CC BY
16
УДК 631.51
АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ В ПЕРИОД ВЕГЕТАЦИИ КУКУРУЗЫ
ТУРУСОВ В.И.,
академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук, директор научно-исследовательского института сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы имени В.В. Докучаева.
ГАРМАШОВ В.М.,
кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий отделом адаптивно-ландшафтного земледелия. КОРНИЛОВ ИМ.,
кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела адаптивно-ландшафтного земледелия.
НУЖНАЯ НА.,
кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник отдела адаптивно-ландшафтного земледелия.
КРЯЧКОВА МП.,
младший научный сотрудник отдела адаптивно-ландшафтного земледелия. ГОВОРОВ В.Н.,
младший научный сотрудник; е-mail: niish1c@mail.ru.
Реферат. В статье представлены результаты изменения плотности сложения, водного режима чернозема обыкновенного, как от приема подготовки почвы непосредственно под культуру, так и от всей системы обработки почвы в севообороте. В среднем, содержание доступной влаги в период всходов кукурузы на зерно в верхнем слое почвы составило по системе отвальной обработки почвы в севообороте и непосредственно под кукурузу на 20-22 см и 25-27 см, соответственно, 12,2 и 10,2 мм продуктивной влаги, по нулевой - 6,1 мм, что на 50,0 % меньше, а в метровом слое почвы, соответственно, на 7,2 % меньше, чем на контроле. В период весенне-летней вегетации культуры существенных различий в содержании доступной влаги в почве на фоне отвальной и нулевой систем обработок почвы не наблюдалось. Разница по содержанию доступной влаги метрового слоя почвы не превышала 2,2 мм. При анализе плотности сложения почвы установлено, что приемы основной обработки почвы под кукурузу на зерно существенно не влияли на этот показатель и находились в оптимальных пределах для возделывания этой культуры, изменяясь в течение вегетации в сторону увеличения от всходов к уборке. Применение технологии No Till под пропашную культуру в значительной степени (в 3,5-3,7 раза) снижало уровень урожайности кукурузы на зерно по отношению к отвальным обработкам почвы.
Ключевые слова: кукуруза, водный режим, плотность, твердость, обработка, залежь.
AGROPHYSICAL PROPERTIES OF SOIL IN DEPENDENCE FROM MAIN PROCESSING IN THE VEGETATION OF CORN
TURUSOV V.I.,
аcademician of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Agricultural Sciences, Director
of the Scientific Research Institute of Agriculture of the Central Black Earth Zone named after V.V. Dokuchaev.
GARMASHOV V.M.,
сandidate of Agricultural Sciences, Head of the Department of Adaptive Landscape Agriculture. KORNILOV I.M.,
сandidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher of the Department of Adaptive Landscape Agriculture. NUZHNAYA N.A.,
сandidate of Agricultural Sciences, Leading Researcher of the Department of Adaptive Landscape Agriculture. KRYACHKOVA MP.,
junior researcher of the department of adaptive-landscape agriculture.
GOVOROV V.N.,
junior researcher Scientific Research Institute of Agriculture of the Central Black Earth Zone named after V.V. Dokuchaev, the Stone Steppe; e-mail: niish1c@mail.ru.
Essay. In clause results of change of density of addition, a water mode of chernozem ordinary as from reception of preparation of ground directly under culture, and from all system of processing of ground in a crop rotation are submitted. On the average the maintenance(contents) of an accessible moisture during shoots of corn in the top layer of ground has made on system processings of ground in a crop rotation and is direct under corn on 20-22 sm and 25-27 sm, accordingly, 12,2 and 10,2 mm of a productive moisture, on zero - 6,1 mm, that on 50,0 % are less, and in a meter layer of ground, accordingly, on 7,2 % it is less, than on the control. During spring-and-summer vegetation of culture of essential distinctions in the maintenance of an accessible moisture in ground on a background plowing and zero systems of processing of ground it was not observed. The difference under the maintenance of an accessible moisture of a meter layer of ground did not exceed 2,2 mm. At the analysis of density of addition of ground it is established, that receptions of the basic processing of ground under corn on a grain essentially did not influence this parameter and were in optimum limits for cultivation of this culture, changing during vegetation aside increases from shoots to cleaning. Application of technology No Till under пропашную culture substantially (in 3,5-3,7 times) reduced a level of productivity of corn on a grain in relation to отвальным to processings of ground.
Key words. Corn, a water mode, density, processing, a deposit.
Введение. При глубокой вспашке под озимую пшеницу, по сравнению с другими способами обработки, улучшался водно-воздушный режим почвы, уменьшалась ее плотность и создавались более благоприятные условия для формирования мощной и глубоко проникающей корневой системы растений [1. - С. 28-30]. Аналогичные результаты получены в исследованиях [2. - С 31-33; 3. - С. 3638]. По данным результатов исследований авторов [4. - С. 27-28] приемы обработки почвы не оказали достоверного влияния на плотность сложения почвы. Вопрос о применении минимальных обработок почвы в земледелии России до сих пор остается дискуссионным. Происходит это потому, что изучение минимальной обработки почвы в научно-исследовательских институтах проводилось и проводится как бы в двух принципиально разных направлениях: как способа обработки почвы под отдельные культуры и как системы обработки почвы в севооборотах [5. - С. 20-22].
В связи с тем, что по способам обработки почвы имеются противоречивые данные практически по всем параметрам и по всем зонам страны, необходимо дальнейшее их изучение, или разработка новых приемов обработки.
В нашем институте проведены глубокие и емкие изучения приемов и способов обработки почвы в различных видах севооборотов, но в основном изучались глубокая и нормальная глубины основной обработки почвы. В настоящее время, в связи с ростом научно-технического прогресса, химизацией сельскохозяйственного производства, а также значительного удорожания энергоносителей определяет более высокую востребованность минимализации обработки почвы. Переход на ландшафтные принципы ведения земледелия также требует усиления адресности и более дифференцированного подхода в выборе способов и сис-
тем обработки почвы. Все это требует расширения и углубления исследований в поиске наиболее оптимальных способов и систем обработки почвы в современном земледелии региона.
Материал и методика. Полевые исследования проводились в стационарном опыте ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева» в 2016-2018 гг. Почва опытного участка - чернозем обыкновенный среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый с благоприятными физико-химическими и агрохимическими показателями. Содержание гумуса (по Тюрину в модификации В.Н. Симакова, ГОСТ 2613-91) - 7,1 %, общего азота (по Гинзбургу) - 0,36 %, общего фосфора (по Гинзбургу и Щегловой) - 0,33 %, общего калия (по Ожигову) - 1,87 %, азота гидролизуемого (по Тюрину и Кононовой) - 63,3 мг/кг почвы, сумма поглощенных оснований (ГОСТ 27821-88) - 68,7 мг/кг почвы, рН солевой вытяжки - 7,14 %, гидролитическая кислотность -0,70 мг-экв/100 г почвы.
Схема стационарного опыта включала следующие варианты обработки почвы: 1) вспашка на глубину 20-22 см; 2) вспашка на глубину 25-27 см; 3) безотвальная обработка почвы на глубину 14-16 см; 4) поверхностная обработка на 6-8 см; 5) нулевая обработка почвы по технологии ^-ТШ; 6) косимая залежь.
Результаты исследования. В начальный период развития кукурузы на зерно (фаза всходов) в верхнем десятисантиметровом слое почвы влажность почвы на фоне различных систем обработки почвы составила 6,1-12,2 мм продуктивной влаги. С максимальным значением на варианте с отвальной обработкой и минимальной величиной по варианту с нулевой обработкой, а на косимой залежи в этот период влажность этого горизонта составила 11,0 мм продуктивной влаги (таблица 1).
Таблица 1 - Влажность почвы в период вегетации кукурузы на зерно (средняя за 2016 - 2018 гг.), мм продуктивной влаги_
Обработка почвы Слой почвы Фаза развития культуры
всходы выметывание метелки созревание*
Вспашка на 2022см 0-10 12,2 10,4 9,5
0-20 25,4 21,0 19,6
0-100 155,8 125,5 97,7
Вспашка на 2527см 0-10 10,2 7,9 10,5
0-20 24,6 18,9 22,3
0-100 149,4 119,0 97,7
Чизелевание на 14-16 см 0-10 9,0 8,5 9,8
0-20 21,1 17,0 20,0
0-100 142,8 116,0 76,1
Поверхностная на 6-8 см 0-10 10,8 9,4 10,9
0-20 22,9 18,1 21,8
0-100 158,9 118,9 95,8
Нулевая (No Till) 0-10 6,1 6,7 10,1
0-20 15,8 14,2 20,7
0-100 144,6 123,3 108,0
Залежь (косимая на сено) 0-10 11,0 10,1 5,2
0-20 22,4 20,7 10,1
0-100 142,8 108,0 42,6
НСР05 0-10 2,24 2,60 2,60
0-20 4,01 5,32 3,38
0-100 9,15 18,53 9,81
Примечание *- перед уборкой культуры исследования проведены за два года
В слое почвы 0-100 см в этой фазе развития культуры максимальным показатель влажности был установлен также на варианте с отвальной системой обработки почвы в севообороте и составил 155,8 мм продуктивной влаги. Вариация между вариантами с различной обработкой почвы составила от - 13,0 мм (по чизельной обработке на 14-16 см) до + 3,1 мм (по поверхностной), при значениях этого показателя на залежи - 142,8 мм. Используя классификацию Вадюниной А.Ф. и Корчагиной З. А. [6. - С. 151], при анализе продуктивной влаги можно сказать, что в 0-20 см слое почвы запасы влаги на всех вариантах основной обработки почвы были удовлетворительными, а по технологии No Till - неудовлетворительные (15,8 мм), в метровом горизонте - хорошие (139,1-158,9 мм продуктивной влаги).
В средине вегетации (фаза выметывания метелки) культуры запасы влаги слоя почвы 0-20 см составили на фоне систем обработки почвы 14,221,0 мм. Согласно классификации лишь по отвальной системе обработки и по косимой залежи они были удовлетворительными, а по остальным вариантам - неудовлетворительными (менее 20 мм). В метровом слое почвы в этот период развития кукурузы вариация между вариантами с различной обработкой почвы относительно контроля была несущественной и находилась в пределах ошибки опыта (НСР05 = 18,53).
Перед уборкой кукурузы на зерно (два года исследований) максимальное количество влаги в метровом слое почвы отмечено по технологии No Till (108,0 мм продуктивной влаги), что на 10,5 %
выше по сравнению с отвальной системой обработки почвы в севообороте (97,7 мм). Однако следует отметить, что это в значительной степени связано с более низкой продуктивностью культуры на вариантах без обработки, а значит и меньшим ее потреблением на формирование урожайности. По классификации Вадюниной и Корчагиной запасы продуктивной влаги перед уборкой кукурузы на зерно были удовлетворительными на всех вариантах систем обработок почвы, а на залежи очень плохие, что возможно связано с осветлением поверхности делянок при уборке травы на сено и с увеличением испаряемости с уплотненной почвы.
По косимой залежи расход продуктивной влаги на формирование урожайности травы был максимальным и составил 70,2 % начальных ее запасов в почве, а минимальным на технологии No Till - 25,3 %, в то время как отвальные обработки в севообороте на 20-22 и 25-27 см расходовали, соответственно, 37,3 и 34,7 %, что было примерно одинаково (39,7 %) с вариантами с поверхностной обработкой.
Одной из важнейших базовых характеристик почв, определяющих многие агрофизические свойства, является плотность сложения. Плотность сложения определяет водный, воздушный режимы и теплообмен в почве, характеризует структурно-агрегатный состав, соотношение твердой фазы и пустот и т.д. Величина плотности сложения чутко реагирует на интенсивность антропогенного воздействия на почву.
Исследования показали, что плотность сложения почвы в начальный период развития растений кукурузы в слое почвы 0-40 см незначительно изменялась в зависимости от систем обработки почвы и составила 1,00-1,04 г/см3 (таблица 2). Вариация относительно контроля была несущественной от -0,02 г/см3 (по поверхностной обработке) до + 0,02 г/см3 (по технологии No Till). Следует сказать, что, несмотря на существенные различия между контролем и некоторыми вариантами, почва в верхнем горизонте (0-10 см) по плотности сложения была оптимальной для получения дружных всходов кукурузы, как и в остальных изучаемых слоях. К фазе выметывания метелки почва незначительно уплотняется и на фоне различных систем основной обработки плотность сложения в этот период составила в слое почвы 0-20 см 0,98-1,12 г/см3 с минимальными показателями на варианте с глубокой вспашкой под культуру. И в горизонте почвы 0-40 см отмечена аналогичная закономерность, когда к средине вегетации кукурузы на зерно на фоне глубокой отвальной обработки (до 27 см) установлена минимальная плотность сложения (1,04 г/см3). Изменения относительно контроля между вариантами с различной обработкой были незначительными, от
- 0,06 г/см3 (по поверхностной обработке) до + 0,03 г/см3 (по чизельной обработке), но параметры плотности не выходили за пределы критических для возделывания данной культуры.
Перед уборкой кукурузы на зерно в слое почвы 0-20 см плотность сложения в зависимости от способов обработки составила 0,99 -1,05 г/см3, с наименьшими показателями на варианте с технологией No Till. Однако разница по отношению к контрольному варианту (отвальная обработка под все культуры севооборота на 20-22 см) была несущественной (НСР 05 = 0,06).
Аналогичные результаты исследований получены и в горизонте почвы 0-40 см, когда отвальная обработка имела однозначные показатели с нулевой и поверхностной обработками, а по чизельной
- отмечено достоверное снижение плотности сло-
жения (на 0,08 г/см3) по сравнению с контролем. Но при этом надо отметить, что во все фазы развития ни на одном варианте этот показатель не превышал критических значений для возделывания культуры (1,3 г/см3).
На обыкновенных черноземах при наличии сравнительно большого количества органического вещества колебания в изменении объемной массы почвы в большинстве случаев незначительны, но значительно меняются показатели твердости. Почвы с почти нейтральной реакцией при высыхании становятся твердыми или очень твердыми. Они создают большое сопротивление растущим корням растений, что приводит к ухудшению условий питания и снижению урожая.
Согласно классификации Зезюкова [7. - С. 104111] оптимальная твердость для возделывания зерновых культур составляет 5-25 кг/см2, а выше этого показателя она считается неблагоприятной для большинства сельскохозяйственных культур. Средние значения величин твердости почвы (таблица 3) показывают, что этот показатель в фазе всходов кукурузы на зерно на вариантах с уменьшением глубины обработки (поверхностная и нулевая) возрастает в слое почвы 0-5 см по сравнению с контролем, соответственно, на 3,8 и 10,7 кг/см2 или на 57,5 и 162,1 %.
Аналогичные результаты получены и для остальных горизонтов почвы, когда превышение твердости почвы в этот период развития растений над контролем было математически доказуемым. И в целом по горизонту 0-25 см увеличение твердости почвы по отношению к контрольному варианту составило по поверхностной обработке 6,9 кг/см2, а по технологии No Till - 9,6 кг/см2 (НСР05 = 2,93). При этом следует отметить, что наиболее высокие показатели твердости почвы были на варианте с косимой залежью и составляли 16,7-31,0 кг/см2. Твердость почвы, увеличиваясь от верхнего горизонта к нижним, на всех вариантах обработки не превышает критических показателей для данной культуры.
Таблица 2 - Плотность сложения почвы в зависимости от основной обработки почвы в период вегетации кукурузы на зерно ( средняя за 2016 - 2018 гг.), г /м3_
Обработка Слой почвы Фаза развития культуры
всходы выметывание метелки созревание*
Вспашка на 20-22см 0-20 0,97 1,04 1,04
0-40 1,02 1,07 1,11
Вспашка на 25-27см 0-20 1,02 0,98 1,05
0-40 1,02 1,04 1,09
Чизелевание на 14-16 см 0-20 1,03 1,12 1,01
0-40 1,03 1,10 1,03
Поверхностная на 6-8 см 0-20 0,95 0,97 1,01
0-40 1,00 1,01 1,08
Нулевая (No Till) 0-20 1,05 1,09 0,99
0-40 1,04 1,07 1,07
Залежь (косимая) 0-20 0,94 0,94 0,95
0-40 0,98 0,97 0,99
НСР05 0-20 0,04 0,08 0,06
0-40 0,04 0,05 0,07
Примечание *- перед уборкой культуры исследования проведены за два года
Таблица 3 - Твердость почвы в период вегетации кукурузы на зерно (средняя за 2016 - 2018 гг.), кг/см2
Обработка Слой почвы Фаза развития
всходы выброс метелки созревание*
Отвальная на 20-20см 0-5 6,6 9,2 8,2
5-10 9,4 12,9 16,8
10-15 12,7 18,1 18,3
15-20 14,6 21,3 26,7
20-25 15,4 23,2 19,9
0-25 11,7 16,9 20,1
Отвальная на 25-27 см 0-5 6,8 7,6 6,9
5-10 10,3 14,6 11,9
10-15 12,4 17,0 16,7
15-20 12,4 19,8 19,8
20-25 14,1 21,4 20,1
0-25 11,2 16,1 15,3
Чизелевание на 14-16 см 0-5 6,0 5,9 6,0
5-10 9,4 11,5 12,5
10-15 13,5 14,9 18,4
15-20 14,2 18,0 21,0
20-25 15,6 19,8 21,8
0-25 11,9 14,3 16,7
Поверхностная на 6-8 см 0-5 10,4 7,9 7,2
5-10 15,6 17,9 11,8
10-15 19,1 23,1 20,3
15-20 23,4 26,4 23,0
20-25 23,8 29,1 26,1
0-25 18,6 21,5 17,4
Нулевая (No Till) 0-5 17,3 14,7 10,6
5-10 20,3 18,7 11,4
10-15 21,4 20,3 17,0
15-20 23,2 21,4 16,1
20-25 23,5 22,0 17,4
0-25 21,3 19,9 14,3
Залежь 0-5 16,7 18,7 13,3
5-10 21,5 25,2 15,5
10-15 24,7 28,5 20,0
15-20 27,7 32,2 20,3
20-25 31,0 31,8 25,5
0-25 24,1 27,3 17,7
НСР05 0-5 3,17 5,09 2,80
5-10 3,16 6,78 4,97
10-15 3,24 7,64 6,51
15-20 3,58 7,89 7,64
20-25 4,15 8,09 8,17
0-25 2,93 6,38 5,37
Примечание * - результаты исследований двух лет
К средине вегетации отмечена та же тенденция, когда по нулевой обработке в горизонте 0-25 см превышение твердости над отвальной обработкой составило 3,0 кг/см2, а по поверхностной - 4,6 кг/см2, или в процентном отношении, соответственно, 15,3 и 27,2 %. В этот срок наблюдений по косимой залежи так же твердость почвы по сравнению с другими вариантами была наиболее высокой и составила 18,7-31,8 кг/см2.
Перед уборкой кукурузы определенных закономерностей по влиянию способов обработки
почвы на ее твердость не установлено, что в значительной степени связано с развитием корневой системы растений, которая, развиваясь, разуплотняет верхние слои почвы. В целом за вегетацию твердость почвы не выходила за пределы допустимых параметров при возделывании культуры.
За весь период вегетации твердость почвы на различных обработках отличалась незначительно как в верхней 0-15 см, так и в нижней (15-25 см) частях пахотного слоя.
Выводы. Анализ результатов исследований урожайности кукурузы показал, что уменьшение интенсивности обработки на вариантах с поверхностной обработкой приводит к снижению уровня урожайности в среднем за 2 года на 9,3 ц/га по отношению к глубокой обработке или на 14,5 %, а по сравнению с контролем (отвальная обработка на 20-22 см) - 7,6 ц/га или на 12,2 %. Аналогичная закономерность установлена и для безотвальной обработки, когда уменьшение глубины обрабатываемого слоя привело к снижению уровня урожайности кукурузы на зерно по сравнению с отвальными обработками (на 20-22 и 25- 27 см), соответственно, на 8,8 и 11,2 %.
Применение технологии No Till под кукурузу на зерно уменьшало урожайность по отношению к контролю в 3,7 раза, а в сравнении с глубокой обработкой (принятой в зоне под пропашные культуры) в 3,8 раза. Применение минеральных удобрений под культуру в дозе N60P60K60 на фоне всех обработок почвы повышало уровень урожайности на 3,4-6,6 ц/га с минимальным эффектом на вариантах без обработки почвы.
Таким образом, применение различных обработок под кукурузу на зерно существенно не влияло на агрофизические и воднофизические свойства почвы, но в значительной степени снижало уровень урожайности на вариантах с применением технологии No Till.
Список использованных источников
1. Керимов Я.Г. Эффективность основной и предпосевной обработок почвы при возделывании озимой пшеницы // Земледелие. - 2011. - № 7. - С. 28-30.
2. Заболотских В.В., Власенко Н.Г. Влияние обработки почвы на урожайность гороха в условиях засушливой степи Северного Казахстана // Земледелие. - 2012. - № 6. - С. 31-33.
3. Смуров С.И., Дубенцев Е.В., Агафонов Г.С.Эффективность элементов технологии возделывания сои в Белгородской области // Земледелие. - 2011. - № 7. - С. 36-38.
4. Парахин Н.В., Мельник А.Ф., Золотухин А.И. Влияние приемов агротехники на свойство почвы, продуктивность и качество зерна озимой пшеницы // Земледелие. - 2011. - № 5. - С. 27-28.
5. Черкасов Г.Н., Пыхтин И.Г. Комбинированные системы обработки наиболее эффективны и обоснованны // Земледелие. - 2006. - № 6. - С. 20-22.
6. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. - М.: Агропром-издат, 1986. - С. 151.
7. Зезюков Н.И., Дедов А.В. Накопление и разложение негумифицированных растительных остатков основных культур // Воспроизводство плодородия черноземов в Центрально-Черноземной зоне. - Воронеж, 1992. - С. 104-111.
List of sources used
1. Kerimov Ya.G. Efficiency of the main and presowing soil treatments in the cultivation of winter wheat // Agriculture. - 2011. - No. 7. - P. 28-30.
2. Zabolotskikh V.V., Vlasenko N.G. Influence of soil cultivation on the yield of peas in conditions of arid steppe of Northern Kazakhstan // Agriculture. - 2012. - No. 6. - P. 31-33.
3. Smurov S.I., Dubentsev E.V., Agafonov G.S. Efficiency of elements of soybean cultivation technology in the Belgorod region // Agriculture. - 2011. - No. 7. - P. 36-38.
4. Parakhin N.V., Melnik A.F., Zolotukhin A.I. The Influence of Agricultural Techniques on the Soil Property, Productivity and Quality of Winter Wheat Grain // Crop Agriculture. - 2011. - No. 5. - P. 27-28.
5. Cherkasov G.N., Pykhtin I.G. Combined processing systems are most effective and reasonable // Agriculture. - 2006. - No. 6. - P. 20-22.
6. Vadjunina A.F., Korchagina Z.A. Methods for studying the physical properties of soils. - Moscow: Agropromizdat, 1986. - P. 151.
7. Zyukov N.I., Dedov A.V. Accumulation and decomposition of unhumified plant remains of major crops // Reproduction of fertility of chernozems in the Central Chernozem zone. - Voronezh, 1992. - P. 104-111.
