соотношения фракций

растительных остатков и в период между жатвой

агрегатов в гумусовых горизонтах черноземов в раз-

и посевом почвопокровных культур, обеспечивает

личных условиях землепользования / В.А. Холодов,

противоэрозионный эффект и, как следствие, сниже-

Н.В. Ярославцева, Ю.Р. Фарходов // Почвоведение. -

ние физического испарения, увеличение запасов вла-

2019. - № 2. - С. 184-193.

ги и биоты, усиление микробиологических процессов.

LIST OF SOURCES

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Antonov, S.A. Ocenka razvitiya processov vodnoj erozii na

1. Антонов, С.А. Оценка развития процессов водной

territorii agrolandshaftov Stavropol'skogo kraya i ih vliyanie

эрозии на территории агроландшафтов Ставрополь-

na produktivnost' /S.A. Antonov, A.N. Esaulko, M.S. Sigi-

ского края и их влияние на продуктивность /С.А. Ан-

da i dr. // Vestnik APK Stavropol'ya. - 2018. - № 1 (29). -

тонов, А.Н. Есаулко, М.С. Сигида и др. // Вестник

S. 67-72.

АПК Ставрополья. - 2018. - № 1 (29). - С. 67-72.

2. Global'nye izmeneniya klimata i prognoz riskov v sel'skom

2. Глобальные изменения климата и прогноз рисков в

hozyajstve Rossii / Pod red. akademikov RAN A.L. Ivanova i

сельском хозяйстве России / Под ред. академиков

V.I. Kiryushina // M.: Rossel'hozakademiya. - 2009. - 518 s.

РАН А.Л. Иванова и В.И. Кирюшина // М.: Россель-

3. Global'nyj klimat i pochvennyj pokrov Rossii: opustynivanie

хозакадемия. - 2009.- 518 с.

i degradaciya zemel', institucional'nye, infrastrukturnye

3. Глобальный климат и почвенный покров России:

tekhnologicheskie mery adaptacii (sel'skoe i lesnoe hozya-

опустынивание и деградация земель, институцио-

jstvo) / M.: Izd-vo MBA. - T. 2. - 2019. - 476 s.

нальные, инфраструктурные технологические меры

4. Glushko, A.Ya. Degradaciya zemel'nogo fonda Stav-

адаптации (сельское и лесное хозяйство) / М.: Изд-во

ropol'skogo kraya v usloviyah intensivnogo zemledeliya /

МБА. - Т. 2. - 2019. - 476 с.

A.Ya. Glushko // Zemledelie. - 2011. - № 8. - S. 5-7.

4. Глушко, А.Я. Деградация земельного фонда Ставро-

5. Dorozhko, G.R. Vliyanie dlitel'nogo primeneniya pryamogo

польского края в условиях интенсивного земледелия /

poseva na osnovnye agrofizicheskie faktory plodorodiya poch-

А.Я. Глушко // Земледелие. - 2011. - № 8. - С. 5-7.

vy i urozhajnost' ozimoj pshenicy v usloviyah zasushlivoj zony /

5. Дорожко, Г.Р. Влияние длительного применения прямо-

G.R. Dorozhko, O.I. Vlasova, O.G. Shabaldas i dr. // Zem-

го посева на основные агрофизические факторы плодо-

ledelie. - 2017. - № 7. - S. 7-10.

родия почвы и урожайность озимой пшеницы в условиях

6. Dridiger, V.K. Rol' rastitel'nyh ostatkov v tekhnologii

засушливой зоны / Г.Р. Дорожко, О.И. Власова, О.Г. Ша-

vozdelyvaniya sel'skohozyajstvennyh kul'tur bez obrabotki

балдас и др. // Земледелие. - 2017. - № 7. - С. 7-10.

pochvy / V.K. Dridiger, R.S. Stukalov, R.G. Gadzhiuma-

6. Дридигер, В.К. Роль растительных остатков в техноло-

rov // Aktual'nye problemy zemledeliya i zashchity pochv

гии возделывания сельскохозяйственных культур без

ot erozii. - Kursk, VNIIZiZPE, - 2017. - S. 39-49.

обработки почвы / В.К. Дридигер, Р.С. Стукалов,

7. Dridiger, V.K. Ekonomicheskaya effektivnost' tekhnologii

Р.Г. Гаджиумаров // Актуальные проблемы земледелия

No-till v zasushlivoj zone Stavropol'skogo kraya / V.K. Dri-

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ НАУКИ • № 6-2020