CC BY
49
155М 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (155-156), 2013
ДИНАМИКА СТРУКТУРЫ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ПРИМЕНЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТЕ С МАСЛИЧНЫМИ КУЛЬТУРАМИ
А.С. Бушнев,
кандидат сельскохозяйственных наук Н.М. Тишков,
доктор сельскохозяйственных наук
ГНУ ВНИИМК Россельхозакадемии Россия, 350038, г. Краснодар, ул. Филатова, д. 17, Тел. (861)275-85-03, факс (861)254-27-80 E-mail: vniimk-agro@mail.ru
В 1971-2011 гг. в стационарном опыте ВНИИМК в четырех ротациях десятипольного зернопропашного севооборота изучались системы основной обработки почвы (интенсивная, разноглубинная, минимальная и поверхностная) в севообороте с масличными культурами (подсолнечник, клещевина, соя, рапс озимый и яровой). Длительное применение минимальной и поверхностной обработок под масличные культуры вместо ежегодной вспашки не приводило к ухудшению структуры почвы и способствовало некоторому уменьшению содержания илистой фракции в верхнем (0-10 см) слое. Распыление чернозема выщелоченного в результате механических обработок происходит до определенного предела. Если обработка почвы проводится своевременно, в состоянии оптимальной влажности, то содержание пылеватых частиц не увеличивается более чем на 8-10 % от общей массы даже при длительной замене вспашки минимальной и поверхностной обработками. В результате замены вспашки
лущением в системе севооборота отмечалась тенденция к возрастанию водопрочности агрегатов нижних слоев пахотного слоя почвы.
A.S. Bushnev, N.M. Tishkov. The structure dynamics of leached chernozem under long-term application of different systems of primary tillage in oil crops rotation.
In 1971-2011, the systems of primary tillage (intensive, plowing on different depth, minimum and surface) in oil crops rotation (sunflower, castor, soybean, winter and spring rapeseed) were studied in a VNIIMK stationary experiment in 4 rotations of ten-field grain-tilled crop rotation. Long-term application of minimum and surface tillage for oil crops instead of annual plowing didn’t result in deterioration of soil structure and contributed to some content decrease of clay fraction in the upper layer (0-10 cm). Dispersion of leached chernozem as a result of mechanic tillage is taking place only to a certain limit. If tillage is carried out on time in the conditions of optimum moisture then the content of silt doesn’t exceed 8-10 % from overall mass even under the long-term replacement of minimum and surface plowing with the tillage. The tendency toward increase of water stability of lower layers structure of plowing layer was observed as a result of replacement of plowing with shallow plowing in crop rotation system.
Ключевые слова: агрофизические свойства почвы, структура почвы, агрегатный состав, основная обработка почвы, стационарный опыт, севооборот, масличные культуры
УДК 631.153.3:633.85:631.51
В настоящее время, на фоне повсеместной деградации почв, большие резервы в восстановлении структуры черноземов играют системы земледелия, способные обеспечить накопление в почве органического вещества, которое оказывает наибольшее оструктуривающее действие. Немаловажная роль в регулировании агрофизических свойств почвы отведена системам основной обработки. Современная теория обработки строится на обоснованном согласовании агрофизических свойств почвы и предъявляемых к ним требований культурных растений.
При длительном сельскохозяйственном использовании почвы ее гранулометрический и минералогический состав не претерпевает существенных изменений и
не требует воспроизводства, за исключением защищенных грунтов или небольших площадей земель, где его можно изменять в ту или иную сторону, добавляя песок или глину [2]. Сохранение оптимальной почвенной структуры является существенным для непрерывного функционирования почв и агроэкосистем в целом.
Под структурой почвы понимают совокупность отдельностей, или агрегатов, различных по величине, форме, прочности и связности. Структурная отдельность, или агрегат, представляет собой совокупность первичных почвенных частиц, соединенных друг с другом в результате коагуляции коллоидов, склеивания, слипания. Способность почвы распадаться на структурные отдельности, или агрегаты, называют структурностью почвы. Различают два понятия структуры почвы: морфологическое и агрономическое. Агрономически ценной является только такая структура, которая обеспечивает плодородие почвы. В настоящее время почвенную структуру по размерам агрегатов подразделяют следующим образом [8]:
1. Глыбистая структура (агрегаты > 10 мм).
2. Комковато-зернистая структура, или макроструктура (агрегаты 10-0,25 мм).
3. Микроструктура (агрегаты < 0,25 мм).
П.А. Костычевым было предложено
классифицировать структуру почвы на водопрочную (агрономически ценную) и неводопрочную. Позднее, развивая это положение, В.Р. Вильямс предложил различать два свойства почвенных агрегатов: связность (способность агрегата противостоять механической силе воздействия) и прочность (способность агрегата длительно противостоять размывающему действию воды). Связность почвы зависит от количества иловатых и, особенно, коллоидальных частиц, а прочность только от качества перегноя (Приводится по: А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина, 1961).
С агрономической точки зрения особый интерес представляют мелкокомковатая и зернистая структуры с размером частиц 0,25-10 мм. Агрономически цен-
ной считается водопрочная структура, создание которой и является задачей агротехнических приемов и мероприятий, направленных на оструктуривание почвы.
Однако А.Д. Воронин [13] отмечает, что, за исключением незначительного увеличения объема очень крупных пор, физические свойства практически не меняются с изменением размера агрегатов крупнее 5 мм, а сами агрегаты характеризуются незначительной прочностью и слабой водоустойчивостью. Поэтому целесообразно принять за агрономически ценные агрегаты с размерами от 5 до 0,25 мм. При этом их более равномерная упаковка при вспашке приводит к созданию пахотного горизонта с оптимальной структурой порового пространства, сочетающей сравнительно крупные межагре-гатные поры, по которым происходит фильтрация воды в почву и совершается газообмен, со значительным объемом средних по размерам пор, в основном удерживающих и проводящих почвенную влагу.
Механическая прочность агрегатов и их водоустойчивость способствуют сохранению этого соотношения пор во времени под воздействием погодных условий и сельскохозяйственного использования. Н.А. Качинский [16] обратил внимание на то, что при оценке оптимальных размеров агрегатов не может быть каких-либо единых для всех почвенно-климатических зон размеров. Чем увлажненней зона, тем крупнее должны быть оптимальные размеры агрегатов, чтобы создать более крупные поры и обеспечить лучшую водо- и воздухопроницаемость, а для заболоченных территорий - и водоотдачу. Наоборот, в засушливых и сухих зонах, где надо сохранить влагу и где аэрация в избытке, оптимальные размеры агрегатов могут приближаться к размеру песчаных зерен. Однако здесь может проявляться другой ограничивающий фактор - дефляция пахотного слоя. По мнению В.А. Францес-сона (1963) (Приводится по: Н.А.
Качинский, 1965), на черноземных почвах только агрегаты крупнее 2 мм могут служить эффективным защитным, противо-эрозионным слоем. Менее эффективна роль агрегатов размером 2-1 мм и совсем незначительна у агрегатов менее 0,5 мм, так как последние для условий черноземных почв сравнительно легко переносятся ветром.
Агрофизические показатели почвы важны не сами по себе, а как основа создания оптимальных условий водновоздушного, теплового и питательного режимов для роста и развития растений. Кроме того, важнейшей особенностью этих показателей, за исключением гранулометрического и минералогического составов, является их динамичность в течение вегетационного периода.
Е.В. Шеин [33] отмечает, что главное предназначение структуры - обеспечивать высокую продуктивность почвы, а анализ водоустойчивости необходим для оценки и прогноза устойчивости почвы к водной эрозии, сопротивления воздействию тяжелой техники.
Н.Е. Бекаревич и другие [3] на основании многочисленных опытов установили, что обработка почвы при влажности оптимального структурообразования или при спелости почвы приводит к улучшению ее структуры и урожая сельскохозяйственных растений, а также повышает водопрочность почвенных агрегатов.
А.Д. Воронин [13] отмечает, что при воздействии на почву почвообрабатывающих орудий происходит не только процесс пространственного перемещения того или иного слоя, но и расчленение почвенной массы на структурные отдельности. Почвообрабатывающие орудия вызывают прежде всего изменение почвенной структуры. При этом влияние механической обработки на структуру почвы неоднозначно. При любой обработке происходит не только образование почвенных агрегатов, но и их частичное разрушение. В зависимости от гранулометрического состава, содержания гуму-
совых веществ, применяемого орудия, влажности почвы и других условий, при которых производится обработка, могут преобладать создание или разрушение агрегатов. Более того, на одной и той же почве применением одного орудия можно получить глыбистые структурные отдельности и слитую массу в зависимости от того, при какой влажности произведена обработка.
Следовательно, считает автор, обрабатывая почву соответствующими орудиями при определенной влажности, можно существенно улучшить их структурное состояние. Это одно из важнейших условий обработки почвы, нарушение которого приводит к ухудшению физических свойств пахотного горизонта почв. Необходимо учитывать не точку влажности структурообразования, а интервал оптимальных для агрегирования влажностей. Он шире для почв тяжелых и высокогу-мусных и уже для почв легких [13].
Обработка эффективна лишь в том случае, когда она проводится при оптимальной для агрегатообразования влажности почвы. К сожалению, из-за все еще встречающихся нарушений установленных законов обработки почвы отмечается общая тенденция к измельчению и разрушению почвенных агрегатов в результате длительной непрерывной обработки почвы.
Чрезмерная распашка земель сопровождается разрушением структуры почвы, образованием пыли и глыб, нарушением водного режима и снижением устойчивости почвы к эрозии [12]. Хотя чернозем обладает высокой устойчивостью против деформации, однако опасность распыления реальна и может возрастать в будущем [4; 25; 29].
Л.П. Абрукова [1] показала, что агрономически ценная структура является естественным регулятором структурных связей в почве. Гранулы, сцементированные гумусом, разрушаются в короткий срок только при механическом воздейст-
вии или пептизации солями или поверхностно-активными веществами.
Н.В. Семендяева и другие [30] констатируют, что между содержанием гумуса и структурностью почвы существует тесная зависимость и взаимообусловленность, которая четко проявляется в научно обоснованных системах земледелия, важнейшим звеном в которых является севооборот. Важное практическое значение хорошей оструктуренности почвы (образование в ней преимущественно агрономически ценных агрегатов) состоит в том, чтобы в почве при механической обработке создавались благоприятные условия для развития растений и живых организмов. Существенна и важна также способность почвы длительно сохранять данное состояние, оцениваемая водо-прочностью агрегатов.
А.С. Овчинников и Т.Г. Колебошина [28] считают, что переход на севообороты с короткой ротацией с нарушенным чередованием культур активизирует процессы разрушения почвенной структуры, что вызывает снижение естественного плодородия всех типов почв. Приостановить максимально этот процесс можно за счет внесения больших доз органических удобрений и введения в севообороты многолетних трав, обладающих мощной корневой системой, которая улучшает структуру почвы, при этом существенно возрастает содержание агрономически ценных почвенных фракций.
Положительную роль культурных растений в формировании структуры почвы И.В. Кузнецова и С.И. Долгов [19] объясняют тем, что корневая система при жизни растений расчленяет почву на агрегаты, скрепляя их сетью корешков, способствует сближению и сцеплению пылеватых частиц вокруг корней при их росте и утолщении, повышает прочность структуры за счет органических продуктов разложения и гумификации прижизненно отмирающих корешков, а также выделений корневой системы. Чем больше по массе корневая система, тем сильнее ее оструктуривающее действие на почву.
А.В. Югов и А.В. Сисо [34] считают, что плодородие черноземов Кубани определяется прежде всего их структурным составом. Интенсивные технологии, базирующиеся на применении минеральной системы удобрения, высоких дозах средств защиты растений от сорняков, болезней и вредителей, без заделки в почву пожнивных остатков и внесении оптимального количества органических удобрений оказали определенное отрицательное влияние на структуру черноземов. Этому способствовали также использование тяжелой техники, проведение обработок по неспелой почве, увеличение числа проходов сельскохозяйственных машин и т.д. Авторы делают вывод, что в почвах Краснодарского края за годы их интенсивного использования возросла глыбистость, увеличилось количество пылеватых частиц, что вызывает угрозу водной и ветровой эрозии.
Процессы деградации почв усиливаются не только от неприменения органических удобрений, но и при неправильно выбранных системах, способах и приемах обработки почвы. Оценка влияния воздействия почвообрабатывающей техники на элементы агрофизического фактора плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур возможна лишь в длительных исследованиях. Проведение комплексных исследований по оценке состояния, направленности и изменения почвенного плодородия и разработке научных основ управления его уровнем при учете агроэкологических аспектов в условиях Западного Предкавказья является актуальным и имеет научное и практическое значение. В связи с этим цель нашей работы - изучить влияние различных систем основной обработки почвы в зернопропашном севообороте с масличными культурами на структуру чернозема выщелоченного.
Материалы и методы. Исследования проводили в стационарном опыте на экспериментальной базе ВНИИМК на черноземе выщелоченном слабогумусном сверхмощном тяжелосуглинистом.
Перед закладкой опыта содержание гумуса в пахотном слое колебалось от 3,8 до 4,6 %, гидролизуемого азота - 3,6-3,9, подвижного фосфора (по Чирикову) - 1541 %, обменного калия (по Масловой) -23-38 мг/100 г почвы. Механический состав чернозема выщелоченного однородный по профилю. Основную часть (6768 %) составляет физическая глина. Скелетная часть в данной почве почти отсутствует. Содержание крупного песка незначительно - 0,25 % [31].
В предшествующий закладке опытов период на участках в течение 4-х лет почву под озимые обрабатывали на 8-10 см, под пропашные - на 20-22 см. Схема опыта с 1971 по 2004 гг. включала пять вариантов основной обработки почвы: 1) отвальная вспашка на глубину 30-32 см под пропашные культуры и 20-22 см под озимую пшеницу (интенсивная обработка); 2) отвальная вспашка на 20-22 см под пропашные культуры и лущение дисковыми боронами на глубину 8-10 см под озимую пшеницу (разноглубинная обработка); 3) обработка почвы корпусным лущильником на глубину 12-14 см под пропашные культуры и дисковая обработка на 8-10 см под озимую пшеницу (минимальная обработка); 4) то же, но без внесения гербицидов (минимальная обработка без гербицидов); 5) дисковое лущение на 810 см под все культуры (поверхностная обработка).
Культуры в севообороте чередовались в следующей последовательности: подсолнечник - озимая пшеница - клещевина
- озимая пшеница - сахарная свекла -озимая пшеница - соя - озимая пшеница
- многолетние травы 2 года - озимая пшеница. Во второй и последующих ротациях севооборота сократили поля сахарной свеклы и многолетних трав. Кукуруза на силос была добавлена во второй ротации, а в третьей и четвертой -исключена. В четвертой ротации в севооборот были добавлены рапс озимый и яровой. Изучение проводили при четырехкратной повторности культур во вре-
мени в первой ротации и трехкратной - в последующих ротациях, и четырехкратной повторности в пространстве при систематическом размещении делянок. Площадь делянок 40 м х 16,8 м (672 м), четвертый вариант - 40 м х 8,4 м (336 м ) [6; 7; 22-24; 36].
С 2005 г. нами была проведена корректировка схемы опыта. В 2005-2007 гг. изучались следующие варианты основной обработки почвы под сою в севообороте: 1) отвальная вспашка на 20-22 см (интенсивная); 2) глубокое безотвальное рыхление на 25-27 см (разноглубинная); 3) лущение дискатором на 10-12 см (минимальная безотвальная); 4) лемешная обработка на 1214 см (минимальная отвальная); 5) дисковое лущение на 6-8 см (поверхностная). Основная обработка почвы под рапс озимый в 2007-2009 гг. состояла из 2-кратного лущения стерни на глубину 6-8 см вслед за уборкой предшественника и далее вспашки с последующим дискованием или дискования согласно схеме опыта. Основная обработка почвы под рапс яровой в 20092011 гг. состояла из 2-кратного лущения стерни на глубину 6-8 см вслед за уборкой предшественника и далее вспашки или дискования, согласно схеме опыта. Под озимую пшеницу применяли дисковую обработку (на глубину 6-8 см) во всех вариантах опыта.
Закладка и проведение опытов, отбор почвенных образцов, анализы и наблюдения проводили согласно общепринятым методикам. Почвенные образцы для агрегатного анализа отбирали в трех повторностях полевого опыта в двух местах каждой делянки. Выполняли агрегатный анализ просеиванием воздушно-сухой почвы на колонке цилиндрических сит; водопрочность структуры - с помощью аппарата И.М. Бакшеева.
Результаты и обсуждение. Перед вспашкой зяби под подсолнечник (первую опытную культуру в начале первой ротации) в слое 0-10 см имелось (по классификации Саввинова) 14-16 % глыбистых, 6-8 пылеватых и 75-77 % комковато-зернистых отдельностей [31].
В 70-е годы прошлого столетия многие известные исследователи вопросов обра-
ботки почвы (Л.Н. Барсуков, В.А. Фран-цесон, Н.А. Качинский, В.В. Квасников) для улучшения структурного состояния пахотного слоя черноземов рекомендовали применять периодически, через 3-4 года, глубокую отвальную вспашку. В проведенных ранее опытах ВНИИМК [21], также отмечалось благоприятное воздействие глубокой вспашки на структуру почвы. Наблюдения первых лет исследований после закладки стационарного опыта позволили выявить еще некоторые закономерности.
П.Г. Семихненко и П.Н. Ярославской [31] было установлено, что при глубокой отвальной вспашке заметно улучшается структура почвы только верхней части пахотного слоя (0-10 см); глубже изменения менее рельефны (табл. 1). При определении агрегатного состава перед допосевной обработкой почвы под подсолнечник в вариантах с глубокой вспашкой в верхнем (0-10 см) слое заметно возросло количество агрономически ценных зернистых отдельностей (3-0,5 мм), а содержание пылеватых частиц по сравнению с исходным уменьшалось почти в 2 раза. В вариантах с лущением, особенно дисковым, пылеватых частиц оставалось столько же, сколько и перед осенней обработкой.
Таблица 1
Агрегатный состав почвы при различных системах основной обработки (результаты сухого просеивания)
П.Г. Семихненко, П.Н. Ярославская, 1977
Система основной обработки почвы Слой почвы, см Перед началом весенних полевых работ Перед уборкой подсолнечника
содержание агрегатов, %; размер частиц, мм
10-3 3-0,5 0,5- 0,25 <0,25 10- 3 3-0,5 0,5- 0,25 <0,25
Интенсивная 0-10 23,3 47,4 25,7 3,5 24,0 36,3 31,5 8,2
10-20 48,4 36,9 12,0 2,6 51,0 33,4 12,0 3,5
20-30 52,7 34,0 11,0 2,1 52,7 33,1 11,4 2,7
Разноглубинная 0-10 26,1 44,4 24,2 4,4 34,1 32,0 26,9 7,0
10-20 49,0 37,1 10,8 3,0 47,1 33,6 15,8 3,5
20-30 59,5 29,6 8,5 2,2 57,7 29,6 10,7 2,6
Минимальная 0-10 23,5 35,4 34,6 6,3 33,1 28,0 31,2 7,8
10-20 40,8 38,7 16,9 3,3 45,3 32,9 17,9 3,8
20-30 51,0 35,1 11,6 2,2 56,4 32,2 9,3 2,2
Поверхностная 0-10 23,8 31,4 37,4 7,1 20,5 38,3 34,1 6,9
10-20 54,6 32,5 10,1 2,8 57,0 32,0 9,1 1,9
20-30 57,3 32,3 8,8 1,8 61,5 29,6 7,1 1,5
В слоях 10-20 и 20-30 см содержание структурных агрегатов, как правило, было близким во всех вариантах основной
обработки почвы. Однако наблюдается тенденция к уменьшению количества пылеватых частиц (менее 0,25 мм) в варианте с поверхностной основной обработкой.
Аналогичная закономерность в распределении структурных агрегатов по слоям пахотного горизонта почвы при различных видах основной обработки отмечена в исследованиях ВНИИМК при мокром фракционировании (табл. 2).
Таблица 2
Влияние систем основной обработки почвы под подсолнечник на структуру пахотного слоя (результаты мокрого просеивания), 1971-1974 гг.
П.Г. Семихненко, П.Н. Ярославская, 1977
Система основной обработки почвы Слой поч- вы, см Перед началом весенних полевых работ Перед уборкой подсолнечника
содержание агрегатов, %; размер частиц, мм
7-3 3-0,25 <0,25 7-3 3-0,25 <0,25
Озимая пшеница (перед закладкой опыта), 1970-1972 гг. 0-10 57,б 43,8 - - -
10-20 б9,б 30,3 - - -
20-30 70,3 29,8 - - -
Интенсив- ная 0-10 1,8 б2,3 35,9 3,б 49,8 4б,5
10-20 4,0 б1,9 34,3 7,3 б0,8 31,8
20-30 б,7 59,8 33,б 13,0 5б,б 30,3
Разно- глубинная 0-10 1,б 52,1 4б,2 4,0 52,3 43,7
10-20 3,3 54,б 42,0 3,б 52,8 43,б
20-30 4,8 57,3 37,9 10,2 57,5 32,2
Мини- мальная 0-10 2,0 48,4 49,б 2,7 47,5 49,7
10-20 2,1 5б,3 41,4 8,8 55,3 35,9
20-30 5,9 59,8 34,3 14,7 57,4 57,9
Поверх- ностная 0-10 1,1 47,0 52,0 1,8 47,4 50,б
10-20 5,1 б1,9 33,1 10,9 58,б 30,б
20-30 б,8 б2,1 31,1 13,3 58,2 28,5
Более благоприятная структура пахотного слоя при вспашке почвы по сравнению с лемешным или дисковым лущением сохраняется недолго. В результате предпосевной и междурядной культиваций, под влиянием выпадающих осадков к концу вегетации подсолнечника количество пылеватых частиц в этих вариантах обработки значительно увеличивалось за счет разрушения более крупных комочков. Количество пыли в вариантах с поверхностной обработкой по сравнению с содержанием ее весной почти не изменялось. Это говорит о том, что при обработке
почвы в состоянии оптимальной влажности распыление выщелоченного чернозема хотя и происходит, но оно ограничено определенным пределом.
Устойчивость чернозема выщелоченного к распылению при обработке в состоянии оптимальной влажности Б.И. Тарасенко (1971) объясняет огромной энергией сил поверхностного натяжения большого количества минеральных коллоидов.
П.Г. Семихненко и П.Н. Ярославская [31] отмечают, что выявленное свойство чернозема выщелоченного позволяет по-иному подходить к оценке поверхностных обработок в системе зяблевой подготовки почвы. Ранее высказывалось опасение, что при замене вспашки лущением верхний слой почвы будет чрезмерно распыляться и заплывать.
Проведенные во ВНИИМК опыты [31] показали, что для таких опасений нет оснований. Если обработки в системе допо-севной подготовки и вовремя ухода проводятся своевременно, в состоянии оптимальной влажности почвы, то содержание пылеватых частиц в верхнем слое не увеличивается более чем на 8-10 % от общей массы даже при замене вспашки лущением в течение 2-3 лет подряд (табл. 3).
Таблица 3
Содержание пыли (< 0,25 мм) по профилю пахотного слоя при различных системах основной обработки почвы (% от общей массы почвы)
П.Г. Семихненко, П.Н. Ярославская, 1977
Система основной обработки почвы На посеве озимой пшеницы по подсолнечнику в фазе трубко-вания. Среднее за 1972-1973 гг. На посеве клещевины, 1973 г.
перед допосевной обработкой перед уборкой
0-10 10-20 20-30 0-10 10-20 20-30 0-10 10-20 20-30
Интенсивная 7,8 5,9 3,9 4,2 3,2 2,3 б,0 2,5 2,5
Разноглубинная 8,2 б,2 3,9 4,5 3,5 2,3 7,0 3,5 2,4
Минимальная 8,9 7,7 3,8 б,8 2,9 1,5 б,б 3,б 2,1
Поверхностная 8,б 3,8 3,5 7,3 2,4 1,8 б,7 3,1 2,5
Исследования Б.И. Тарасенко [32] также показали, что у чернозема выщелоченного ухудшение физических свойств
начинает проявляться при наличии 12 % и более пылеватых частиц от общей массы почвы.
Характерно, что в вариантах с глубокой вспашкой под пропашные культуры и с обычной под озимую пшеницу перед допосевной подготовкой почвы под клещевину (четвертую культуру севооборота) в верхнем слое (0-10 см) пылеватых частиц было заметно меньше, а в нижних (10-20 и 20-30 см) несколько больше, чем при длительной поверхностной обработке. К концу вегетации различия между этими вариантами по содержанию пылеватых частиц почти сгладились (табл. 3). Это еще раз подтверждает, что преимущество глубокой вспашки по содержанию структурных отдельностей в верхнем слое почвы кратковременно, а в нижних частях пахотного слоя агрегирование пылеватых частиц в более крупные в условиях благоприятного увлажнения происходит сравнительно быстро, в течение года после вспашки.
Результаты мокрого фракционирования показали, что в нижних слоях (10-20 и 20-30 см) при длительной замене вспашки поверхностными обработками отмечается тенденция к возрастанию во-допрочности структуры. Так, при ежегодной вспашке водопрочных агрегатов диаметром более 0,25 мм в слое 10-20 см было 66,7 %, на глубине 20-30 см - 73,5, а при поверхностной обработке в течение 3 лет подряд - 74,6 и 78,0 % соответственно
[31].
Четырехлетние наблюдения, проведенные во ВНИИМК П.Н. Ярославской и
А.Н. Ригером [35], показали, что под влиянием различных глубин и способов основной обработки почвы заметно изменялся агрегатный состав верхнего горизонта (0-10 см) пахотного слоя; на глубине более 10 см разница между вариантами по этому показателю была меньшей (табл. 4).
Весной в вариантах с глубокой (30-32 см) вспашкой под клещевину в верхнем горизонте (0-10 см) было меньше пыли и
микроагрегатов (0,5-0,25 мм), но больше комковато-зернистых отдельностей (1-10 мм), чем при обычной и мелкой лемешной и, тем более, поверхностной обработках. Преимущество глубокой вспашки по агрегатному составу верхнего слоя почвы перед более мелкими обработками прослеживалось на протяжении всей вегетации культуры. После окончания ухода за посевами клещевины (июль) на всех вариантах, особенно по глубокой вспашке, отмечено увеличение пылеватых частиц и микроагрегатов (0,5-0,25 мм), при уменьшении - более крупных фракций (1-10 мм) [35] .
Таблица 4
Агрегатный состав почвы на посеве клещевины при различных системах основной обработки почвы (результаты сухого просеивания), 1973-1976 гг.
П. Н. Ярославская, А.Н. Ригер, 1977
Система Слой Перед началом ве- После
основной почвы, сенних полевых окончания
обработки см работ ухода
почвы Соотношение (%) агрегатов диаметром, мм
10-0,5 0,5-0,25 < 0,25 10-0,5 0,5-0,25 < 0,25
Интен- сивная 0-10 79,7 17,0 3,3 61,9 31,6 6,5
10-20 90,3 8,3 1,4 89,8 8,5 1,7
20-30 92,0 6,8 1,2 88,8 9,2 2,0
Разноглу- бинная 0-10 74,8 21,9 3,3 60,8 32,0 7,2
10-20 88,4 9,9 1,7 86,7 11,0 2,3
20-30 91,4 7,5 1,1 90,1 8,2 1,7
Мини- мальная 0-10 73,8 22,3 3,9 57,5 34,6 7,9
10-20 88,3 10,1 1,6 82,3 14,8 2,9
20-30 91,4 7,6 1,0 87,4 10,7 1,9
Поверх- ностная 0-10 69,2 26,1 4,7 58,7 33,0 8,3
10-20 89,3 9,2 1,5 82,8 14,7 2,5
20-30 92,7 6,3 1,0 87,6 10,7 1,7
Многие авторы сообщали, что в результате применения поверхностных обработок будут ухудшаться физические свойства почвы, а в агрегатном составе увеличится доля пыли [14; 15; 20]. Опыты, проведенные во ВНИИМК П.Н. Ярославской и А.Н. Ригером [35], не подтвердили этого (табл. 5). Если обработка почвы в системе зяблевой, допо-севной подготовки и во время ухода за посевами проводится своевременно, при оптимальной влажности, то даже при длительной замене (в данном случае в течение 4-5 лет) вспашки лущениями со-
держание пыли в верхнем слое не превышает 9 % от массы почвы.
Относительная стабильность плотности почвы чернозема выщелоченного при различных системах основной обработки почвы в севообороте обусловлена высоким содержанием водопрочных агрегатов.
Согласно данным И.В. Кузнецовой [18], для черноземов содержание 40-45 % водопрочных агрегатов более 0,25 мм может быть принято за нижний предел, который обеспечивает благоприятное и устойчивое сложение пахотного слоя.
Таблица 5
Содержание пылеватых частиц в слое 0-10 см при различных системах основной обработки почвы (в % от общей массы почвы)
П.Н. Ярославская, А.Н. Ригер, 1977
Чередование культур в севообороте Время отбора проб Годы наблю -дений Система основной обработки почвы
интен- сив- ная разно- глу- бин- ная ми- ни- маль- ная по- вер- хност -ная
Озимая пшеница (исходная) После уборки, перед закладкой опыта 1970- 1972 6,5
Подсол- нечник Перед допосев- ной обработ- кой 1971- 1973 3,5 4,4 6,3 7,1
Перед уборкой 8,2 7,0 7,8 6,9
Озимая пшеница по подсолнечнику Фаза трубко- вания 1972- 1975 5,5 5,7 6,2 6,1
Клещевина Перед допосев- ной обработ- кой 1973- 1976 3,3 3,3 3,9 4,7
После окончания ухода 6,5 7,2 7,9 8,3
Озимая пшеница по клещевине Фаза трубкова- ния 1974- 1976 2,8 3,4 2,6 4,0
В.Г. Минеев и другие [26] считают, что почва обладает устойчивым сложением, если содержит не менее 40 % водопрочных агрегатов. В опытах П.Н. Ярославской и А.Н. Ригера [35] в среднем за 1973-1976 гг. содержание водопрочных агрегатов более 0,25 мм колебалось в слое
0-10 см от 57 до 62, а в более глубоких (10-30 см) - от 76 до 78 % от общей массы почвы в зависимости от системы ее обработки. Различные по глубине отвальные вспашки почвы в севообороте не оказывали существенного влияния на физические свойства чернозема выщелоченного, а агрегатный состав был близким при всех системах обработки.
Д.С. Васильев и другие [11] отмечают, что применение минимальной обработки почвы в течение 6-7 лет не приводило к переуплотнению пахотного слоя в сравнении с исходной плотностью сложения и вариантом с интенсивной обработкой почвы. Такое постоянство плотности сложения при различных системах основной обработки почвы в севообороте связано с хорошей оструктуренностью чернозема выщелоченного и устойчивостью его к распылению (табл. 6).
Таблица 6
Влияние различных систем основной обработки на агрегатный состав почвы (результаты мокрого просеивания)
Д.С. Васильев и др., 1978
Культуры в порядке чередования в севообороте, годы исследования Слой поч- вы, см Система основной обработки почвы
интенсив- ная разноглу- бинная мини- мальная поверх- ностная
Содержание агрегатов, %; размер частичек, мм
7-0,25 <0,25 7-0,25 <0,25 7-0,25 <0,25 7-0,25 <0,25
Озимая пшеница (перед закладкой опыта), 1970-1972 0-10 57,6 43,8
10-20 69,6 30,3
20-30 70,3 29,8
Озимая пшеница, предшест- вующая сахарной свекле, 1974-1977 0-10 67,7 32,2 66,8 33,0 67,0 32,9 61,5 38,3
10-20 74,2 25,7 73,8 26,0 73,5 26,4 74,5 25,3
20-30 80,2 19,7 74,5 25,4 79,1 20,8 76,3 23,7
Сахарная свекла, 1975-1978 0-10 70,7 29,2 65,4 34,6 64,7 35,3 67,7 32,3
10-20 76,0 24,0 75,6 24,4 73,8 26,3 79,0 21,0
20-30 77,4 22,6 76,7 23,3 76,3 23,7 79,7 20,4
Озимая пшеница после сахарной свеклы, 1976-1978 0-10 70,4 30,1 66,4 33,6 60,0 40,0 66,8 33,3
10-20 74,0 26,0 70,8 29,3 72,2 27,8 70,1 29,9
20-30 73,2 26,8 73,1 27,0 68,7 31,4 76,7 23,4
Анализ почвы, отобранной на посевах озимой пшеницы после ее уборки и на
посевах сахарной свеклы после окончания механических уходов свидетельствуют, что при применении минимальной и поверхностной обработок в течение 6-7 лет подряд, не наблюдалось чрезмерного распыления почвы. Водопрочность агрегатов по всем изучаемым системам основной обработки была близкой и высокой (61,5-80,2 %). Этому способствовало проведение всех обработок своевременно при оптимальной влажности почвы. Установлено, что интенсивная, разноглубинная и минимальная системы основной обработки почвы оказывали одинаковое влияние на физические свойства почвы: уменьшали количество пылеватой фракции по сравнению с исходной.
Во ВНИИМК [10] было установлено, что к концу первой ротации севооборота доля пылеватых частиц в верхнем слое почвы (0-10 см) по всем вариантам обработки была невысокой и не превышала исходной (табл. 7). Однако отмечены различия между интенсивной и поверхностной обработками во всех вариантах последнего звена севооборота. Так, на посевах сои в ранневесенний период в варианте с интенсивной, разноглубинной и минимальной основными обработками пылеватых частиц в слое 0-10 см было 2,3 %, а с поверхностной 4,8 %, или в 2,1 раза меньше. К концу вегетации сои эти различия сглаживались, составив соответственно 3,8 и 5,0 %. Близкие показатели содержания пылеватых частиц выявлены в вариантах поверхностной, минимальной и разноглубинной обработках (4,6-4,8 %) после уборки озимой пшеницы после сои.
На посеве озимой пшеницы после сои наименьшее содержание пылеватых частиц отмечено в варианте с интенсивной обработкой почвы.
Аналогичная сезонная закономерность по содержанию пылеватых частиц на разных вариантах основной обработки почвы отмечалась и раньше на посевах подсолнечника и клещевины [31; 35].
Таблица 7
Содержание пылеватых частиц (менее 0,25 мм) в слое 0-10 см при различных системах обработки почвы (в % от общей массы почвы)
Д.С. Васильев и др., 1982
Культура, годы исследования Время отбора проб Система основной обработки почвы
ин- тен- сив- ная раз- но- глу- бин- ная ми- ни- маль- ная по- верх- ност- ная
Озимая пшеница, 1970-1972 После уборки, перед закладкой опыта 6,5
Озимая пшеница, предшествующая сое, 1976-1979 В фазе кущения 3,5 3,8 3,4 4,0
Соя, 1977-1980 Перед допо-севной обработкой почвы 2,3 2,2 3,4 4,8
Перед уборкой 3,8 3,9 4,6 5,0
Озимая пшеница, после сои, 1978-1981 После уборки 3,6 4,8 4,7 4,6
Длительное применение минимальной системы основной обработки почвы в севообороте не ухудшало водопрочность структуры пахотного слоя в сравнении с интенсивной и разноглубинной (табл. 8).
Таблица 8
Содержание водопрочных агрегатов в пахотном слое почвы на посевах сои перед уборкой (результаты мокрого просеивания), 1977-1980 гг.
Д.С. Васильев и др., 1982
Система основной обработки почвы Слой почвы, см Размер частиц, мм
7-3 3-0,25 < 0,25
Интенсивная 0-10 2,9 59,5 37,7
10-20 9,5 62,4 28,1
20-30 7,6 59,4 33,0
Разноглубинная 0-10 3,5 52,1 44,4
10-20 7,5 63,5 29,3
20-30 6,6 58,3 35,2
Минимальная 0-10 4,7 53,8 41,7
10-20 9,3 61,2 29,6
20-30 6,9 67,1 26,0
Поверхностная 0-10 15,3 54,9 29,9
10-20 9,0 67,5 23,5
20-30 5,2 65,8 29,1
Эти данные показывают, что при длительном применении в севообороте мелких обработок в нижней части пахотного слоя (20-30 см) содержание пылеватых частиц
(менее 0,25 мм) заметно уменьшается, а агрономически ценных агрегатов (30,25 мм) увеличивается, то есть прослеживается восстановление водопрочной структуры. В верхней части пахотного слоя при поверхностной обработке увеличивается содержание макроагрегатов (7-5 мм).
В.И. Марин и др. [23] отмечают, что способность чернозема выщелоченного не переуплотняться при длительном (в течение двух ротаций севооборота) применении минимальной обработки почвы в севообороте объясняется его хорошей оструктуренностью. Так, на посевах сои в конце второй ротации в зависимости от систем обработки почвы содержание водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм в диаметре перед уборкой в верхнем (0-10 см) слое составляло от 58 до 62 %, а в более глубоком (10-20 см) - от 70 до 76 % от общей массы почвы.
В четвертой ротации севооборота нами установлено, что при всех системах основной обработки почвы в течение трех ротаций отрицательных изменений в агрегатном составе не произошло (табл. 9, рис. 1). Количество водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм в пахотном слое почвы составляло 96-98 %. Произошло увеличение более крупной фракции (10-3 мм в диаметре) до 68-79 % от общей массы почвы. Содержание пылеватых частиц в верхнем слое (0-10 см) повышалось не более чем на 2-3 % общей массы даже при замене вспашки дисковым лущением. Наблюдалась тенденция улучшения
структуры и повышения водопрочности агрегатов. Таким образом высказанные ранее Г.С. Дубоносовым, П.К. Ивановым, И.А. Макодзеба и другими опасения о возможном необратимом разрушении структуры чернозема выщелоченного при проведении поверхностных обработок в течение длительного времени в наших опытах не подтвердились.
Таблица 9
Агрегатный состав почвы весной под клещевиной при различных системах основной обработки (результаты сухого просеивания)
ВНИИМК, 2003-2004 гг.
Система Слой Содержание агрегатов, %; размер
основной обра- почвы, частиц, мм
ботки почвы см 10-3 3-0,5 0,5-0,25 <0,25
0-10 68,7 26,2 2,7 2,3
Интенсивная 10-20 79,3 16,2 2,0 2,5
20-30 77,6 16,7 2,3 3,4
0-10 69,0 26,3 2,7 2,1
Разноглубинная 10-20 73,9 21,4 2,5 2,2
20-30 79,9 16,2 1,9 1,9
0-10 70,3 25,9 2,3 1,6
Минимальная 10-20 74,0 22,1 2,4 1,5
20-30 77,0 19,3 2,0 1,6
0-10 68,1 27,2 2,8 1,9
Поверхностная 10-20 75,2 20,1 2,4 2,3
20-30 79,5 17,0 1,8 1,7
слой почвы, см содержание от массы сухой почвы, % диаметр, мм
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Интенсивная
Разноглубинная
Минимальная
10-7
7-5
5-3
3-2
2-1
1-0,5
0,5-0,25
< 0,25
110-7 7-5 5-3 3-2 2-1 1-0,5 0,5-0,25 < 0,25
10-7
■ 7-5
■ 5-3
■ 3-2
■ 2-1 1-0,5
■ 0,5-0,25
■ < 0,25
■ 7-5
■ 5-3
■ 3-2
■ 2-1
1-0,5
■ 0,5-0,25
■ < 0,25
Поверхностная
Рисунок 1 - Профильные диаграммы распределения агрегатного состава (результаты сухого просеивания) почвы (%; диаметр частиц, мм) под клещевиной при различных системах основной обработки почвы (ВНИИМК, 2003-2004 гг.)
0-10
0-10
0-10
0-10
И.А. Кузнецов [17] отмечал некоторое увеличение водопрочности структуры и количества агрономически ценных агрегатов после возделывания озимой пшеницы. Позднее Г.Г. Морковкин и И.В. Демина [27] установили, что возделывание бессменной пшеницы ведет к ухудшению физических свойств почвы, в частности способствует увеличению содержания микроагрегатов (фракция <0,25 мм) и распылению почвы.
В наших исследованиях наблюдения за агрегатным составом почвы после уборки озимой пшеницы, возделываемой после клещевины, показали, что при всех изучаемых системах основной обработки почвы в верхнем (0-10 см) слое, особенно при вспашке, происходит уменьшение доли крупных комков (10-3 мм) и увеличение средних, мелких и зернистых (30,25 мм), а также пылеватых (менее
0,25 мм в диаметре) частиц, что связано с интенсификацией обработки почвы (табл. 10).
Таблица 10
Агрегатный состав почвы после уборки пшеницы после клещевины при различных системах основной обработки
(результаты сухого просеивания) __________________ВНИИМК, 2004-2005 гг.
Система основной обработки почвы Слой почвы, см Содержание агрегатов, %; размер частиц, мм
10-3 3-0,5 0,5-0,25 <0,25
Интенсивная 0-10 45,8 36,8 13,8 3,5
10-20 82,0 14,6 1,7 1,8
20-30 86,7 12,6 0,5 0,2
30-40 74,9 20,0 3,2 1,9
Разноглубинная 0-10 36,2 53,6 6,1 4,1
10-20 79,8 16,3 2,5 1,4
20-30 76,6 19,2 2,1 2,1
30-40 84,7 12,9 1,5 1,0
Минимальная 0-10 52,1 38,1 5,7 4,1
10-20 81,1 15,3 2,3 1,3
20-30 79,0 15,6 2,9 2,5
30-40 81,6 15,0 2,1 1,4
Поверхностная 0-10 58,9 31,5 5,4 4,2
10-20 80,9 16,0 1,9 1,2
20-30 87,0 10,4 1,3 1,3
30-40 78,3 16,6 2,5 2,6
Нами с 2004 г. проводилось изучение агрегатного состава в подпахотном (3040 см) слое почвы. В результате было выявлено, что структура в этом слое почвы хорошая, с высоким содержанием агрономически ценных и водопрочных агрегатов и значительно не различается между вариантами обработки почвы под культурами севооборота (табл. 10-13, рис. 2-6).
Таблица 11
Агрегатный состав почвы под соей при различных системах основной обработки (перед началом весенних полевых работ, результаты сухого просеивания)
ВНИИМК, 2005-2007 гг.
Система основной обработки почвы Слой почвы, см Содержание агрегатов, %; размер частиц, мм
10-3 3-0,5 0,5-0,25 <0,25
Интенсивная 0-10 48,2 42,2 6,0 3,6
10-20 90,0 8,5 0,8 0,7
20-30 90,3 8,0 0,8 0,9
30-40 86,9 11,6 0,8 0,7
Разно- глубинная 0-10 59,8 33,5 4,4 2,3
10-20 88,9 9,5 0,9 0,7
20-30 91,8 6,8 0,7 0,7
30-40 89,9 8,9 0,7 0,5
Минимальная безотвальная 0-10 56,7 35,7 4,9 2,7
10-20 88,0 9,6 1,2 1,2
20-30 88,5 10,0 0,7 0,8
30-40 84,6 13,8 0,9 0,7
Минимальная отвальная 0-10 59,8 34,1 3,7 2,4
10-20 88,2 9,4 1,2 1,2
20-30 89,5 9,0 0,8 0,7
30-40 79,1 18,7 1,3 0,9
Поверхност- ная 0-10 59,3 32,9 4,9 2,9
10-20 86,9 10,5 0,8 1,8
20-30 89,2 9,3 0,8 0,7
30-40 81,5 17,2 0,8 0,5
Таблица 12
Влияние систем основной обработки почвы под рапс озимый на агрегатный состав пахотного слоя (результаты сухого просеивания)
ВНИИМК, 2007-2009 гг.
Система основной обработки почвы Слой почвы, см Всходы | Перед уборкой
соде] эжание агрегатов, %; размер частиц, мм
10-3 3-0,5 0,5-025 <0,25 10-3 3-0,5 0,5-025 <025
Интенсивная 0-10 82,2 14,6 1,9 1,3 62,6 29,6 4,6 3,3
10-20 79,8 17,2 1,9 1,0 73,0 21,5 3,0 2,5
20-30 89,7 9,2 0,7 0,4 87,7 10,3 1,0 1,0
30-40 83,2 15,5 0,9 0,5 84,1 13,3 1,5 1,1
Разноглубинная 0-10 56,1 36,8 3,4 3,6 79,9 15,5 2,2 2,4
10-20 82,2 15,2 1,7 0,9 88,9 9,4 1,0 0,7
20-30 79,6 17,9 1,6 0,9 87,6 10,9 1,0 0,5
30-40 83,5 14,9 1,1 0,6 81,3 16,0 1,6 1,1
Минимальная безотвальная 0-10 62,2 31,2 4,2 2,5 68,7 26,0 2,9 2,4
10-20 63,8 29,8 4,2 2,1 87,3 10,6 1,2 1,0
20-30 79,1 19,3 1,2 0,4 89,0 9,2 0,8 0,9
30-40 90,3 8,7 0,6 0,4 82,3 15,3 1,3 1,1
Минимальная отвальная 0-10 73,8 21,5 2,8 1,8 70,3 24,3 3,0 2,4
10-20 75,5 21,1 2,0 1,4 88,1 9,6 1,2 1,1
20-30 81,0 16,9 1,3 0,8 85,1 13,3 1,0 0,6
30-40 81,1 16,5 1,3 1,0 86,4 11,7 1,0 0,9
Поверхностная 0-10 77,3 18,9 2,1 1,7 78,0 16,9 2,5 2,6
10-20 78,9 17,1 2,2 1,8 86,9 11,0 1,0 1,1
20-30 75,8 19,5 2,7 2,0 85,0 12,8 1,2 1,0
30-40 85,5 12,6 1,0 0,8 79,4 17,8 1,6 1,2
Таблица 13
Влияние систем основной обработки почвы под рапс яровой на агрегатный состав пахотного слоя (результаты сухого просеивания)
ВНИИМК, 2009-2011 гг.
Система основной обработки почвы Слой почвы, см Всходы | Перед уборкой
содеї эжание агрегатов, %; размер частиц, мм
10-3 3-0,5 0,5-0,25 <0,25 10-3 3-0,5 0,5-0,25 <025
Интенсивная 0-10 70,1 24,9 2,9 2,2 55,0 34,1 5,7 5,3
10-20 68,3 24,7 3,7 3,2 78,9 18,6 1,4 1,1
20-30 79,6 16,8 2,1 1,5 88,1 10,1 1,1 0,7
30-40 81,1 16,3 1,6 1,0 79,4 17,6 1,7 1,2
Разноглубинная 0-10 71,5 23,5 2,8 2,3 43,2 44,3 6,8 5,7
10-20 87,1 11,4 0,8 0,6 71,2 24,0 2,6 2,1
20-30 81,0 16,9 1,3 0,9 77,9 18,7 2,0 1,4
30-40 77,2 19,2 2,1 1,4 74,3 22,7 1,9 1,1
Минимальная безотвальная 0-10 71,7 22,2 3,2 2,9 70,1 21,6 4,0 4,3
10-20 69,0 26,4 2,6 2,0 77,7 18,3 2,0 1,9
20-30 81,8 15,8 1,4 1,0 83,9 12,9 1,7 1,5
30-40 79,6 17,9 1,5 1,1 87,2 11,5 0,8 0,5
Минимальная отвальная 0-10 74,0 20,1 3,0 3,0 59,8 27,5 6,6 6,1
10-20 77,4 17,9 2,3 2,3 73,0 21,1 3,1 2,8
20-30 81,4 16,4 1,3 0,9 85,3 12,3 1,3 1,1
30-40 80,3 17,4 1,4 0,9 83,5 14,4 1,3 0,8
Поверхностная 0-10 76,2 19,4 2,5 1,9 65,7 25,9 4,2 4,1
10-20 74,1 22,5 2,0 1,3 77,2 18,4 2,6 1,8
20-30 81,8 16,0 1,4 0,7 82,6 15,1 1,4 1,0
30-40 79,7 18,3 1,3 0,7 78,4 19,6 1,3 0,7
< 0,25 0,5-0,25
1-0,5
2-1
Рисунок 2 - Агрегатный состав (%) чернозема выщелоченного под соей при различных системах основной обработки почвы (результаты сухого просеивания), ВНИИМК, 2005-2007 гг.
Слой почвы,см
Интенсивная Разноглубинная Минимальная Минимальная Поверхностная (безотвальная) (отвальная)
Рисунок 3 - Агрегатный состав (%) чернозема выщелоченного под рапсом озимым в фазе всходов при различных системах основной обработки почвы (результаты сухого просеивания), ВНИИМК, 2007-2009 гг.
Интенсивная Разноглубинная Минимальная Минимальная (безотвальная) (отвальная)
Рисунок 4 - Агрегатный состав (%) чернозема выщелоченного под рапсом озимым перед уборкой при различных системах основной обработки почвы в севообороте (результат сухого просеивания), ВНИИМК, 2007-2009 гг.
Диаметр частиц, мм
Слой почвы, см
Интенсивная Разноглубинная Минимальная Минимальная Поверхностная (безотвальная) (отвальная)
Рисунок 5 - Агрегатный состав (%) чернозема выщелоченного под рапсом яровым в фазе всходов при различных системах основной обработки почвы (результаты сухого просеивания), ВНИИМК, 2009-2011 гг.
Интенсивная Разноглубинная Минимальная Минимальная П (безотвальная) (отвальная)
Рисунок 6 - Агрегатный состав і чернозема выщелоченного перед уборкой рапса ярового при различных системах основной обработки почвы (результаты сухого просеивания),
ВНИИМК, 2009-2011 гг.
Установлено, что агрегатный состав перед началом весенних полевых работ под соей, в фазе всходов и перед уборкой у рапса озимого и ярового по вариантам системы основной обработки почвы сильно не различался. Отмечено увеличение в верхнем (0-10 см) слое количества агрономически ценных агрегатов (3-0,25 мм) на 10,6 %. Возделывание рапса ярового способствовало увеличению на 2,5 % содержания микроагрегатов (< 0,25 мм), что свидетельствует о некотором распылении почвы. Однако на посеве озимой пшеницы после рапса произошла стабилизация агрофизического состояния почвы, и количество пылеватой фракции не
100%
100%
90%
90%
0,25
80%
80%
0,5-0,25
70%
70%
1-0,5
Ь0%
Ь0%
50%
50%
3-2
3-2
40%
40%
5-3
5-3
30%
30%
7-5
7-5
20%
20%
10%
10%
0%
0%
100%
90%
100%
80%
90%
70%
80%
Ь0%
70%
50%
60%
40%
50%
30%
40%
20%
30%
10%
20%
10%
0%
0%
100%
90%
60%
30%
20%
10%
0%
превышало 2-3 %. В слоях 10-20 и 20-30 см содержание агрономически ценных агрегатов (10-0,25 мм), как правило, было близким при всех системах основной обработки почвы. Как и в первой ротации севооборота, отмечена тенденция уменьшения количества пылеватых частиц (менее 0,25 мм) в вариантах с поверхностной обработкой почвы.
После пропашных культур в пахотном слое обычно возрастает глыбистость. Так, по данным А.В. Югова и А.В. Сисо (2008), количество агрегатов крупнее 10 мм под сахарной свеклой, кукурузой и соей составляет 47-53 %, в то время как под озимой пшеницей и люцерной - 3438 %. Авторы отмечают, что количество глыбистой фракции под культурой зависит от степени увлажнения пахотного слоя и степени развития травостоя, то есть густоты стояния, габитуса растений и т.д.
В наших исследованиях наблюдалась аналогичная тенденция. В четвертой ротации севооборота количество глыбистой фракции (> 10 мм) при возделывании озимой пшеницы составило 21,2-29,0 %, сои -37,7-42,0, рапса озимого - 27,4-47,1 и рапса ярового - 28,5-35,1 %. К уборке рапса озимого их количество увеличивалось в среднем на 10 %, а рапса ярового - оставалось на одном уровне, что объясняется небольшим периодом между предпосевной обработкой почвы и уборкой рапса ярового.
А.А. Борин и другие (2011), изучив эффективность различных систем основной обработки почвы (отвальной, безотвальной и комбинированной), установили, что по общему количеству структурных и водопрочных агрегатов существенных различий по изучаемым системам отмечено не было. Однако выявлено увеличение количества структурных макроагрегатов в слое 0-10 см по безотвальной обработке почвы. Авторы объясняют это тем, что растительные и пожнивные остатки остаются в верхнем слое почвы, где они разлагаются, обеспечивая процесс структурообразования.
В опытах ВНИИМК [11] сравнение двух крайних по глубине обработки почвы вариантов (вспашки на 30-32 см и лу-
щения на 8-10 см) не показало больших различий в содержании пылеватых частиц в слое 20-30 см уже через 6-7 месяцев после вспашки (табл. 14). Авторы это объясняют двумя причинами: техникой обработки и погодными условиями.
Таблица 14
Содержание частиц менее 0,25 мм по профилю пахотного слоя (% от общей массы почвы)
Д.С. Васильев и др., 1978
Время проведения анализа и вариант опыта Сухое просеивание Мокрое просеивание
слой почвы, см
0-10 10-20 20-30 0-10 10-20 20-30
Осенью перед вспашкой зяби (среднее для обоих вариантов) 6,5 2,6 1,6 43,8 30,3 29,8
Весной перед началом полевых работ по вспашке на 30-32 см 3,5 2,6 2,1 35,9 34,3 33,6
по лущению на 8-10 см 7,1 2,8 1,8 52,0 33,1 31,1
При глубокой вспашке обычными плугами полного оборачивания пласта не достигается. Часть подрезанного нижнего слоя почвы пересыпается через отвал, попадая на дно борозды. Преимущество пахотного слоя по агрегатному составу на глубокой обработке перед лущением сохраняется недолго. В результате предпосевной и междурядной культиваций под влиянием выпадающих осадков к концу вегетации подсолнечника количество пылеватых частиц на этих обработках значительно увеличивалось за счет разрушения более крупных комочков. Количество пыли в вариантах с поверхностной обработкой по сравнению с содержанием ее весной почти не изменялось, то есть при обработке почвы в состоянии оптимальной влажности происходит ограниченное распыление чернозема выщелоченного [11].
В исследованиях ВНИИМК улучшение агрегатного состояния почвы к концу четвертой ротации можно объяснить как физическими причинами обработки при оптимальной влажности, так и усилением биологической активности и развитием микроорганизмов, продукты метаболизма которых играют роль структурообразова-телей. Прослеживается снижение пылеватых частиц, что связано с большей урожайностью возделываемых культур и
большим поступлением органического вещества в почву в течение ротаций севооборота как с корневыми, так и с пожнивными остатками (табл. 15).
Таблица 15
Содержание пылеватых частиц (менее 0,25мм) в верхнем слое (0-10 см) при различных системах основной обработки почвы (в % от общей массы почвы)
ВНИИМК
Заключение. В результате 40-летнего применения различных систем основной обработки почвы в зернопропашном севообороте с масличными культурами агрегатный состав пахотного слоя почвы существенно не изменился. При длительном применении поверхностной обработки почвы отмечалась тенденция к уменьшению содержания илистой фракции (0,25 мм) в слое 0-10 см. Применение минимальной и поверхностной обработки вместо ежегодной вспашки в течение четырех ротаций севооборота не приводило
к значительному ухудшению структуры почвы. Однако за этот период произошло увеличение глыбистой фракции (> 10 мм)
- с 16-18 до 21-47 %.
Отмечается распыление чернозема выщелоченного в результате механических обработок, но оно ограничено определенным пределом. При своевременной обработке почвы в состоянии оптимальной влажности содержание пылеватых частиц не увеличивается более чем на 810 % от общей массы почвы и не достигает предела, вызывающего отрицательные последействия для физических свойств, даже при длительной замене отвальной вспашки минимальной и поверхностной обработками.
При глубокой (на 30-32 см) отвальной вспашке улучшается агрегатный состав верхней части пахотного слоя (0-10 см): увеличивается доля комковато-зернистых отдельностей диаметром от 1 до 3 мм и уменьшается содержание пылеватых частиц. Преимущество глубокой вспашки по агрегатному составу слоя почвы 0-10 см сохраняется до начала весенних обработок, а к концу вегетации пропашных культур утрачивается. В результате замены вспашки лущением в системе севооборота отмечена тенденция к возрастанию водопрочности агрегатов нижних частей пахотного слоя (10-20 и 20-30 см).
Структура в подпахотном слое почвы 30-40 см хорошая, с высоким содержанием агрономически ценных и водопрочных агрегатов и значительно не различается между вариантами обработки под всеми культурами севооборота.
Список литературы
1. Абрукова Л.П. Изучение тиксо-тропных свойств почв с применением ротационного свискозиметра РВ-8 // Почвоведение. - 1970. - № 8. - С. 83-90.
2. Баздырев Г.И., Лошаков В.Г., Пу-понин А.И. Земледелие. - М.: Колос, 2000.
- С. 258-345.
Куль- тура, годы иссле- дования Время отбора проб Система основной обработки почвы
ин- тен- сив- ная разно- глу- бин- ная мини- маль- ная без- отва- льная мини- маль- ная отваль- ная по- верх- ност- ная
Озимая пшеница, 1970-1972 После уборки, перед закладкой опыта 6,5
Подсол- нечник, 1971-1973 Перед допосевной обработкой 3,5 4,4 - 6,3 7,1
Перед уборкой 8,2 7,0 - 7,8 6,9
Клеще- вина, 1973-1976 Перед допосевной обработкой 3,3 3,3 - 3,9 4,7
После окончания ухода 6,5 7,2 - 7,9 8,3
Соя, 1977-1980 Перед допосевной обработкой 2,2 2,3 - 3,4 4,8
Перед уборкой 3,9 3,8 - 4,6 5,0
Клеще- вина, 2003-2004 Перед допосевной обработкой 2,1 2,3 - 1,6 1,9
Соя, 2005-2007 Перед допосевной обработкой 3,6 2,3 2,7 2,4 2,9
Рапс озимый, 2007-2009 Всходы 1,3 3,6 2,5 1,8 1,7
Перед уборкой 3,3 2,4 2,4 2,4 2,6
Рапс яровой, 2009-2011 Всходы 2,2 2,3 2,9 3,0 1,9
Перед уборкой 5,3 5,7 4,3 6,1 4,1
3. Бекаревич Н.Е., Буров Д.И., Долгов С.И., Ревут И.Б., Шевлягин А.И. Структура почвы и условия жизни растений // Мат-лы междун. науч-метод. совещ. науч. учрежд. соц. стран «Изменение почв при окультуривании, их классификация и диагностика». - М., 1964. - С. 293-304.
4. Бондарев А.Г. Теоретические основы и практика оптимизации физических условий плодородия почв // Почвоведение. - 1994. - № 11.- С. 10-15.
5. Борин А.А., Коровина О.А., Лощи-нина А.Э. Эффективность различных технологий обработки почвы в севообороте // Владимирский земледелец. - 2011.
- № 3 (57). - С. 21-22.
6. БушневА.С. Особенности обработки почвы под подсолнечник // Земледелие. -2009. - № 8. - С. 13-15.
7. Бушнев А.С. Особенности обработки почвы под сою // Земледелие. - 2010. -№ 3. - С. 21-23.
8. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. - 3-е изд., перераб. и доп.-М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с.
9. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы определения физических свойств почв и грунтов. - М.: Высшая школа, 1961. - 345 с.
10. Васильев Д.С., Баранов В.Ф., Ярославская П.Н. Система основной обработки почвы в звене севооборота: озимая пшеница - соя - озимая пшеница // Отчет о законченной НИР ВНИИМК. - Краснодар, 1982. - 21 с.
11. Васильев Д.С., Лукашев А.И., Ярославская П.Н. Система основной обработки почвы под сахарную свеклу и озимую пшеницу в севооборотах с масличными культурами // Отчет о законченной НИР ВНИИМК. - Краснодар, 1978. -21 с.
12. Верзилин В.В., Королев Н.Н., Коржов С.И. Сидерация в условиях Центрального Черноземья // Земледелие. -2005. - № 3. - С. 10-12.
13. Воронин А.Д. Основы физики почв.
- М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. - 244 с.
14. Дубоносов Г.С. Обработка почвы в зоне выщелоченных черноземов цен-
тральных и южных районов Кубани // Земледелие. - 1961. - № 7. - С. 12-13.
15. Иванов П.К. Система обработки почвы в степных районах. - М.: Сельхоз-гиз, 1961. - 223 с.
16. Качинский И.А. Физика почвы. Ч. 1.
- М.: Высшая школа, 1965. - 320 с.
17. Кузнецов И.А. Обработка почвы. -Краснодар, 1964. - 112 с.
18. Кузнецова В.И. К вопросу о теоретических основах минимальной обработки почвы типичных и выщелоченных черноземов // Теоретические вопросы обработки почвы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - С. 311-317.
19. Кузнецова И.В., Долгов С.И. Физические свойства почвы, определяющие эффективность минимальных обработок // Земледелие. - 1975. - № 6. - С. 26-28.
20. Макодзеба И.А. Глубокая вспашка черноземных почв. - М.: Сельхозгиз, 1956. - 112 с.
21. Максимова А.Я., Ярославская П.Н. Изменение агрофизических и агрохимических свойств почвы в связи со способами основной обработки // Агротехника масличных культур. - Краснодар, 1968. -С. 46-64.
22. Марин В.И., Токарева Л.И. Основная обработка почвы под подсолнечник // Технические культуры. - 1988. - № 5. -
С. 7-8.
23. Марин В.И., Токарева Л.И., Панфилова О.В. Способы и глубина основной обработки почвы в звене севооборота с соей // Науч.-тех. бюл. ВНИИМК. - 1991. - Вып. 3 (114). - С. 42-46.
24. Марин В.И., Кондратьев В.И., Панфилова О.В., Емельянчикова В.В. Минимализация основной обработки почвы в севообороте // Науч.-техн. бюл. ВНИИМК. - 2002. - Вып. 127. - С. 89-93.
25. Медведев В.В. Физическая деградация черноземов, ее причины, следствия и пути устранения // Успехи почвоведения. - М.: Наука, 1986. - С. 23-26.
26. Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф., Ма-нучаров А.С., Зенова Г.М. Влияние длительного применения удобрений и их последействие на физические свойства агродерново-подзолистой почвы // Про-
155М 0202-5493. МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып. 2 (155-156), 2013
блемы агрохимии и экологии. - 2010. - № 2.
- С. 3-9.
27.Морковкин Г.Г., Демина И.В. К оценке влияния сидератов и залежи на изменение плодородия черноземов выщелоченных в условиях умеренно засушливой и колочной степи Алтайского края // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2011. - № 11 (85). - С. 18-22.
28.Овчинников А.С., Колебошина Т.Г. Влияние продолжительности использования многолетних трав на агрофизические показатели светло-каштановой почвы в бахчевых севооборотах в орошении и на богаре // Известия Нижневолжского агро-университетского комплекса. - 2010. -№ 3 (19). - С. 1-8.
29.Рамазанов Р.Я., Хазиев Ф.Х., Фаи-зов Х.Ф. Водно-физические характеристики типичного чернозема и урожайность сельскохозяйственных культур в зависимости от обработки почвы // Аграрная наука. - 1995. - № 2. - С. 29-30.
30.Семендяева Н.В., Ковешникова Л.А., Крупская Т.Н. Водопрочность структуры и содержание гумуса в черноземах выщелоченных Новосибирского приобья в различных севооборотах // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2010. - № 6 (68). - С. 3137.
31.Семихненко П.Г., Ярославская П.Н. Влияние основной обработки на структуру и сложение пахотного слоя выщелоченного чернозема // Почвоведение. -1977. - № 8. - С. 93-99.
32.Тарасенко Б.И. Повышение плодородия почв Кубани. - Краснодар, 1971. -144 с.
33. Шеин Е.В. Курс физики почв.- М.: Изд-во МГУ, 2005. - 432 с.
34. Югов А.В., Сисо А.В. Плодородие почвы в зависимости от возделываемых культур // Научный журнал КубГАУ. -2008. - № 35 (1). - С. 1-10.
35. Ярославская П.Н., Ригер А.Н. Ми-нимализация системы основной обработки почвы в севообороте с масличными культурами // Основная обработка почвы и удобрения под масличные культуры: сб. науч. раб. - Краснодар, 1977. - С. 3-11.
36. Ярославская П.Н., Бородин В.Н. Минимальная обработка почвы и гербициды // Земледелие. - 1984. - № 11. -
С.22-24.
