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

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. дерновый агрофизический урожайность почва

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.

7. Демьянова-Рой Г.Б., Панкратов Ю.В., Болнова С.В., Воробьев Е.С. Агрофизические свойства почвы и урожайность полевых культур при различных приемах ее обработки // АгроЭкоИнфо. - 2019, №3.

Размещено на Allbest.ru