Агроэкологические свойства почв при различных способах основной обработки на черноземе южном в сухостепных условиях

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Экологической проблемой современного сельского хозяйства является снижение качества почв и нарушение резервных возможностей агроэкосистем, что неизбежно ведет к снижению продуктивности сельскохозяйственных культур. Так, по данным пресс-службы правительства Оренбургской области средняя урожайность зерновых и зернобобовых зерновых в регионе варьируют от 2,6 ц/га, до 13,4 ц/га [5]. В зонах рискованного земледелия, к которым относится Оренбургская область, проблемы стабильности получения урожая при сохранении качества почв связана с недостатком влаги в вегетационном периоде. Суховеи, сопровождающие практически весь теплый период, иссушают почвы на глубину корнеобитаемого слоя. [1, С. 20]. В условиях дефицита влаги агроэкосистемы становятся особенно уязвимыми, наблюдается «стерильность» пахотных почв по биотической составляющей, что ведет к нарушению структурности, усиливающей ветровую эрозию, и нарушению доступности основных элементов питания растений. Низкая влажность не позволяет также сформировать и поддерживать в активном состоянии консорции микроорганизмов. [2, С.154 - 157], за счет которых формируются соединения базовых и доступных форм питательных веществ. Растения будут испытывать недостаток доступных форм элементов питания, что снизит урожайность, а нарушение процессов катаболитического направления снижает эффект гумусообразования. Таким образом, возникает две экологические проблемы потеря разнообразия почвенных организмов, снижение продуктивности агроценоза.

Существующие проблемы вызывают необходимость разработки новых ресурсосберегающих технологий, основанных на адаптации агроэкосистем к природным условиям. В зоне рискованного земледелия одни и те же агромероприятия могут приводить к совершенно разным последствиям в зависимости от климатических факторов определенного года. Противоречивые данные исследователей о преимуществах или недостатках различных видов основной обработки почв подводят к пониманию того, что требуется ранжировать влияние их видов на экологический потенциал почв и их агроэкологические показатели в зависимости от конкретных абиотических факторов условий года [6, С. 30-33]. Такое ранжирование позволит оперативно менять стратегию выбора основной обработки почвы и сделать акцент на той обработке, которая окажет положительное влияние как на сохранение влаги в почве пахотного слоя, так и активность почвенно-биотического комплекса.

Исследования проводили в течение вегетационного периода 2016 года в условиях учебно-опытного поля Оренбургского ГАУ. Почва опытного участка - чернозем южный, среднемощный, карбонатный, тяжелосуглинистый. Эксперимент проводили в зернопропашном севообороте: нут; озимая пшеница; сорго; яровая пшеница; подсолнечник; ячмень. После уборки сорго поле разделили на три варианта в четырехкратной повторности и провели три осенних обработки: безотвальную, мелкую отвальную, глубокую отвальную, подготовив поле к посеву яровой пшеницы. Посев осуществили 5 мая из расчета нормы высева 4,5 ц/га, сорт Юго-Восточная 2.

Отбор образцов почвы осуществляли согласно ГОСТ 28168-89. Образцы почв были отобраны с глубины пахотного слоя (0-30 см) методом конверта (Метод отбора почвенных проб буром) [3, С. 5].

Определение структурного состава проводили по Н.И. Савинову. Влажность определяли термостатном-весовым методом. Изучение и определение почвенных беспозвоночных проводили методом прямого ручного разбора проб [4, С. 275].

Изучение динамики влажности в условиях учебно-опытного поля Оренбургского ГАУ показало, что во всех вариантах в начале вегетационного периода наблюдалось достаточное для нормальной работы почвенно-биотического комплекса содержание влаги, обусловленное зимне - весенними запасами. В дальнейшем содержание влаги уменьшалось сообразно влиянию погодных условий вегетационного периода. Так, в вариантах с безотвальной обработкой общая полевая влажность составила в мае 11,1%, в июне - 9,6% (рис.1). Повышение температуры воздуха в июле составила +33 С0 и низкое количество осадков (24 мм), привели к резкому снижению запасов влаги в почве, достигнув минимального значения 3,3%, аналогичная тенденция отмечалась и в конце августа, значение влажности составили - 3,0%. Увеличение количества осадков в сентябре и снижение температуры воздуха привели к накоплению влаги, поэтому показатели общей полевой влажности составили 8,9% к концу месяца.

Рис. 1 - Динамика общей полевой влажности почв по вариантам опыта за 2016 г (%) Примечание: * Б - безотвальная; М - мелкая отвальная; Г - глубокая отвальная

Аналогичную тенденцию мы наблюдаем и при глубокой обработке почвы, при этом в июле минимальное значение влажности составило 2,7%, а в августе - 2,5%. В варианте с мелкой отвальной обработкой мы наблюдаем более равномерное колебание общей полевой влажности почвы в течение вегетационного периода, при этом минимум содержания влаги приходится на третью декаду августа (3,4%).

Расчет общего запаса влаги в почве в миллиметрах водного столба (табл. 1) позволяет выделить мелкую отвальную обработку как более стабильную для сохранения влаги в почве.

Таблица 1 - Общий запас влаги в почве (мм вод. столба)

Динамика влажности почвы отразилась в свою очередь на функционировании почвенной мезобиоты. Обнаруженные нами, путем прямого ручного разбора проб, почвенные организмы были представлены дождевыми червями, многоножками, личинками и имаго жесткокрылых, почвенными нематодами, мелкими паукообразными. Средняя численность варьировала в мае от 3,1 экз/м2 в варианте с мелкой обработкой до 5,1 экз/м2 в варианте с глубокой обработкой. В июне средняя численность почвенной биоты немного снизилась и составила: на поле с безотвальной обработкой - 4,4 экз/м2, на поле с мелкой обработкой - 3,6 экз/м2, на глубокой вспашке - 3,8 экз/м2, что коррелирует с содержанием влаги в почве.

Снижение содержания влаги в почве в июле и августе при высоких температурах воздуха способствовало уменьшению численности почвенных организмов на 48%, больше всего численность упала в варианте с безотвальной обработкой (рис. 2).

Дальнейшее понижение температуры в сентябре в среднем до +25,1С и значительное количество выпавших осадков способствовало влагонакоплению на 12 мм. Это в свою очередь оживило почвенный слой и увеличило численность почвенных организмов на 35%.

Рис. 2 - Динамика численности почвенных животных, экз/м2. Примечание: * Б - безотвальная; М - мелкая отвальная; Г - глубокая отвальная

В целом, активизация почвенной биоты в моменты повышения влагозапасов, повторила тренд динамики влажности. Расчет корреляционной зависимости (рис. 2) общей полевой влаги и беспозвоночных на полях Оренбургского ГАУ с разными обработками показал, что при использовании безотвальной обработки сильная положительная корреляционная зависимость отмечалась в мае r = 0,98, июне r = 0,84 и в сентябре r = 0,99. Отрицательная корреляция была отмечена в июле r = - 0,62 и августе r = - 0,23, полученные данные можно связать с тем, что при увеличении температуры воздуха, численность беспозвоночных уменьшается.

Рис. 3 - Корреляционная зависимость между общей полевой влагой и численностью беспозвоночных

При мелкой отвальной вспашке отрицательная корреляция наблюдалась в июне r = - 0,87 и июле r = - 0,76. В мае, августе и сентябре нами отмечена сильная корреляционная зависимость. При использовании глубокой отвальной вспашки отрицательная зависимость наблюдалась в мае и в июле и составила r = - 0,10, r = - 0,57 соответственно. Можно отметить, что на поле с глубоко отвальной вспашкой самая низкая корреляционная зависимость наблюдалась и составила в июне r = 0,11, в августе сильная корреляционная связь составила r = 0,99 , а в сентябре средняя зависимость r = 0,36.

Экологическая стабилизация агрегатного состояния имеет большое значение для водно-воздушного режима почв и урожайности, а также играет большую роль в резервировании плодородия для следующего года. Работа почвенной биоты отразилась на формировании структуры почвенных агрегатов. При сравнении агрегатного состояния почвы в зависимости от применяемых обработок было отмечено, что при безотвальной вспашке наблюдалось наибольшее количество эрозионно-опасных агрегатов и составило 22,03 % и 15,34 % на глубине 0 - 10 и 10 - 30 см соответственно. При использовании мелкой отвальной обработки показатели содержания эрозионно-опасных агрегатов на глубинах 0 - 10 см и 10 - 30 см значительно уменьшились и составили 13,82% и 11,04%. При глубокой отвальной обработке на глубине 0 - 10 см количество эрозионно-опасных агрегатов составило 10,75%, а на глубине 10-30 см - 12,9%. Таким образом, можно сказать, что наибольшее количество эрозионно-опасных агрегатов сформировалось при использовании безотвальной обработки.

Результаты, полученные с опытных делянок по вариантам опыта, позволяют отметить вариант с безотвальной обработкой как наиболее продуктивный - урожайность озимой пшеницы составила 22,8 ц/га. На мелкой отвальной обработке урожайность была ниже на 10%, составив 20,4 ц/га, а на глубоко отвальной на 18% - 18,5 ц/га.

Выводы.

1. Анализ общей полевой влажности и общего запаса влаги в почве позволяет говорить о том, что безотвальная и глубокая отвальная обработка способствовали сохранению влаги только в начале вегетационного периода, затем же наблюдали резкое снижение содержания влаги в почве. В варианте с использованием мелкой отвальной обработки показатели содержания влаги в почве в начале вегетационного периода были ниже, чем при безотвальной и глубокой обработках, однако не подвергались значительным колебаниям в течение всего вегетационного периода. Таким образом, вариант с применением безотвальной обработкой почвы мы можем выделить как наиболее стабильный по содержанию влаги в почве.

2. Изменение численности почвенных беспозвоночных в течение вегетационного периода зависело от изменения почвенно-климатических условий. При этом в вариантах с глубокой отвальной и безотвальной обработками наблюдалось снижение численности беспозвоночных к концу вегетационного периода. В варианте с мелкой отвальной обработкой данный показатель был более стабильным, что коррелировало с содержание влаги в почве.

3. Анализ структуры почвы на содержание эрозионно-опасных фракций показал, что наименьшее их количество наблюдалось при мелкой отвальной обработке и составило 19,5%, при глубокой отвальной обработке составило в среднем 20,1%, а при безотвальной обработке содержание эрозионно-опасных фракций составило 18,7 %.

Список литературы

агроэкосистема сельскохозяйственный полевой

1. Погосян И.В. Естественная и антропогенная трансформация почвенного покрова на примере сухостепной зоны Волгоградской области: автореферат дисс…канд.геогр.наук : 25.00.23 : / Погосян Наира Вильсоновна. Волгоград, 2006. С. 20.

2. Филиппова, А.В. Биологизированные приёмы восполнения азотного фонда черноземов южных в условиях дефицита влаги / А.В. Филиппова, А.А. Канакова, О.Н. Михина // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - 2016. - №1(57). - С.154 - 157.

3. ГОСТ 28168. Почвы. Отбор проб. Метод отбора почвенных проб буром. - М.: Издательство стандартов - 2011. - С. 5.

4. Гиляров М.С. Зоологический метод диагностики почв: монография / М.С. Гиляров. - М: Наука. 1969.- С. 275.

5. Портал Правительства Оренбургского области.

6. Филиппова А.В. К вопросу о необходимости эколого-экономической паспортизации агроприемов в агроэкосистеме сухо-степной зоны Оренбургского Предуралья / А.В. Филиппова, А.А. Канакова, А.Ш. Загидуллина // Материалы международной научно-практической конференции: Инновационное развитие АПК России. - Москва: Федеральное государственное бюджетное научно учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства, 2015. - С. 30-33.

Размещено на Allbest.ru