Russian Federation
VAC 06.01.00 Агрономия
VAC 06.01.01 Общее земледелие, растениеводство
UDK 631 Общие вопросы сельского хозяйства
UDK 631.4 Почвоведение. Почвенные исследования
UDK 631.3 Сельскохозяйственные машины и орудия. Сельскохозяйственное оборудование
GRNTI 68.01 Общие вопросы сельского хозяйства
GRNTI 68.05 Почвоведение
The article presents the results of studies on the study of the influence of various tillage systems on the bulk density, structural aggregate composition and water resistance of the arable layer under mustard crops. The studies were carried out in 2019-2021 in Ulyanovsk region. Five tillage systems were studied: 1. Moldboard - (plowing at 20-22 cm PLN-4-35) control; 2. Differentiated different-depth - (alternating plowing by 25-27 cm PLN-4-35 and disking by 6-8 cm); 3. Comb-shaped (OP-3C for 13-15cm); 4. Disc - (BDM for 6-8cm); 5. Flat-cut processing - (KPSh-3 by 13-15 cm). The soil of the experimental plot is represented by slightly leached heavy loam}- chernozem with a humus content of 5.8-6.1%. The dependence of some agrophysical properties of leached chernozem on reducing the intensity of influence on the treated layer is determined. Replacing plowing with non-moldboard loosening (options with comb, disc and flat-cut cultivation) or its periodic use against the background of disc cultivation in crop rotation (variant with differentiated cultivation) had a positive effect on the soil structure, increasing not only the structural coefficient, but also the water resistance of the aggregates, contributing to increasing soil resistance to water erosion. It was found that in these options, the content of agronomically valuable structural and water-resistant aggregates increased by 1.4-2.3 and 0.8-1.7% compared to traditional plowing, the structural coefficient increased by 0.29-0.49 units The lowest density of the soil structure at a depth of 0-30 cm was noted in the variant with differentiated tillage of 1.07 g cm3. On non-arable variants, the density of soil composition increased by 0.04-0.16 g/cm3 or 3-14%, compared with the control, but did not go beyond the optimal. According to the reserves of productive moisture in the meter layer of soil, differentiated and comb-shaped treatments were not inferior to the control
tillage, water-stable aggregates, soil fractions, structural coefficient, structural-aggregate composition, soil layers
Введение. Благоприятные агрофизические свойства почв - одно из необходимых условий их плодородия, регулирование котрого составляет одну из важнейших задач в земледелии и растениеводстве [1, 2, 3]. Вопросы сохранения и повышения плодородия почвы выступают основополагающими в росте продуктивности сельскохозяйственных] культур [4, 5]. Среди факторов, определяющих плодородии почвы большую роль играет их структурно-агрегатный состав, от которого зависят водный, воздушный, питательный режимы, противоэрозионная устойчивость и условия роста растений [6, 7, 8].
Существующая противоречивость в оценке влияния различных способов основной обработки почвы на изменение плотности сложения и структурно-агрегатного состава пахотного слоя, отмечаемые при анализе литературных источников, свидетельствует о том, что их использование не может быть повсеместным, независимым от типа почвы, так как каждый тип почвы имеет только ему свойственные генетические и диагностические особенности, знания которых позволяет регулировать уровень плодородия почв [9, 10, 11]. В связи с этим выбор систем обработки почвы необходимо осуществлять с учетом почвенно-климатических условий региона, уровня ресурсного обеспечения сельскохозяйственных предприятий и других факторов [12, 13], что свидельствует об актуальности этой проблемы и обусловливает необходимость её дальнейшего изучения.
Цель исследований - изучение влияния различных систем обработки почвы на агрофизические показатели плодородия чернозема выщелоченного.
Условия, материалы и методы. Работу выполняли в полевом опыте Ульяновского НИИСХ - филиала СамНЦ РАН в 2019-2021 гг. Объектами исследований служили горчица белая сорт Рапсодия, чернозем выщелоченный.
Схема опыта предполагала изучение следующих вариантов обработки почвы:
отвальная - вспашка на 20.. .22 см
ПЛН-4-35 (контроль);
дифференцированная разноглубинная - чередование вспашки на 25...27 см ПЛН-4-35 и дискования на 6...8 см;
гребнекулисная - ОП-ЗС на 13... 15 см;
дисковая - БДМу на 6... 8 см;
плоскорезная - КПШ-3 на 13... 15 см.
Системы обработки почвы изучали в зернопаровом севообороте со следующим чередованием культур: чистый пар пар - озимая пшеница - яровая пшеница - горчица - озимая пшеница - ячмень. Эксперимент заложен в четырехкратной повторности, площадь посевной делянки общая - 250 м2, учётная -125 м2.
Наблюдения, определения и учеты проводили по общепринятым методикам:
плотность почвы - методом режущих колец, путем отбора проб с ненарушенным сложением (г/см3) в первой и третьей повторностях, образцы отбирали в середине вегетации культуры в слоях 0... 10, 10.. .20 и 20...30 см;
структурно-агрегатный состав почвы - по методу Н. Савинова. Почву фракционировали на ситах в воздушно-сухом состоянии (сухое просеивание). Среднюю пробу 2,5 кг разделяли на фракции: >10, 10...7, 7...5, 5...3, 3...2, 2...1, 1...0.5, 0,5...0,25 и <0,25 мм. Каждою фракцию собирали отдельно, взвеши вали и рассчитывали ее процентное содержание, долю и менее 0,25 мм рассчитывали по разности между взя той для анализа почвой и суммой фракций более 0,25 мм. За 100 % принимали всю взятую для анализа навеску. По данным сухого просеивания определяли коэффициент структурности;
подвижные формы фосфора и калия- по методу Чирикова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26204-91), pH (КСl) - потенциометрическим методом (ГОСТ 26483-85);
математическую обработку результатов исследований - методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов по Доспехову Б.А. (1985) с использованием персонального компьютера и про граммы AGROS версия 2.06.
Почва опытного поля - чернозем, слабовыщелоченный среднемощный тяжелосуглинистый со следующими агрохимическими характеристиками: содержание гумуса - от 5,8 до 6,1 %, обеспеченность подвижным фосфором - очень высокая (226 мг/кг), калием - средняя (92 мг/кг), реакция почвенного раствора - близкая к нейтральной (pH 6,6).
Результаты и обсуждение. В последние годы под влиянием антропогенного воздействия происходит значительное усиление техногенной деградации агрогенных почв. Одним из способов ее профилактики выступает минимизация обработки. Однако известно, что снижение интенсивности обработки почвы приводит к уплотнению пахотного слоя. Основным критерием научного обоснованием выбора глубины обработки служит разница между фактическими и оптимальными (установленными для конкретной культуры) параметрами плотности посевного и подпосевного слоя почвы. Если величины этих показателей совпадают или близки, это дает возможность уменьшения глубины основной обработки почвы.
Оптимальный интервал изменения плотности почвы для большинства сельскохозяйственных культур находится, по данным многочисленных исследований, в пределах
1,10... 1,30 г/см3, что близко к равновесной плотности черноземов. В наших исследованиях в среднем за 3 года наименьшую плотность сложения почвы весной отмечали в варианте с дифференцированной обработкой - 1,07 г/см3. При вспашке она была выше всего на
0,02 г/см3, или менее 2 % (табл. 1).
После плоскорезной и гребнекулисной обработки плотность сложения почвы повышалась, по сравнению с контролем, на
0,04...0,08 г/см3, или на 3...7 %, но не выходила за пределы оптимальной. Наибольшее уплот нение отмечали в варианте с дисковой обработкой, где плотность сложения пахотного слоя возрастала относительно вспашки на
14 % и достигала 1,25 г/см3.
Самое высокое содержание агрегатов агрономически ценного диапазона отмечено в вариантах с дифференцированной дисковой и плоскорезной обработкой - 19,2,19,3 и 79,4 % соответственно. При этом коэффициенты структурности были равны 3,81, 3,83 и 3,85. В контроле величины этих показателей составили 77,1 % и 3,36. В варианте с гребнекулисной обработкой они занимали промежуточное положение (78,5 % и 3,65).
Снижение интенсивности обработки почвы положительно повлияло не только на структурно-агрегатный состав почвы, но и на водопрочность почвенной структуры. Содержание водопрочных агрегатов (диаметром >0,25 мм) по вариантам обработки изменялось от 78,6 до 80,3 % (табл. 3), что по классификации С.И. Долгова и П.У. Бахтина соответствовало отличной водопрочности почвенной структуры.
Таким образом, при уменьшении механического воздействия на почву машин и орудий происходило увеличение водопрочности её структуры.При проведении дисковой, гребнекулисной и плоскорезной обработки количество водоустойчивых агрегатов возрастало на 0,8, 1,2 и 1,7 %, в варианте дифференцированной обработки - на 1,0 %, по сравнению с контролем.
Изменение водопрочности агрегатов по слоям почвы при разных обработках происходило не одинаково. В вариантах с отвальной, гребнекулисной и дисковой обработкой количество водопрочных агрегатов увели чивалось сверху вниз. В варианте с плоскорезной обработкой в верхнем (0...10 см) и нижнем (20...30 см) слоях их было больше, чем в среднем (10...20 см). Дифференцированная обработка выравнивала водоустой чивость почвенной структуры по слоям почвенного профиля.
Обработка почбы играет большую роль в накоплении, сохранении и рациональном использовании почвенной влаги для формирования урожая. Запасы продуктивной влаги в период полных всходов в пахотном слое почвы находились в пределах 33,1.. .45,5 мм. Максимальными в опыте и в этом, и в метровом слое почвы они были в варианте с дифференцированной обработкой - 45,5 мм и 143,5 мм
(табл. 4). Из ежегодных безотвальных обработок наиболее эффективной в плане улучшения водного режима почвы была гребнекулисная, при которой обеспеченность растений горчицы продуктивной влагой находилась на уровне классической вспашки.
Определение остаточных запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы в фазе полной спелости культуры выявило преимущество гребнекулисной и дифференцированной обработки почвы, по сравнению со вспашкой. Разница в содержании влаги между ними и отвальной обработкой составила соответственно 6,9 и 15,4 мм.
Важным показателем эффективности способов обработки почвы служит расход продуктивной влаги на единицу урожая - коэффициент водопотребления. Он зависит не только от общего расхода влаги, но и от уровня урожайности культуры. Расчет баланса влаги в почве в период от посева до уборки горчицы показал, что наименьшее ее количество на 1 т семян горчицы расходовалось в вариантах с дисковой и дифференциро ванной обработкой (154,6 и 164,0 мм/т). В контроле коэффициент водопотребления был выше на 40,3 и
30,9 мм/т. Гребнекулисная обработка почвы снижала его, относительно классической вспашки, на 6 %, плоскорезная - на 14 %. То есть, применение дифференцированной и дисковой обработки позволяет повысить эффективность использования влаги на 16...31 %, по сравнению с традиционной вспашкой.
Выводы. На черноземных почвах с высоким уровнем плодородия и оптимальными для растений агрофизическими свойствами (плотность 1,1... 1,2 г/см3, содержание водопрочных структур более 77 %), со здаются предпосылки для минимизации обработки почвы. Снижение интенсивности влияния на обрабатыва емый слой почвы при замене отвальной обработки на безотвальные, включающие в себя дифференцированную, гребнекулисную, плоскорезную и дисковую обработку позволяет повысить эффектив ность использования влаги и сопровождается тенденцией к увеличению количества водопрочных и агрономически ценных агрегатов, что указывает на повышение почвозащитного эффекта и восстановление почвенной структуры, в сравнении со вспашкой.
1. Gulaev VM, Zudilin SN, Gulaeva NV. [Influence of the main tillage on the agrophysical indicators of soil fertility on soybean crops]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk. 2014; Vol.16. 5 (3). 1090-1092 p.
2. Podsevalov MI, Khayrtdinova NA. [Influence of tillage and fertilizers on the agrophysical indicators of leached chernozem and the yield of leguminous crops during the biologization of crop rotations]. Niva Povolzh'ya. 2012; 3 (24). 18-22 p.
3. Antonov VG. [Influence of minimal methods of basic tillage on the structural and aggregate composition of gray forest soil in the Chuvash Republic]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2020; 21 (6). 733-742 p. doi:https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.6.733-742.
4. Kuzina EV. [Influence of the main tillage on the reserves of productive moisture and agrophysical properties of leached chernozem]. Permskii agrarnyi vestnik. 2016; 3 (15). 35-40 p.
5. Nemtsev SN, Sabitov MM, Nikitin SN. [Preservation of soil fertility in Ulyanovsk region]. Zemledelie. 2009; 7. 12-13 p.
6. Samofalova IA. [Influence of basic tillage methods on the structural-aggregate composition of soddy-podzolic soil in the non-chernozem zone]. Zemledelie. 2019; 1. 24-28 p. doihttps://doi.org/10.24411/0044-3913-2019-10107.
7. Goryanin OI, Madyakin EV, Pronovich LV. [Technologies of spring barley cultivation in the arid conditions of Volga region]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020; Vol.34. 9. 42-47 p. doi:https://doi.org/10.24411/0235-2451-2020-10908.
8. Gorbunova MV, Lobkov VT. [Influence of tillage on its structural-aggregate composition]. Russian agricultural science review. Orel: OOO “MegaServis”. 2015; Vol.5. 1. 243-245 p.
9. Sakharov AV, Mishchenko VV, Eremin DI. [Agrophysical properties of leached chernozem with its various uses in the forest-steppe zone of the Trans-Urals]. Vestnik Kurganskoi GSKhA. 2020; 3. 62-67 p.
10. Nemtsev SN, Sharipova RB. [Agro-climatic resources, their change and environmental restrictions of the growing season of Ulyanovsk region]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2021; Vol.35. 3. 10-14 p. doi:https://doi.org/10.24411/0235-2451-2021-10302.
11. TebrUgge E. No-tillage visions protection of soil, water and climate and influence on management and farm income. Conservation Agriculture. 2003; 327-340 p.
12. Stakhurlova LD, Svistova ID. [Dynamics of properties of typical chernozems of the Streletskaya Steppe Reserve under the influence of long-term agrogenic impact]. Rossiiskaya sel'skokhozyaistvennaya nauka. 2018; 4. 40-42 p. doi:https://doi.org/10.31857/S250026270000567-8.
13. Blanco-Canqui H, Lai R, Owens LB. Mechanical properties and soil organic carbon of soil aggregates in the northern Appalachians. Soil Science Society of America. 2005; 69. 1472-1481 p.
