Влияние способов основной обработки и побочной продукции предшественника на плотность сложения почвы в севообороте

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Одним из основных показателей физического состояния пахотного слоя, которые регулируются основной обработкой, является плотность сложения почвы. Данный показатель напрямую зависит от глубины и способа основной обработки почвы, и изменяется в соответствии с фазами развития культур. Глубина обработки обусловливает снижение плотности почвы. При этом возрастает пористость, что способствует увеличению влагоемкости и накоплению влаги [1, 2]. К основным факторам, которые приводят к ее уплотнению, принадлежат - атмосферные осадки, движение по полю почвообрабатывающей посевной и уборочной техники, различных технических средств предусмотренных технологиями выращивания, при выращивании полевых культур в период вегетации, транспорта, а также отрицательный баланс органического вещества [3, 4].

Для кукурузы и ячменя на суглинистых почвах лучшие условия для формирования урожая зерна складываются при плотности почвы 1,251,32 г/см3. На переуплотненных почвах развитие корневой системы приостанавливается, а при переуплотнении зоны междурядья урожайность кукурузы снижается на 10-22%. По данным В. С. Цикова, основная масса корней кукурузы расположена в слое почвы 0-30 см, что составляет 70-80% от общей массы [5], поэтому она чувствительно реагирует на глубину основной обработки и физическое состояние пахотного слоя [6]. Растения ячменя по причине менее развитой корневой системы негативно реагирует на переуплотнение и переувлажнение почвы, а так же недостаток в ней кислорода [7].

Аннализ последних исследовий и публикаций. Исследованиями В. П. Стрельченко, А. М. Малиенко и др. на бесструктурных автоморфных почвах, установлено, положительное действие растительных остатков на плотность сложения почвы и продуктивность культур севооборота. Это объясняется тесной связью г =-0,90-0,92, между содержанием растительных остатков и плотностью сложения почвы. Размещение послеуборочных остатков в поверхностной 0-10 см части пахотного слоя положительно влияет на физическое состояние почвы, повышается ее влагоемкость, водопроницаемость и аэрация. При заделке растительных остатков в нижнюю часть пахотного слоя на глубину 10-30 см их влияние на физическое состояние почвы является малозаметным, по сравнению с их локализацией в верхним 0-10 см слое [8-9].

Исследованиями А. . Грицая, В.М. Коломийца, проведенными на серой лесной крупнопылеватой легкосуглинистой почве установлено, что максимальная продуктивность культур обеспечивается при плотности сложения пахотного слоя почвы для ячменя ярового и кукурузы на зерно - 1,10-1,36 г/см3, а к концу вегетации допустимый уровень этого показателя составляет - 1,45-1,50 г/см3 [0].

Динамика плотности сложения почвы за период после посева формулируется, как «дрейф». В большинстве случаев, изменения в период вегетации является неблагоприятными, а предупредить и противодействовать им, возможно с помощью следующих мер: мульчирования поверхности почвы, глубокой обработки с одновременной заделкой побочной продукции предшественника. В последнем случае пластичность корневой системы культур возрастает [1, 3].

Цель исследования установление влияния способов основной обработки почвы и побочной продукции полевых культур на плотность сложения почвы и их урожайность в звене зернового севооборота в условиях Лесостепи.

Материалы и методы исследования. Структура исследований включала длительный стационарный опыт (заложен в 1969 г.) по изучению эффективности способов основной обработки почвы в опытном хозяйстве «Чабаны» ННЦ «Институт земледелия НААН Украины». В период с 2005 по 2013 г. севооборот был пятипольным: горох - пшеница озимая - кукуруза на зерно - ячмень яровой - соя

В 2013 г. была проведена реконструкция опыта, которая связана с изменением состава и чередованием культур, на четырехпольный: пшеница озимая - кукуруза на зерно - ячмень яровой - соя.

Изучение влияния способа основной обработки (схема опыта представлена в табл. 1) и локализации побочной продукции предшественника проводили в звене севооборота: - пшеница озимая - кукуруза на зерно - ячмень яровой при внесение в среднем по звену - 10,8 т/га сухого вещества послеуборочных остатков (солома, стебли, корневые остатки) и минеральные удобрение N77P60K70, кг/га севооборотной площади.

Табл. 1. Схема длительного стационарного опыта, заложенного в 1969 году на серой лесной крупнопылеватой легкосуглинистой почве

Почва опытного поля - серая лесная крупнопылувато-легкосуглинистая, с низким содержанием гумуса - 1,28-1,30%. Пахотный слой 0-30 см - НЕ характеризуется составом: песка (>0,01) и физической глины (<0,01) соответственно 77 и 23%. Переходит в иллювиальный горизонт 31-55 см - І1, который хорошо выражен по плотности сложения с содержанием 74 и 26% соответственно песка и физической глины (табл. 2).

Содержание гранулометрических фракций согласно дифференциации профиля почвы указывает, что характерной его особенностью является высокое содержание в пахотном слое крупной пыли - 59,4% и небольшое количество частиц ила 14,5% (табл. 2). Такие соотношения гранулометрических элементов обуславливает низкую водостойкость агрегатного состава почвы, слабую структурность, образование прочной корки после дождей, нестабильность приданого обработкой рыхлого слоя. Что в свою очередь ухудшает водный режим и влияет на запасы гумуса в почве.

Гидрологические свойства представлены в пахотном слое найменшей влагоемкостью (НВ) - 26% и полной влагоемкостью (ПВ) - 53% от объема почвы. При насыщении почвы влагой до уровня наименьшей влагоемкости (НВ - 401 мм) в 0-150 см слои может содержаться около 70% годовых осадков, что составляет в среднем 2/3 от ПВ [2].

Поступление в почву органической массы (побочная продукция и корневые остатки) культур севооборота, рассчитывали по уравнению регрессии С. А. Балюка [0]. Образцы почвы для проведения анализа, отбирали по ГОСТ 4287: 2004 и готовили по требованиям ДСТУ ISO 114642007. Распределение и локализация побочной продукции предшественника определяли по методике Ю. Шпрингера в 0-30 см слое почвы. Почвенные образцы просеивали на ситах диаметром 0,25 мм, их отмучивали, просушив, взвешивали. Плотность и влажность почвы определяли согласно ДСТУ ISO 11272-2001 и ДСТУ ISO 11465-2001 соответственно. Урожайность - методом сплошного обмолота [11-12]. Размер участка варианта - 20 м2, учетная площадь - 120 м2, повторность трехкратная, размещение вариантов в опыте последовательное.

Табл. 2. Гранулометрический состав серой леснойкрупно-пылевато-легкосуглинистой почвы

При проведении исследований применяли общенаучные и специальные методы: полевой, лабораторный и математико-статистический.

Метеорологические условия 2014 г. были близкими к средним многолетним показателям. Следует отметить майские осадки, сума которые были выше нормы на 31%. За вегетационный период выпало 343 мм. Нетипичным и аномальным оказался 2015 г., максимальное отклонение от нормы зафиксировано в июне и августе, характеризовалось количеством осадков соответственно. Показатели гидротермического коэффициента (ГТК) в 2014 г. за вегетацию ячменя составляли 1,45 что соответствовало норме, тогда же, как в 2015 г. - 0,51, что на 0,94 меньше средней многолетней нормы. За вегетацию кукурузы прослеживалась аналогичная ситуация, в 2015 г. ГТК был меньше нормы 1,50 на 1,08 и в сравнении с 2014 г. - 0,67.

Результаты исследований: Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что изменение физических свойств почвы под влиянием растительных остатков в значительной степени зависит от массы и ее распределения по профилю [6-7, 13-15].

Масса послеуборочных остатков суммарно по севообороту в среднем за годы исследований составляла 38,3 т/га. В наиболее благоприятном по условиям увлажнения их масса составляла 48,0 т/га. В поле кукурузы на зерно - 9,59 т/га солома и корневые остатки пшеницы, и поле ячменя ярового - 17,8 т/га стебли и корневые остатки кукурузы (рис. 1).

Рис. 1. Поступление в почву органической массы культур севооборота (2013-2015 гг.), т/га

Соответственно экспериментальным данным, по итогам которых представлено графическое изображение больше всего органической массы поступает в почву после кукурузы на зерно под ячмень - 17,8 т/га, что в среднем составляет 47% от массы за весь севооборот. Наименьшее количество остается после сои - 3,87 т/га под пшеницу озимую, на фоне одноглубинной дисковой обработки почвы на глубину 10-12 см, что соответственно составляет 10% от общей массы, поступающей в почву. Под кукурузу и сою в среднем поступает 9,6 и 7,0 т/га, что составляет 25 и 18 % органической массы, поступающей после уборки предшественника (рис. 1).

Начало вегетации это важнейший период развития растений, а такие факторы как, плотность сложения и влажность почвы посевного ложе являются основными в реализации потенциала культуры в стартовый период. На время всходов кукурузы, плотность верхнего 0-10 см слоя почвы при вспашке была выше ее показателей на фоне дифференцированной и дисковой обработках соответственно на 0,10 и 0,06 г/см3. В свою очередь, в слое 10-20 и 20-30 см наблюдалось, повышение плотности при дисковой обработке по сравнению с показателями при вспашке, на 0,05 и 0,06 г/см3 соответственно (рис. 3).

Такая дифференциация пахотного слоя, объясняется, во-первых глубиной, на которую осуществляли основную обработку, а во-вторых локализацией свежей органической массы предшественника. Соответственно при вспашке в верхнем 0-10 см слое локализируется наименьшее количество органической массы - 1,02 т/га или 27 %, тогда же, как за одноглубинной дисковой 3,23 т/га, что составляет 66 %. Диапазон изменений, показателей плотности 0-10 см слоя, на время зрелости зерна, был достаточно широким, однако не превышал оптимального уровня. При дисковании почва в этом слои была менее плотной, чем при вспашке, что было обусловлено локализацией неразложившихся к этому времени органической массы предшественника на уровне - 0,32 г/см3 или 3,23 т/га (рис. 2-3).

Рис. 2. Локализация органической массы предшественника в поле ячменя (а) и кукурузы (b) в зависимости от системы основной обработки почвы, (2013-2015 гг.), % В - вспашка на глубину 10-30 см; П - плоскорезное рыхление на глубину 10-30 см; Диф. - дифференцирований: дискование на глубину 10-12 cм в поле ячменю и чизелевание на 43-45 см в поле кукурузы; Д - дискование на глубину 10-12 см.

В поле ячменя прослеживалась тенденция, к формированию более рыхлого 0-10 см слоя. Показатели плотности почвы была ниже по сравнению с теми же показателями в поле кукурузы на 0,04-0,08 г/см3. По сравнению с вспашкой, верхний 0-5 см слой при плоскорезном рыхлении был более рыхлый, что было обусловлено локализацией стеблей кукурузы на уровне 4,08 т/га (табл. 3).

Максимальное влияние побочной продукции предшественника проявлялось в поле ячменя в верхнем 0-10 см слое, где локализировалась масса стеблей кукурузы - 7,13 т/га. При безотвальной обработке локализация растительных остатков была на уровне 7,62 т/га или 95% от общей массы, которая поступала в почву (табл. 3, рис. 2).

Табл. 3

Для бесструктурной почвы, характерно существенное изменение исходных параметров физического состояния почвы. Это проявляется при неблагоприятных погодных условиях и дефиците органического вещества в почве, а их изменения практически достигают уровня равновесного состояния.

При дифференцированной обработке со вспашкой и глубоким чизельным рыхлением, и двух дискованиях в двух полях севооборота, в течение вегетации кукурузы была создана более гомогенная среда, тогда же, как при плоскорезной прослеживалась дифференциация 1,36-1,49 г/см3. Для одноглубинной дисковой системы было характерно - верхний слой был наиболее рыхлый 1,41 г/см3, а нижний наиболее плотный 1,55 г/см3 (рис. 3).

С низким содержанием растительных остатков в почве - 0,26 т/га, в нижнем слое 10-20 см, при плоскорезной и особенно дисковой обработке в поле ячменя наблюдался существенный «дрейф» изменений плотности сложения почвы - 0,12 г/см3 (табл. 3).

Плотность серой почвы в поле ячменя в зависимости от систем основной обработки и побочной продукции предшественника,

В поле кукурузы изменение показателей плотности было меньше по сравнению с полем ячменя, и не превышал 0,09 г/см3, по нашему мнению это можно объяснить глубиной основной обработки, особенностью развития корневой системы культуры и локализацией биомассы предшественника в почве. Самый низкий «дрейф-изменение исходной плотности за определённое время» был при дифференцированной обработке - 0,06 г/см3 (рис. 3). Растительные остатки, которые частично потеряли свое анатомическое строение, весной обеспечивают дополнительную влагоемкость посевного слоя, за счет впитывания влаги, препятствуя его уплотнению и формированию корки [4]. Таким образом формируются благоприятные условия для водно-физических свойств посевного слоя яровых культур.

Рис. 3. Плотность серой лесной почвы в поле кукурузы на зерно в зависимости от систем основной обработки и побочной продукции предшественника, (2014-2015 гг.), г/см3

В четырехпольном зерновом севообороте это наблюдалось в поле кукурузы при дифференцированной обработке, где непосредственно проводили чизелевание на 43-45 см, органическая масса локализовалась на 86% в верхнем 0-10 см слое, а запасы влаги на время всходов были на 17% больше чем при вспашке (рис. 2).

В среднем за вегетацию культур в 0-30 см слое плотность сложения серой лесной почвы была оптимальной и составляла 1,38 г/см3. В поле кукурузы на зерно при локализации органической массы на уровне 9,59 т/га, плотность сложения была выше на 0,06 г/см3 по сравнению со значениями в поле ячменя, где масса растительных остатков была в 2 раза больше - 17,8 т/га (рис. 3)Полученные урожайные данные отображают реакцию культур севооборота на физические и погодные условия, их влияние и значение. В условиях 2014-2015 гг. урожайность кукурузы, при вспашке и дифференцированной обработке была на одном уровне, и в среднем составляла - 7,11 т/га (табл. 4).

Дифференциация плотности сложения почвы, на рыхлый 0-10 см и уплотненный 10-30 см слой, при плоскорезной и дисковой обработках негативно повлияли на урожайность культур. Уплотнение подпахотного слоя почвы обусловило снижение урожайности на 0,55 и 0,63 т/га в поле ячменя и кукурузы соответственно (табл. 4).

Табл. 4. Урожайность и производительность культур звена зернового севооборота в зависимости от способов основной обработки почвы, т/га

Благоприятные условия вегетационного периода в 2014 г. обеспечили урожайность ячменя на уровне 5,4 т/га. Уплотнения пахотного слоя при дисковой обработке привело к снижению урожайности в сравнении с вспашкой и дифференцированной обработками на 0,5-0,8 т/га или 9-15% (табл. 4).

В среднем за 2014-2015 гг. урожайность ячменя при плоскорезной и дисковой обработке была самой низкой - 3,75 т/га, что ниже уровня урожайности на контроле на 0,42 т/га или 10% (табл. 4).

Выводы.

1. Распределение органической массы предшественника влияло на динамику плотности серой лесной почвы. Наибольшее влияние органического вещества, а именно ее поступление и локализация была реализовано при вспашке, что обеспечивало более гомогенною среду по сравнению с безотвальной обработкой.

2. Установлено тесная линейная связь между количеством органических остатков, которая поступала в почву и плотностью сложения при безотвальной обработке. Так на время всходов растений ячменя коэффициент корреляции составил г=-0,74 и -0,98 и несколько ниже был на время созревания зерна г=-0,73 и -0,77. При вспашке на время всходов растений ячменя зависимость была несколько ниже г=-0,89, по сравнению с зависимостью на время созревания зерна г=0,43.

3. Плотность сложения почвы при длительной плоскорезной и дисковой обработке существенно отличалась с показателями при вспашке. Это обусловлено расположением в верхнем 0-10 см слое - 71% побочной продукцией предшественника в поле кукурузы, тогда же, как при вспашки основная масса размещалась в слое 10-30 см - 45% соответственно.

4. В основном, при всех способах обработки почвы плотность увеличивается с глубиной, но в большей степени при безотвальных обработках. Это вызвано особенностью распределения в обрабатываемом слое органической массы и корней, а также характера распределения в пахотном слое растительных остатков.

Литература

1. Медведев, В.В. Плотность сложения почв (генетический, экологический и агрономический аспекты) / В.В. Медведев, Т.Е. Лындина, Т. Н. Лактионова. - Харьков, 2004. - 244 с.

2. Грицай, А.Д. Влияние плотности сложения пахотного слоя серой лесной оподзолённой легкосуглинистой почвы на условия развития и продуктивность растений: дис. кандидата с.-г. 06.01.01. / А.Д. Грицай. - К., 1974. - 185 с.

3. Медведєв, В.В. Антропогенне переущільнення кореневмісного шару чорноземних ґрунтів / В.В. Медведєв, О.М. Бігун // Вісник аграрної науки. - 2014. - № 10. - С. 55-60.

4. Гордиенко, В.П. Влияние уплотняющей действия сельскохозяйственных техники на смену агрофизических свойств почвы и урожайность полевых культур / В.П. Годрдиенко и др. // Прогрессивные системы обработки почвы. - Симферополь. 1988. - С. 40-45.

5. Циков, В.С. Состояние и перспективы развития системы обработки почвы // Циков В.С. - Днепропетровск: ЭНЭМ, 2008. - 168 с.

6. Литвинов, Д.В. Производительность кукурузы на зерно в короткоротационных севооборотах левобережной Лесостепи / Д. В. Литвинов, Н.П. Товстенко // Межведомственный тематический научный сборник «Корма и кормопроизводство», - Винница, 2011. - Вып. 68. - С. 59-62.

7. Гораш О.С. Взаємозв'язок елементів продуктивності ячменю з початковими етапами розвитку / О. С. Гораш // Вісник аграрної науки. - 2012. - № 11. - С. 22-24.

8. Стрельченко, В.П. Влияние растительных остатков в пахотном слое почвы на продуктивность севооборота / В. П. Стрельченко, А. М. Бовсуновский, М. В. Налапко, С. В. Журавель // Вестник аграрной науки. - 2003. - № 3. - С. 9-11.

9. Малиенко, А. М. Плотность дерново-подзолистой супесчаной почвы в полевом севообороте в зависимости от приемов возделывания / А. М. Малиенко // «Земледелие». - М .: ИП «Эдельвейс», 2014. - Вып. 1-2. - С. 3-9.

10. Балюк, С. А Расчет баланса гумуса и питательных веществ в земледелии Украины на разных уровнях управления / С. А. Балюк, А.В. Греков, М. В. Лесной, А. В. Комаристая. - Харьков: КП «Городская типография», 2011. - 30 с.

11. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

12. Доспехов, Б. А. Методические рекомендации по проведению полевых опытов с кукурузой ВНИИ кукурузы / Б. А. Доспехов. - Днепропетровск, 1980. - 54 с.

13. Simmons, F. W., Nafziger E. D.(2008) Soil Management and Tillage // Illinois Agronomy Handbook,2008, no. 10. pp. 133-142.

14. Tomaszewska, J., Crys E. Effect of preplans soil tillage in maize monoculture on soil physical properties. Soil Tillage for Crop Production and Protection of the Environment, 1994. no. 1. pp. 91-92.

15. Wilhelm, W. and C.S. Wortmann (2004). Tillage and rotation interactions for corn and soybean grain yield as affected by precipitation and air temperature. - Agronomy, 2004. - J. 96:425-432.

Размещено на Allbest.ru