Россия
ВАК 06.01.00 Агрономия
ВАК 06.01.01 Общее земледелие, растениеводство
УДК 631 Общие вопросы сельского хозяйства
УДК 631.4 Почвоведение. Почвенные исследования
УДК 631.3 Сельскохозяйственные машины и орудия. Сельскохозяйственное оборудование
ГРНТИ 68.01 Общие вопросы сельского хозяйства
ГРНТИ 68.05 Почвоведение
Исследования проводили с целью изучения влияния различных систем обработки почвы на плотность сложения., структурно агрегатный состав и водопрочность пахотного слоя под посевами горчицы. Работу выполняли в 2019-2021 гг. в Ульяновской области. Сравнивали пять систем обработки почвы: отваль ная - 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. Почва опытного участка представлена слабовыщелоченным тяжелосуглинистым черноземом с содержанием гумуса 5,8...6,1 %. Замена вспашки на безотвальное рыхление (варианты с гребнекулисной: дисковой и плоскорезной обработкой) или её периодическое применение на фоне дисковой обработки в севообороте (вариант с дифференцированной обработкой) благоприятно воздействовали на структуру почвы, повышая не только коэффициент структурности, но и водопрочность агрегатов, способствуя увеличению устойчивости почвы к водной эрозии. В этих вариантах содержание агрономически ценных структурных и водопрочных агрегатов увеличивалось, по сравнению с традиционной вспашкой, на 1,4...2,3 и 0,8... 1,7 % соответственно, коэффициент структурности возрастал на 0,29...0,49 ед. Наименьшая плотность почвенной структуры на глубине 0...30 см отмечена в варианте с дифференцированной обработкой (1,07 г/см3). В вариантах без вспашки она повышалась на 0,04...0,16 г/см3, или 3...14 %, по сравнению с контролем, но не выходила за пределы оптимальной. По запасам продуктивной влаги в метровом слое почвы дифференцированная и гребнекулисная обработки не уступали контролю
обработка почвы, водопрочные агрегаты, почвенные фракции, коэффициент структурности, структурно-агрегатный состав, слои почвы
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. Гулаев В.М., Зудилин С.Н.: Гулаева Н.В. Влияние основной обработки почвы на агрофизические пока затели плодородия почвы на посевах сои // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16. № 5 (3). С. 1090-1092.
2. Подсевалов М.И.: Хайртдинова Н.А. Влияние обработки почвы и удобрений на агрофизические показа тели чернозема выщелоченного и урожайность зернобобовых культур при биологизации севооборотов // Нива Поволжья. 2012. № 3 (24). С. 18-22.
3. Антонов В.Г. Влияние минимальных способов основной обработки почвы на структурно-агрегатный состав серой лесной почвы в Чувашской Республике 7 Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2020. № 21 (6). С.733-742. doi:https://doi.org/10.30766/2072-9081.2020.21.6.733-742.
4. Кузина Е.В. Влияние основной обработки почвы на запасы продуктивной влаги и агрофизические свой ства чернозема выщелоченного // Пермский аграрный вестник. 2016. № 3 (15). С. 35-40.
5. Немцев С.Н., Сабитов М.М., Никитин С.Н. Сохранение плодородия почв в Ульяновской области // Зем леделие. 2009. № 7. С. 12-13.
6. Самофалова И.А. Влияние способов основной обработки на структурно-агрегатный состав дерново- подзолистой почвы в нечерноземной зоне // Земледелие. 2019. №1. С. 24-28. doi:https://doi.org/10.24411/0044-3913-2019- 10107.
7. Горянин О. И., Мадякин Е. В., Пронович Л. В. и др. Технологии возделывания ярового ячменя в засуш ливых условиях Поволжья // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 9. С. 42-47. doi:https://doi.org/10.24411/0235- 2451-2020-10908.
8. Горбунова М.В., Лобков В.Т. Влияние обработки почвы на ее структурно-агрегатный состав // Russian agricultural science review. Орел: ООО «МегаСервис», 2015. Т. 5. № 1. С. 243-245.
9. Сахаров А.В., Мищенко В.В., Ерёмин Д.И. Агрофизические свойства чернозёма выщелоченного при различном его использовании в лесостепной зоне Зауралья // Вестник Курганской ГСХА. 2020. № 3. С. 62-67.
10. Немцев С. Н., Шарипова Р. Б. Агроклиматические ресурсы., их изменение и экологические ограничения вегетационного периода Ульяновской области // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 3. С. 10- 14. doi:https://doi.org/10.24411/0235-2451-2021-10302.
11. TebrUgge Е. No-Tillage Visions- Protection of Soil, Water and Climate and Influence on Management and Farm Income // Conservation Agriculture. 2003. P. 327-340.
12. Стахурлова Л.Д., Свистова И.Д. Динамика свойств черноземов типичных заповедника «Стрелецкая степь» под влиянием многолетнего агрогенного воздействия Я Российская сельскохозяйственная наука. 2018. №4. С.40-42. doi:https://doi.org/10.31857/S250026270000567-8.
13. Mechanical properties and soil organic carbon of soil aggregates in the northern Appalachians / H. Blanco-Canqui, R. Lai, L. B. Owens, et al. // Soil Science Society of America. 2005. № 69. P. 1472-1481.
