CC BY
25
УДК 631. 153.3:631.81:631.415.1
ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛОДОРОДИЯ И ПРОДУКТИВНОСТИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ ПРИ РАЗНЫХ СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ
Н.А. ПЕГОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник (е-mail: ugniish-nauka@ yandex.ru)
Н.И. ВЛАДЫКИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Удмуртский НИИСХ, ул. Ленина, 1, с. Первомайский, 427007, Российская Федерация
Резюме. Исследования с целью изучения показателей плодородия пахотного и подпахотного слоёв почвы, а также продуктивности севооборота в зависимости от длительного применения систем обработки почвы в севообороте с различными видами пара проводили в стационарном опыте (1986-2012 гг.) на базе Удмуртского НИИСХ. Объектом изучения были три вида пара (чистые, занятый), три системы обработки почвы (отвальная, комбинированная, поверхностная) и три слоя почвы (0-10, 10-20 и 20-30 см). В качестве контрольных вариантов использовали: чистый пар без навоза и отвальную вспашку на глубину пахотного слоя. В первой ротации севооборота выявленадифференциация пахотного слоя при поверхностной обработке почвы. Верхний 0-10 см горизонт почвы имел более близкие к оптимальным показатели по содержанию водопрочных агрегатов (52,0%), биологической активности (11,8%), нитрификационной способности (108 мг/кг), степени подвижности фосфора (15,7 мг/кг), степени подвижности калия (27,8 мг/кг), содержанию обменного калия (216 мг/кг), чем нижний - 40,2%, 9,7%, 94 мг/кг, 14,3 мг/кг, 22,6 мг/кг, 184 мг/кг соответственно. В паровом поле четвертой ротации дифференциация пахотного слоя почвы по плодородию отмечена по всем системам обработки. Формирующаяся дифференциация пахотного слоя дерново-подзолистой почвы с верхним расположением плодородного слоя независимо от обработки не привела к снижению продуктивности севооборота. Нет необходимости в ежегодной отвальной обработке на глубину пахотного слоя. Комбинированная система обработки возможна в севообороте с различными видами пара, поверхностная - в севообороте с внесением навоза в чистом пару, соломы всех зерновых культур и клеверосеянием.
Ключевые слова: виды пара, системы обработки, агрохимические, физико-химические, биологические свойства, водопрочность структурных агрегатов, дифференциация, продуктивность.
Для цитирования: Пегова Н.А., Владыкина Н.И. Изменение показателей плодородия и продуктивности дерново-подзолистой почвы при разных системах обработки // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №6. С. 72-76.
Среди вопросов, связанных с обработкой почвы, крайне важно определение характера дифференциации пахотного слоя по плодородию как теоретической основы научного подхода к разработке технологии обработки почвы. При помощи обработки можно создать равномерное (гомогенное) строение пахотного слоя по плодородию. Гетерогенное строение может быть как с верхним расположением более плодородного горизонта, так и с нижним.
Не все современные учёные согласны с теорией обработки почвы и гумусообразования В.Р. Вильямса, согласно которой ежегодная вспашка поддерживает и улучшает плодородие почвы. Накопленные факты позволяют по-новому оценить процессы заложенные в теоретические основы обработки почвы и гумусообразования, среди которых авторы отмечают неизбежность ежегодной отвальной вспашки на глубину не менее 20 см для создания мощного гомогенного корнеобитае-мого слоя с целью исключения дифференциации верхних слоев почвы по плодородию. С их точки зрения, замена
интенсивной отвальной обработки на глубину пахотного слоя 0-30 см плоскорезным рыхлением на туже глубину не может способствовать увеличению эффективного и потенциального плодородия. Обеспечивая хорошие условия для жизнедеятельности аэробных микроорганизмов в обрабатываемом слое почвы, содержащем наибольшее количество органического вещества (гумуса), плоскорезная обработка так же, как и вспашка, способствует быстрой минерализации его. Поэтому увеличение урожайности сельскохозяйственных культур, выращиваемых по плоскорезной обработке, особенно длительной, наблюдается (по сравнению со вспашкой) лишь на фоне высоких доз минеральных удобрений. На дерново-подзолистой почве, по нашим данным [1], необходимое условие еще и внесение навоза.
По результатам своих многолетних исследований С.С. Сдобников [2, 3] пришел к выводу, что нужно создавать гетерогенное строение пахотного слоя с нижним расположением более плодородного горизонта путем заделки органических удобрений двухъярусным плугом с дальнейшей поверхностной обработкой чизельными культиваторами и дисковыми боронами. Такая система обработки почвы и технология внесения навоза приводит, по мнению автора, к более длительному последействию органических удобрений (не 3, а 6 лет), увеличению коэффициента гумификации с 20 до 50%, созданию более благоприятных условий увлажнения почвы в зоне питания растений, снижению засоренности посевов. В результате чего возрастает продуктивность севооборота.
По данным А.А. Борина [4], при безотвальной и комбинированной системе обработки почвы происходит более резкая дифференциация с верхним расположением более плодородного горизонта, чем при отвальной.
На кафедре земледелия и мелиорации Ижевской ГСХА В.М. Холзаковым [5] выявлено, что сокращение числа глубоких обработок и замена их в разумных пределах мелким рыхлением, а также дифференциация пахотного слоя дерново-подзолистой почвы при всех системах обработки с верхним расположением более плодородного слоя не снижает урожайность возделываемых культур.
Изучение в стационарных опытах вопросов сохранения плодородия дерново-подзолистых почв, дифференциации пахотного слоя по основным показателям плодородия при различных системах обработки почвы остается актуальным и сегодня.
Цель наших исследований - выявить влияние длительного применения различных систем обработки почвы на показатели плодородия ее пахотного и подпахотного слоёв, а также на продуктивность севооборотов.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на базе Удмуртского НИИСХ в стационарном полевом опыте в течение трёх ротаций севооборота (1986-2012 гг.). Почва опытного участка дерново-подзолистая легкосуглинистая (содержание глины 22,525,6%) среднесмытая (подзолистый горизонт припахан и сохранён пятнами и затёками до 9 см в иллювиальном горизонте В1). Перед закладкой опыта (1985 г.) пахотный горизонт 0-20 см характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса - 2,06%, подвижного фосфора и обменного калия (по Кирсано-
ву) - 260 и 130 мг/кг почвы, соответственно, рНКС| - 5,98, НГ. - 1,30 и БОСН - 13,2 ммоль/100 г почвы.
Схема опыта предусматривала изучение севооборотов с различными вариантами пара (фактор А) - чистый пар (контроль); чистый пар с внесением навоза в дозе 10 т/га севооборотной площади; занятый пар (вика с овсом на зеленый корм). Исследования в первой (8 полей) и второй (9 полей) ротациях проводили в па-розернотравянопропашных севооборотах, в третьей - в парозернотравяном (9 полей) на фоне внесения соломы с дополнительным азотом. В первых двух ротациях севооборота заделывали солому озимой ржи в двух полях (в среднем 10 т/га), в третьей - всех зерновых культур (в среднем 27 т/га). Минеральные удобрения вносили на планируемую урожайность культур севооборота.
Кроме того, в опыте изучали различные системы обработки почвы (фактор В): отвальная (О) - ежегодная вспашка на глубину пахотного слоя 18-20 см (контроль); комбинированная (К) - мелкая обработка до 10 см под яровые зерновые культуры, запашка навоза в пару до 23 см (в первой и второй ротациях) и пожнивно-корневых остатков клевера (в первой и третьей ротациях на глубину до 16 см, во второй до 25 см), чизельное рыхление до 30 см под пропашные культуры; поверхностная (П) - ежегодное безотвальное рыхление на глубину до 8 см с поверхностной заделкой пожнивно-корневых остатков, возделываемых культур, соломы озимой ржи и навоза в пару. В третьей ротации (2004 г.), в отличие от первых двух, навоз в пару был запахан на глубину до 25 см во всех без исключения вариантах обработки почвы. То есть при поверхностной системе обработки почвы органическое вещество навоза сохранялось в нижней части пахотного и частично в подпахотном слоях в течение всего прошедшего периода. При отвальной и комбинированной системах обработки органическое вещество навоза соответственно ежегодно или раз в пять лет перемешивалось в пахотном слое.
Агротехника возделывания культур общепринятая для Удмуртии. Повторность - четырехкратная, расположение делянок систематическое. Площадь под опытом 7,2 га.
Ежегодно после уборки культур отбирали почвенные образцы на агрохимический анализ буром Качинского в первой и второй ротациях из пахотного горизонта послойно 0-10 и 10-20 см, в третьей - в слое 0-20 см, в четвертой ротации - по слоям 0-10 см, 10-20 и 20-30 см. Определяли рНКС| - потенциометрическим методом (ГОСТ 26483-85), НГ- по Каппену в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26212-91), сумму поглощенных оснований БОСН -по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821-88), содержание подвижного фосфора (Р2О5) и обменного калия (К2О) - по Кирсанову (ГОСТ 26207-91), степень подвижности фосфора и калия - в солевой вытяжке, нитрификационную способность - по Кравкову в модификации ЦИНАО, гумус и его фракционный состав - по Тюрину в модификации Пономаревой-Плотниковой. Содержание гумуса определяли только в третьей ротации севооборота выборочно на двух контрастных фонах: чистый пар (контроль) и чистый пар с навозом, сделав акцент на системы обработки почвы (отвальная, комбинированная, поверхностная). Химические анализы проводили в биохимической лаборатории Удмуртского НИИСХ. Биологическую активность почвы определяли методом аппликаций в течение 60 дн., в первой ротации по слоям 0-10, 10-20 и 20-30 см, во второй - 0-10 и 10-20 см, в третьей - в слое 0-20 см, водопрочность агрегатов - на приборе И.М. Бакшеева, в первой и второй ротациях по слоям 0-10 и 10-20 см, в третьей - 0-20 см.
Метеоусловия вегетационных периодов существенно различались между собой по количеству осадков и среднесуточной температуре воздуха. Отмечены как аномально сухие и жаркие (2010 г.), так и избыточно увлажненные (2014 и 2015 гг.) годы.
Результаты и обсуждение. В первой ротации севооборота на третий год исследований по безотвальной обработке была обнаружена дифференциация пахотного слоя почвы по содержанию водопрочных почвенных агрегатов диаметром 0,25-10,00 мм - 52,0% в верхнем (010 см) слое и 40,2% в нижнем (10-20 см). По вспашке таких различий не было (44,5 и 49,6% соответственно). К концу ротации содержание водопрочных агрегатов в обоих горизонтах пахотного слоя при плоскорезной обработке увеличилось до 54,7 и 46,2%, а по вспашке снизилось до 39,8 и 46,2%. В третьей ротации с внесением соломы всех зерновых культур содержание водопрочных агрегатов возросло. Было выявлено, что проведение ежегодной вспашки, в сравнении с мелкой обработкой, привело к активному разрушению структуры почвы. Можно предположить, что при отвальной обработке происходило не только механическое разрушение водопрочных агрегатов в результате более интенсивного крошения, но и биологическое из-за повышенной минерализации органического вещества в почве в результате создаваемых вспашкой аэробных условий и более равномерного распределения органического вещества по профилю пахотного слоя. Поверхностная система обработки почвы привела к снижению содержания в пахотном слое 0-20 см фракции пыли (<0,25 мм) и мелких агрегатов размером 0,251,00 мм и увеличению количества более крупных структурных отдельностей размером 1,00-10,00 мм.
Биологическая активность пахотного слоя почвы (по разложению хлопчатобумажной ткани) в первой ротации при отвальной и комбинированной обработке в верхнем слое составляла 11,5 и 10,6%, в нижнем - 11,5 и 9,7% соответственно (НСР05=1,0%). При системе поверхностной обработки наблюдали дифференциацию по величине этого показателя с большей активностью в верхнем слое (11,8%). В подпахотном слое (20-30 см) она была низкой (8,1-9,4%) по всем изучаемым обработкам. В третьей ротации севооборота установлена аналогичная закономерность. Замена ежегодной вспашки на поверхностную обработку снизила биологическую активность пахотного (0-20 см) слоя почвы из-за уплотнения нижнего (10-20 см) горизонта до 1,50 г/см3. При комбинированной системе обработки плотность сложения и биологическая активность почвы оставалась на уровне вспашки.
Таким образом, при системе поверхностной обработки почвы наблюдается дифференциация пахотного слоя по биологической активности с увеличением ее в верхнем слое. Ежегодная отвальная вспашка с возрастанием биологической активности почвы пахотного слоя приводит к разрушению (распаковке) водопрочных агрегатов, как в нижней, так и в верхней прослойке пахотного горизонта.
В первой ротации безотвальная система обработки приводила к снижению образования нитратов в почве, в сравнении с отвальной. При ежегодной вспашке величина этого показателя была высокой и не отличалась по слоям (106 мг/кг почвы в верхнем 0-10 см слое и 103 мг/кг в нижнем). В варианте с системой поверхностной обработки в верхнем слое она находилась на уровне вспашки (108 мг/ кг), а в нижнем (94 мг/кг) была достоверно меньше (НСР05 = 16). При комбинированной системе нитрификационная способность почвы уменьшалась как в слое 0-10, так и 10-20 см - соответственно до 93 и 84 мг/кг почвы. Этому
способствовало глубокое безотвальное рыхление под картофель, в результате которого произошло частичное примешивание менее плодородного нижележащего иллювиального горизонта. В третьей ротации севооборота, когда вносили солому всех зерновых культур, снижение нитрификационной способности почвы, в сравнении с ежегодной вспашкой, отмечено и при комбинированной, и при поверхностной системах обработки. На фоне отвальной системы обработки почвы солома зерновых культур располагалась равномерно по профилю пахотного слоя, по комбинированной и особенно поверхностной обработке -преимущественно в верхнем горизонте. Это определило разный режим азотного питания пахотного слоя.
В первой ротации изменения в фосфатном режиме почвы прослеживались только по степени подвижности фосфора. При вспашке величина этого показателя по слоям (0-10 и 10-20 см) не отличалась - 15,7 и 15,3 мг/кг почвы. По комбинированной и поверхностной системам обработки выявлено ее достоверное уменьшение в нижней части пахотного слоя соответственно на 1,6 и 1,4 мг/кг (НСР05=1,2). Содержание подвижного фосфора по слоям не изменялось: в среднем независимо от системы обработки - 322 мг/кг в верхнем и 318 мг/кг в нижнем слое.
К началу закладки четвёртой ротации севооборота в паровом поле (2015 г.) существенное снижение подвижного фосфора, в сравнении с верхним слоем (0-10 см), наблюдали только в подпахотном горизонте (20-30 см) по всем системам обработки: при комбинированной - с 324до 286 мг/кг почвы (НСР05=12), по вспашке - с 308до 240 мг/кг, по поверхностной - с 302 мг/кг до 276 мг/кг (табл. 1). Этому могли способствовать активные процессы минерализации в паровом поле. Аналогичные результаты получены при длительном применении безотвальных и мелких обработок на темно-серой лесной почве в условиях северной лесостепи Тюменской области [6]. Достоверное снижение подвижного фосфора в подпахотном слое почвы отмечено в севообороте с занятым паром - с 254 до 197 мг/кг почвы, а также в контрольном варианте без внесения навоза - с 305 до 234 мг/кг почвы (НСР05=30 мг/кг). Только
при глубокой заделке навоза в 2004 г. такой дифференциации по величине этого показателя в целом по опыту не выявлено: 376 мг/кг в верхнем и 371 мг/кг в подпахотном слое. При этом содержание Р2О5 в слое 20-30 см при комбинированной и поверхностной системах обработки оказалось больше (в среднем по опыту 282 и 276 мг/кг), чем при отвальной (240 мг/кг, НСР05= 28 мг/кг). В частности это превышение оказалось математически доказуемым только при поверхностной системе обработки почвы на фоне глубокой заделки навоза - соответственно 393 и 331 мг/кг при НСР05= 61 мг/кг (см. табл. 1). Уменьшение степени подвижности фосфора в нижнем (10-20 см) слое пахотного горизонта в сравнении с верхним (0-10 см) отмечено на 1,01 мг/кг (НСР05=0,7) с 4,74 до 3,73 мг/кг почвы только в севообороте с занятым паром. Доказуемым это снижение было только при отвальной и поверхностной системах. Разница с верхним слоем составила 1,13 и 1,11 мг/кг (НСР05= 1,10). На фонах с чистым паром без удобрений и с внесением навоза способ зяблевой обработки не повлиял на изменение величины этого показателя в пределах пахотного горизонта. В подпахотном слое почвы 20-30 см независимо от системы обработки и вида пара в среднем по опыту выявлено уменьшение степени подвижности фосфора, в сравнении с верхним слоем, на 1,52 мг/кг, со слоем 10-20 см - на 1,15 мг/кг при НСР05= 0,70. Следует отметить, что на фоне с глубокой заделкой навоза под третью ротацию, при комбинированной и поверхностной системах обработки почвы снижения величины этого показателя, в сравнении с пахотным горизонтом, не выявлено.
Содержание обменного калия и степень его подвижности в системе отвальной обработки по слоям 0-10 и 10-20 см к концу первой ротации не различалось - соответственно 188 и 189 мг/кг и 23,9 и 23,5 мг/кг. При комбинированной и поверхностной обработке наблюдалась дифференциация пахотного слоя с меньшими величинами изучаемых показателей в нижележащем слое 10-20 см: по содержанию обменного калия в среднем 216 и 184 мг/кг (НСР05=22 мг/кг) и по степени подвижности калия - 27,8 и 22,6 мг/кг (НСР05=2,7 мг/кг) соответственно в слоях 0-10 и 10-20 см.
Таблица 1. Фосфатный и калийный режимы почвы на начало четвёртой ротации севооборота в зависимости от вида пара и системы обработки почвы (2015 г.), мг/кг почвы
А* В Содержание Степень подвижности
Р2О5 К2О Р2О5 К2О
слой почвы, см (с)
0-10 10-20 20-30 0-10 10-20 20-30 0-10 1 10-20 20-30 0-10 10-20 20-30
1 О (к) 275 265 199 163 110 77 7,68 6,87 4,89 33,6 21,4 13,3
К 331 321 257 178 120 94 7,13 6,58 5,27 30,6 21,2 13,5
П 308 296 245 180 117 91 6,35 5,88 5,08 29,6 18,4 9,4
2 О (к) 368 390 331 193 122 93 8,65 8,72 6,73 32,3 22,4 14,3
К 379 370 389 197 125 102 9,02 9,31 8,68 32,0 19,1 14,6
П 380 399 393 206 115 98 8,18 9,31 7,81 32,7 19,0 10,7
3 О (к) 281 258 189 167 122 97 5,31 4,18 3,97 29,9 16,3 11,9
К 263 291 211 168 125 85 4,64 3,85 3,15 25,1 17,7 10,3
П 218 208 191 174 101 77 4,27 3,16 1,93 26,7 17,5 9,8
Сред 1 305 294 234 174 115 87 7,05 6,44 5,08 31,2 20,3 12,1
нее 2 376 386 371 199 120 98 8,62 9,12 7,74 32,3 20,2 13,2
А 3 254 252 197 170 116 86 4,74 3,73 3,02 27,2 17,2 10,7
Сред О (к) 308 304 240 174 118 89 7,21 6,59 5,20 31,9 20,0 13,2
нее К 324 327 286 181 123 94 6,93 6,58 5,70 29,2 19,3 12,8
В П 302 301 276 187 111 89 6,26 6,12 4,94 29,7 18,3 10,0
Среднее С 311 310 266 181 117 90 6,80 6,43 5,28 30,5 19,2 12,0
нср05 А=26 А=27 А=43 А=14 А=12 А=14 А=0,6 А=0,2 А=1,2 А=3,5 А=1,2 А=1,3
В=20 В=23 В=28 В=7 В=16 В=9 В=0,5 В=0,5 В=0,6 В=2,6 В=1,2 В=1,1
АВ= АВ= АВ= АВ= АВ= АВ= АВ= АВ= АВ= АВ= АВ= АВ=
47 53 61 39 37 22 1,2 1,1 1,4 6,1 2,8 2,5
С-30 С-12 С-0,70; С-1,5
*А) вид пара: 1 - пар чистый (контроль); 2 - пар чистый + навоз; 3 - пар занятый (горох с овсом на зелёный корм) В) система обработки почвы: О - отвальная; К - комбинированная; П - поверхностная.
Таблица 2. Физико-химические свойства пахотного слоя почвы в начале четвертой ротации севооборота в зависимости от вида пара и системы обработки почвы (2015 г.)
рНКС1 ммоль/100 г в осн ммоль/100 г
А* В слои почвы, см (С) и генетические го ризонты
М В 0-10 10-20 20-30 0-10 10-20 20-30 0-10 10-20 20-30
(ММ) (ММ) (МВ) (МА) (М1М2) МВ) (МА) (М1М2) МВ)
1 О (к) 5,18 5,20 5,44 3,53 3,22 2,45 11,89 11,88 12,01
К 5,16 5,22 5,39 3,41 3,10 2,36 12,84 12,83 14,29
П 4,99 5,05 5,23 3,59 3,05 2,39 12,64 14,05 13,74
2 О (к) 5,27 5,20 5,27 3,38 3,40 2,67 13,39 13,72 12,09
К 5,27 5,16 5,49 3,03 2,74 2,20 13,79 14,53 14,14
П 5,01 5,00 5,22 3,57 3,11 2,60 14,07 13,54 15,32
3 О (к) 5,11 5,02 5,05 3,39 3,43 2,70 11,15 11,79 11,18
К 5,00 5,04 5,14 3,41 2,97 2,69 11,48 12,01 12,63
П 4,88 4,94 5,02 3,48 3,08 2,82 11,67 11,56 12,22
Среднее 1 5,11 5,16 5,35 3,51 3,12 2,40 12,46 12,93 13,35
А 2 5,18 5,12 5,33 3,33 3,08 2,49 13,75 13,93 13,85
3 5,00 5,00 5,04 3,43 3,16 2,74 11,43 11,79 12,01
Среднее О (к) 5,19 5,14 5,25 3,43 3,36 2,61 12,14 12,46 11,76
В К 5,14 5,14 5,34 3,28 2,94 2,42 12,70 13,12 13,68
П 4,96 5,00 5,16 3,55 3,08 2,60 12,79 13,05 13,76
Среднее С 5,10 5,09 5,25 3,42 3,12 2,54 12,55 12,88 13,07
нср05 А=0,20; В=0,06; С=0,04; А=0,19; В=0,13; С=0,15; А=0,72; В=0,47; С=0,28;
АВ=0,25; АС= 0,22; ВС= 0,10 АВ=0,27; АС= 0,35; ВС= 0,05 АВ=1,00; АС= 0,85; ВС= 1,10
*А) вид пара: 1 - пар чистый (контроль); 2 - пар чистый + навоз; 3 - пар занятый (горох с овсом на зелёный корм) В) система обработки почвы: О - отвальная; К - комбинированная; П - поверхностная.
В начале четвёртой ротации содержание обменного калия в почве вниз по профилю достоверно снижалось независимо вида пара и системы обработки. В среднем по опыту со 181 мг/кг почвы в верхнем 0-10 см слое до 117 мг/кг в слое 10-20 см и 90 мг/кг в подпахотном (НСР05=12 мг/кг). Такая же закономерность отмечена и по степени подвижности калия - 30,5, 19,2 и 12,0 мг/кг, соответственно (НСР05=1,5). В среднем по изучаемым системам обработки содержание обменного калия в слое 0-30 не отличалось 128-131 мг/кг при НСР05=11 мг/кг. Однако по величине этого показателя в верхнем слое 0-10 см установлено преимущество комбинированной и поверхностной обработки, в сравнении со вспашкой (181, 187 и 174 мг/кг, соответственно, НСР05=7 мг/кг). Исследования показали преимущество севооборота с внесением навоза в пару. Содержание К2О в слое 0-30 см было достоверно выше, чем в контроле без его использования - 140 и 126 мг/кг, соответственно (НСР05=11 мг/кг).
Таким образом, дифференциация почвы по содержанию обменного калия в слоях 0-10, 10-20 и 20-30 см происходит независимо от применяемых систем обработки почвы и вида пара с преимущественным накоплением этого элемента питания в слое 0-10 см по комбинированной поверхностной системе обработки почвы.
Снижение обменной кислотности почвы наблюдали со второй ротации севооборота [7]. В третьей ротации поверхностная система обработки в севообороте с занятым паром способствовала подкислению пахотного слоя почвы. Внесение навоза в пару сдерживало этот процесс, особенно при комбинированной обработке.
В начале четвертой ротации (табл. 2) уменьшение обменной кислотности, в сравнении с ежегодной вспашкой, в слое 0-30 см (5,19) наблюдали при длительной поверхностной обработке - 5,04, НСР05= 0,06. Показатель рНКС| в слое почвы 0-30 см на фоне чистого пара уменьшился на 0,18,
чистого пара с навозом - на 0,17 и занятого пара - на 0,11 единиц (НСР05=0,10). В слое почвы 0-10 см под-кисление составило 0,23, 10-20 см - 0,14, 20-30 см -0,09 единицы рНКС|.
Обменная кислотность имела сильную обратную корреляционную связь с гидролитической (г = -0,92). Последняя уменьшалась вниз по профилю почвы с 3,42 ммоль/100 г в верхнем горизонте на 0,30 и 0,88 ммоль/100 г, соответственно по слоям (НСР05=0,15). Такую картину отмечали по всем видам пара и системам обработки почвы. При внесении навоза достоверное снижение гидролитической кислотности, в сравнении с отвальной вспашкой (3,15 ммоль/100 г), наблюдали по комбинированной обработке - 2,46 ммоль/100 г (НСР05=0,27 ммоль/100 г). В севообороте с занятым паром она оставалась относительно высокой и не менялась в зависимости от обработки почвы - 3,02-3,17 ммоль/100 г.
Сумма обменных оснований в слое 0-30 см возросла, в сравнении с отвальной вспашкой (12,12 ммоль/100 г), при комбинированной и поверхностной обработке на 1,05 и 1,08 ммоль/100 г, соответственно (НСР05=0,47), в результате достоверного увеличения в подпахотном слое почвы. В пахотном горизонте величина этого показателя по обработкам не отличалась: 12,14-12,79 ммоль/100 г в слое 0-10 см и 13,05-13,12 ммоль/100 г в слое 10-20 см при НСР05=1,10 ммоль/100 г. В среднем сумма обменных оснований увеличивалась вниз по профилю почвы, в сравнении с верхним горизонтом (12,55 ммоль/100 г), на 0,33 и 0,52 ммоль/100 г, соответственно (НСР05= 0,28 ммоль/ 100 г). Одновременно в этом же направлении снижались обменная и гидролитическая кислотности.
Таблица 3. Содержание углерода гумусовых веществ в пахотном слое в зависимости от системы обработки почвы и вида пара (среднее за 20062008 гг.), %
Виды пара
Показатель пар чистый без навоза (контроль) пар чистый + навоз НСР05
система обработки почвы
О (к) К 1 П О (к) I К I П
с С°БЩ. СГ.К.+Ф.К. С- С Ф.К. 1,01 0,230 0,093 0,136 0,92 0,217 0,088 0,128 0,91 0,207 0,086 0,121 1,10 1,11 1,05 0,244 0,248 0,239 0,112 0,107 0,098 0,132 0,141 0,141 0,05 0,009 0,006 0,011
Таблица 4. Продуктивность севооборотов в зависимости от вида пара и системы обработки, тыс. зерн. ед. /га
Вид пара (А) Система обработки (В)* Ротация севооборота Среднее Среднее по обработке
первая вторая третья
Чистый (к) О 3,33 3,25 2,76 3,11 3,32
К 3,54 3,39 2,90 3,28 3,42
П 3,55 3,23 2,82 3,20 3,35
Чистый + О 4,08 3,58 3,08 3,58 —
навоз К 4,10 3,87 3,18 3,71
П 4,09 3,64 3,08 3,60
Занятый О 3,90 3,05 2,86 3,27
К 3,82 3,10 2,94 3,29
П 3,88 3,00 2,83 3,24
НСР05 А-0,15 А-0,15 А-0,14 — —
В-0,18 В-0,14 В-0,11
АВ-0,28 АВ-0,25 АВ-0,26
*О - отвальная (контроль); К - комбинированная; П - поверхностная.
Определение содержания углерода гумуса и его состава в пахотном слое почвы показало, что поверхностная обработка дерново-подзолистой почвы, приводит к устройчивому снижению его запасов в пахотном слое (0-20 см), в сравнении с отвальной. В севообороте с чистым паром разница между этими вариантами составила 0,1%, с внесением навоза в пару - 0,05% при НСР05 = 0,05% (табл. 3). При этом утрачивается наиболее ценная и стабильная часть гумуса - гуминовые кислоты. Очевидно, что деградации подвергается нижняя прослойка пахотного горизонта, куда затруднено поступление органического вещества и воздуха. Внесение навоза снижает негативное влияние поверхностной обработки.
Продуктивность севооборотов в наших исследованиях не зависела от системы обработки почвы (табл. 4). В первой ротации она составляла 3,77-3,84тыс. зерн. ед./га, во второй - 3,29-3,45, в третьей - 2,90-3,01 тыс. зерн. ед./га, несмотря на дифференциацию пахотного слоя при поверхностной и комбинированной обработке с первой ротации. В острозасушливом 2010 г. (третья ротация), в первый и последний раз за годы исследований, поверхностная
система обработки обеспечила достоверное повышение урожайности озимой ржи до 3,19 т/га, в сравнении с отвальной (2,82 т/га).
В целом за годы исследований при комбинированной системе обработки наблюдали тенденцию к повышению продуктивности севооборотов, по сравнению с отвальной вспашкой, при поверхностной она находилась на уровне вспашки.
Выводы. Длительное проведение поверхностного рыхления в системе зяблевой обработки почвы формирует пахотный слой с верхним расположением плодородного горизонта. В слое 10-20 см отмечено снижение содержания обменного калия, степени подвижности фосфора и калия, содержания водопрочных агрегатов, биологической и нитрификационной активности почвы, а также содержания гумусовых веществ.
Формирующаяся дифференциация пахотного слоя почвы с верхним расположением более плодородного слоя не привела к уменьшению продуктивности севооборотов.
Ежегодную вспашку на глубину пахотного слоя почвы можно заменить комбинированной или поверхностной системами основной обработки почвы. Более близкие к оптимальным физико-химические и агрохимические показатели плодородия отмечены при комбинированной системе обработки.
Эффективное применение поверхностной системы обработки предполагает глубокую заделку навоза в чистом пару, внесение минеральных удобрений на планируемую урожайность, соломы всех зерновых культур и клеверосеяние.
Литература.
1. Владыкина Н.И. Влияние различных удобрительных материалов и систем обработки дерново-подзолистой среднесмытой почвы на показатели плодородия //Достижения науки и техники АПК. 2013. № 10. С. 10-13
2. Сдобников С.С. Новое в теории и практике обработки почвы // Земледелие. 2000. № 2. С. 4-7
3. Сдобников С.С. Результаты исследований по обработке и воспроизводству плодородия почв//Земледелие на рубеже XXI века, сборник докладов Международной научной конференции. М.: Изд-во МСХ, 2003. С. 271-277
4. Борин А.А. Обработка почвы под зерновые в севообороте // Земледелие. 2003. № 4. С. 14-15
5. Холзаков В.М. Повышение продуктивности дерново-подзолистых почв в Нечерноземной зоне: монография. Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2006. С. 245-266
6. Состояние почвы и урожайность культур при разных системах основной обработки / Л.Н. Скипин, Н.В. Перфильев, Е.В. Захарова, Е.В. Гаевая//Плодородие. 2014. № 4. С. 24-26
7. Владыкина Н.И. Влияние вида пара на изменение агрохимических показателей плодородия и продуктивность севооборота в длительном опыте // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015. № 5 (48). С. 62-67
CHANGE OF FERTILITY INDICATORS AND PRODUCTIVITY OF SOD-PODZOL SOILS WITH DIFFERENT SYSTEMS OF CULTIVATION
N.A. Pegova, N.I. Vladykina
Udmurt Research Institute of Agriculture, ul. Lenina, 1, s. Pervomayskiy, 427007, Russian Federation
Summary. The aim of the researches was to study the fertility indicators of arable and sub-arable soil layers, as well as productivity of crop rotation depending on the prolonged use of tillage systems in crop rotations with different types of fallow. The experiments were carried out in the stationary test (1986-2012) at the premises of Udmurt Agricultural Research Institute. Three types of fallow (bare, seeded), three tillage systems (moldboard, combination, surface) and three soil layers (0-10 cm, 10-20 cm and 20-30 m) were the objects of the study. Bare fallow without manure and moldboard plowing to the depth of arable layer were used as control variants. In the first rotation of crop rotation the differentiation of arable layer at the surface tillage was revealed. The topsoil 0-10 cm had close to the optimum values of the content of water-stable aggregates (52.0%), biological activity (11.8%), nitrification capacity (108 mg/kg), the degree of phosphorus mobility (15.7 mg/kg), the degree of potassium mobility (27.8 mg/kg), the content of exchange potassium (216 mg/kg). These values for the lower layer are 40.2%, 9.7%, 94 mg/kg, 14.3 mg/kg, 22.6 mg/kg, 184 mg/kg, respectively. In the fallow field of the fourth rotation the differentiation of arable layer in fertility was observed at all cultivation systems. The forming differentiation of arable layer of sod-podzol soil with top fertile layer did not lead to a decrease in crop rotation productivity regardless of tillage type. There is no need of an annual moldboard plowing at the depth of arable layer. The combined tillage system is possible in the rotation with different fallow types. The surface system could be used in the rotation with manure application in the bare fallow, use of straw of all cereal crops and sowing of clover. Key words: types of fallow, tillage systems, agrochemical, physicochemical, biological properties, water stability of structural aggregates, differentiation, productivity.
Author Details: N.A. Pegova, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: ugniish-nauka@yandex.ru) N.I. Vladykina, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow.
For citation: Pegova N.A., Vladykina N.I. Change of Fertility Indicators and Productivity of Sod-Podzol Soils with Different Systems of Cultivation. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. V.30. No. 6. Pp. 72-76 (in Russ.).
