Агрофизические свойства почвы и урожайность полевых культур при различных приемах ее обработки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Костромская государственная сельскохозяйственная академия

Агрофизические свойства почвы и урожайность полевых культур при различных приемах ее обработки

Демьянова-Рой Г.Б., Панкратов Ю.В.,

Болнова С.В., Воробьев Е.С.

Аннотация

В работе изложены результаты трехлетних полевых исследований по изучению влияния различных приемов обработки дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы на ее агрофизические показатели и урожайность культур, распространенных в Центральном районе Нечерноземной зоны. Установлено, что поверхностная обработка, в отличие от отвальной, приводит к уплотнению пахотного горизонта почвы, но при этом позволяет получать урожаи на уровне традиционной обработки, сохраняя значительную часть материальных ресурсов.

Ключевые слова: ПЛОТНОСТЬ ПОЧВЫ, ВЛАЖНОСТЬ ПОЧВЫ, ПРИЕМЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ОБРАБОТКА, УРОЖАЙНОСТЬ

Введение

почва дерновый агрофизический урожайность

Агрофизические свойства почвы в современном земледелии выступают в качестве регулятора основных процессов, определяющих водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы, а также биологическую активность и уровень ее интенсивности. Все эти факторы влияют на развитие корневой системы растений и являются решающим аспектом в борьбе за получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Формирование слагаемых урожая происходит не одновременно, а более или менее последовательно, начиная с формирования плотности почвы в начале и конце вегетации растений. Воздействуя на этот процесс приемами обработки почвы, можно управлять формированием урожая в период вегетации. В связи с этим особенно актуальной становится проблема выбора приемов обработки почвы [1].

Для объективной оценки влияния технологий обработки почвы или ее отдельных приемов на агрофизические свойства и, в конечном итоге, на почвенное плодородие и продуктивность культур основное внимание уделяется плотности почвы как совокупному показателю, отражающему ее состояние и позволяющему сделать комплексную оценку.

Регулирование плотности почвы в настоящее время возможно при воздействии на нее различных рабочих органов, поэтому весьма актуальным является изучение динамики плотности почвы в зависимости от способов обработки. Эта актуальность все больше усиливается в условиях существующей в настоящее время тенденции применения энергосберегающих технологий, основой которых является снижение воздействия почвообрабатывающих орудий на почву [2].

Крупнейшим достижением отечественной агрономической науки и практики является система безотвальной обработки почвы, экспериментально обоснованная для условий Зауралья Т.С. Мальцевым. Им была предложена система периодического глубокого безотвального рыхления почвы на 35-40 см (один раз в 3-5 лет) в сочетании с поверхностными обработками [3].

Дальнейшее развитие теория безотвальной обработки почвы получила в исследованиях ВНИИ зернового хозяйства под руководством А.И. Бараева как почвозащитная система земледелия для целинных степных районов, подверженных ветровой эрозии. В настоящее время во всем мире в целях энерго- и ресурсосбережения актуальным является ведение сберегающего сельского хозяйства. Приоритетным в данном направлении является замена интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур на минимальные. Под минимальной ресурсосберегающей обработкой почвы понимается обработка, обеспечивающая сокращение энергетических, трудовых или иных затрат путем уменьшения числа, глубины и площади обработки, совмещения технологических операций в одном рабочем процессе [4, 5].

Цель наших исследований - определить влияние различных приемов обработки на агрофизические свойства почвы и урожайность полевых культур.

В производственных условиях ООО «Сущево» Костромского района Костромской области в период с 2016 по 2018 гг. изучались различные приемы обработки почвы: отвальная вспашка 20…25 см (традиционная для центральных районов Нечерноземной зоны) и поверхностная обработка на глубину 8…10 см (как основной метод снижения затрат в системе ресурсосберегающих технологий).

Опыты были заложены на стационарных площадках трех участков с дерново-подзолистыми легкосуглинистыми почвами, имеющими различные агрохимические характеристики. Агрохимические показатели почвы по участкам были следующими: рН - в диапазоне 5,7-5,9; содержание подвижного фосфора - от 327 до 359 мг/кг почвы, обменного калия - 162-196 мг/кг почвы. Основное отличие между участками было в содержании гумуса: 2,8% - на третьем участке, 3,0% - на втором и 3,8% - на первом.

За период исследований на вариантах опыта изучен одинаковый набор распространенных в данной зоне сельскохозяйственных культур (озимая пшеница и тритикале, ячмень, кукуруза, сорго-суданковый гибрид, горохо-овсяная смесь). Технологии возделывания культур, за исключением изучаемых приемов обработки почвы, были общепринятыми для зоны.

Расположение делянок в опыте систематическое, повторность трехкратная. Общая площадь опыта на каждом участке составила 132 м², общая площадь делянки - 24 м², учетная - 16 м². Отвальная обработка проводилась плугом Kverneland, поверхностная - бороной БДМ-4. Посев всех культур проводился лемешной сеялкой Excelent-6.

Анализы почвенных и растительных образцов, учет урожайности культур проводили по общепринятым методикам. Плотность почвы за вегетационный период учитывали три раза с интервалом 30 суток, начиная с фазы посев-всходы у яровых или весеннего отрастания у озимых культур.

Метеорологические условия в годы проведения исследований были различными: как нормальными для зоны, так и значительно отклонявшимися от среднемноголетних значений, поэтому результаты опытов можно считать обобщенными.

Результаты исследований

Оптимальная плотность почвы для большинства культур равна 1,0-1,3 г/см³. Для зерновых культур на дерново-подзолистых почвах она находится в диапазоне 1,2-1,3 г/см³ [6].

Анализ этого показателя в условиях ООО «Сущево» проводился по двум слоям пахотного горизонта: 0-10 и 10-20 см. Если вспашка проводилась на глубину около 20-22 см, то поверхностная обработка достигала глубины только 8-10 см. В результате планировалось выяснить степень влияния глубины обработки на показатель плотности почвы.

Проведенные исследования показали неодинаковое влияние различных приемов обработки почвы на ее плотность (табл. 1).

Таблица 1

Плотность почвы за период исследований, г/см³

По средним показателям плотности почвы на первом участке за период исследований можно сделать вывод, что минимальная обработка привела к уплотнению почвы в слое 0-20 см и составила 1,32 г/см³, что на 0,08 г/см³ больше значений на варианте со вспашкой, показатели в котором в среднем составили 1,24 г/см³ (табл. 1). В 2016 г. на посевах озимой тритикале отмечались максимальные значения плотности сложения почвы в слое 0-20 см: 1,44 г/см³ на варианте с минимальной обработкой, что на 23% выше показателей со вспашкой (1,17 г/см³). Плотность при этом выходила за пределы оптимальной для культуры (1,1-1,3 г/см³). Аналогичная тенденция по отличию фактической и оптимальной плотности на данном участке была отмечена и на кукурузе в 2017 г.: средняя плотность слоя 0-20 см по вариантам различалась незначительно (на 0,02 г/см³), но выходила за пределы оптимальной. В 2018 г. на посевах сорго-суданкового гибрида средняя плотность была в пределах оптимальной для культуры, по вариантам в среднем отличий не выявлено. Следует отметить, что на варианте со вспашкой наблюдается меньшая дифференциация слоя 0-20 см по плотности. Отличия по слоям составили 3,2%, на варианте с минимальной обработкой данный показатель зафиксирован на уровне 4,4%.

На втором участке наблюдается аналогичная тенденция - плотность слоя почвы 0-20 см на варианте с минимальной обработкой была выше, чем на варианте с отвальной обработкой: 1,29 г/см³ и 1,25 г/см³, соответственно (табл. 1). В 2016 г. (сорго-суданковый гибрид) разница по вариантам в слое 0-20 см составила 0,1 г/см³. Оптимальные показатели по плотности почвы для культуры сложились на варианте со вспашкой. Посевы озимых в 2017 г. по минимальной обработке характеризовались более плотным верхним слоем, тогда как на вспашке более плотным был нижний слой. Средние показатели по вариантам были в диапазоне оптимальных значений для культуры и отличались незначительно (1,28 и 1,30 г/см³). В 2018 г. средняя плотность слоя 0-20 см по вариантам отличалась незначительно и выходила за пределы оптимальной для кукурузы.

На третьем участке средняя плотность слоя 0-20 см за период исследований на варианте со вспашкой составила 1,16 г/см³, на варианте с минимальной обработкой - 1,22 г/см³ (табл. 1). Данные значения входят в пределы оптимальных для культур, возделываемых на данном участке с 2016 по 2018 гг. Минимальные значения отмечались в 2017 г. (ячмень) на варианте со вспашкой 1,03 (0-10) и 1,11 г/см³ (10-20), почву можно охарактеризовать как рыхлую.

В целом за годы исследований на всех участках опыта отмечается увеличение плотности сложения слоя 0-20 см на варианте с минимальной обработкой почвы. В среднем по опыту показатели плотности слоя 10-20 см на варианте со вспашкой превышали показатели слоя 0-10 см на 0,04 г/см³, на варианте с минимальной обработкой - на 0,05 г/см³. При этом происходила дифференциация пахотного слоя по плотности, что можно отнести к негативным явлениям, влияющим на продуктивность возделываемых культур.

Костромская область располагается в зоне достаточного увлажнения, но неравномерное распределение осадков за вегетационный период часто приводит к снижению урожайности полевых культур. Поэтому при разработке и внедрении новых приемов обработки почвы важно знать их влияние на сохранение и накопление запасов продуктивной влаги.

Влажность почвы, в свою очередь, зависит от количества выпавших осадков, гранулометрического состава почвы, уровня залегания грунтовых вод. Во время проведения исследований она имела определенное варьирование. Наибольшие значения на всех исследуемых участках фиксировались в начале вегетации культур, когда в почве еще содержится остаточное количество влаги после таяния снежного покрова.

Показатели влажности почвы на опытных участках в период исследований находились в пределах 9,6-26,1 % (табл. 2). Минимальное значение зафиксировано в 2016 г. на первом участке с озимой тритикале в фазу полной спелости на варианте с минимальной обработкой, в этот же момент наблюдалось сильное уплотнение слоя 0-20 см в среднем до 1,42 г/см³. Максимальное значение зафиксировано в 2017 г. на третьем участке в фазу молочной спелости ячменя на минимальной обработке в слое 0-10 см.

Таблица 2

Влажность почвы за период исследований

По результатам исследований выявлена тенденция увеличения влажности почвы с глубиной исследуемого слоя на всех вариантах опыта.

На первом участке в 2016 г. минимальные значения наблюдались на посевах озимой тритикале. В среднем влажность слоя 10-20 см по вариантам не отличалась и фиксировалась на уровне 10,5%. Верхний слой был суше на варианте со вспашкой (9,6%). На посевах кукурузы (2017 г.) влажность верхнего и нижнего слоев на варианте с минимальной обработкой была выше, чем на вспашке: в среднем по слою 0-20 см 15,9% против 14,9%, соответственно. В 2018 г. тенденция усилилась, значения были выше на всех вариантах опыта вследствие выпадения большого количества осадков в период вегетации. В среднем по слою 0-20 см влажность на варианте с минимальной обработкой была выше аналогичного показателя на вспашке на 4,5%.

На втором участке в 2016 г. (сорго-суданковый гибрид) минимальная обработка почвы способствовала накоплению почвенной влаги в слое 0-20 см больше на 6,1% по сравнению со вспашкой. Значения фиксировались на уровне 19,6 и 13,4 %, соответственно. В 2017 г. на посевах озимой пшеницы различия были незначительными: в среднем 1,0%. На посевах кукурузы в 2018 г. тенденция по вариантам обработки сохранилась, разница по слою 0-20 см составила 2,4%.

На третьем участке минимальная обработка почвы в течение всего периода исследований имела преимущество в накоплении влаги. Различия по вариантам опыта в слое 0-20 см в 2016-2018 гг. составили 0,37, 0,75 и 4,46 %, соответственно.

По полученным данным в период исследований сохраняется общая тенденция для всех исследуемых участков: влажность по слоям на варианте с минимальной обработкой почвы была выше. В среднем по опыту на трех участках разница в слое 0-20 см составила 2,3% в сторону минимальной обработки. Наибольшие различия в слое 0-20 см выявлены на втором участке: 15,8% на вспашке против 19,0% по минимальной обработке. Выявлено, что на озимых культурах различия по влажности на вариантах обработки почвы нивелируются.

Запасы продуктивной влаги в пахотном слое почвы оказывают существенное влияние на течение биохимических процессов в почве и обеспечение оптимальных условий развития растений. Анализируя данные по запасу влаги в почве, отмечаем, что динамика этого показателя тесно связана с влажностью и плотностью почвы.

Основной запас доступной влаги концентрировался по всем вариантам обработки в нижнем слое пахотного горизонта почвы.

Анализ запасов продуктивной влаги в среднем за период исследований выявил преимущество минимальной обработки почвы в накоплении продуктивной влаги перед вспашкой. В среднем по опыту разница по вариантам обработки почвы и участкам составила 5,1 мм.

Урожайность является важнейшим показателем эффективного плодородия почвы при сравнении различных агроприемов и технологий возделывания в целом. В зависимости от природных условий, агротехнических мероприятий и многих других факторов она может существенно изменяться.

Итоговым показателем эффективности различных приемов обработки почвы является урожайность культур. В течение опыта на исследуемых участках выращивались по годам шесть культур (табл. 3).

Таблица 3

Урожайность сельскохозяйственных культур, т/га

Примечание: * - нет данных; ** - однолетние данные; *** - двухлетние данные

Все культуры, исключая сорго-суданковый гибрид, показали лучшие показатели урожайности на варианте со вспашкой. Зеленая масса сорго-суданкового гибрида на варианте с поверхностной обработкой почвы ежегодно характеризовалась большей влажностью, чем на варианте со вспашкой.

В наших исследованиях в связи с разнокачественным выходом продукции по культурам (зернофураж, зеленая масса), наряду с фактической урожайностью, для оценки действия изучаемых факторов воспользуемся обобщенным показателем - кормовыми единицами (табл. 4).

Как видно из таблицы 4, культуры отзываются на изучаемый фактор. Показатели варианта обработки почвы со вспашкой оказались выше на протяжении всего периода исследований в среднем на 2,8 ц к.ед./га. Особенно разница заметна в 2017 год - в период избыточного увлажнения.

Таблица 4

Урожайность культур в среднем по годам, ц к.ед./га

Выводы

Применение безотвальной поверхностной обработки не ведет к значительным изменениям агрохимических показателей дерново-подзолистых почв, позволяет получить сопоставимые с отвальными обработками показатели урожайности культур и во многом оправдывает себя за счет экономии трудовых и материальных ресурсов.

Список использованных источников

1. Шашкаров Л.Г., Овчинников А.П. Плотность сложения пахотного слоя почвы в зависимости от сорта и приемов основной обработки почвы // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2016, т. 11, № 1 (39). С. 39-42.

2. Рыков В.Б., Камбулов С.И., Камбулов И.А., Ридный С.Д., Колесник В.В., Демина Е.Б. Изменение плотности почвы при различных технологиях обработки почвы // Вестник АПК Ставрополья. 2016, № 1 (21). С. 38-43.

3. Мальцев Т.С. О методах обработки почвы и посева способствующих получению высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. М.: Изд-во Министерства совхозов СССР. 1954. 45 с.

4. Казаков Г.И., Авраменко Р.В., Марковский А.А. и др. Земледелие в Среднем Поволжье. Под ред. Г.И. Казакова. М.: Колос. 2008. 308 с.

5. Пыхтин И.Г., Гостев А.В., Нитченко Л.Б. Теоретические основы систематизации обработок почвы в агротехнологиях нового поколения // Земледелие. 2015, №5. С. 13-15.

6. Казаков Г.И. Агрофизические показатели плодородия почвы как научные основы ее обработки // Ресурсосберегающие системы обработки почвы. М.: Агропромиздат. 1990. С. 32-38.

Размещено на Allbest.ru