CC BY
49
ДИНАМИКА ВЛАЖНОСТИ ЧЕРНОЗЕМА ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ ПОД ЯРОВУЮ ПШЕНИЦУ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ
Д.И. ЕРЕМИН,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры почвоведения и агрохимии,
О.А. ШАХОВА,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры земледелия, Тюменская ГСХА_______________________
Ключевые слова: максимальная гигроскопичность, влажность завядания, полевая (наименьшая) влагоёмкость, чернозём выщелоченный, отвальная обработка, влажность почвы, влажность разрыва капилляров.
Повышение продуктивности сельскохозяйственных культур невозможно без интенсификации земледелия, которая включает в себя не только научнообоснованное применение минеральных удобрений, но и систему активного мониторинга условий произрастания сельскохозяйственных культур. Одним из его элементов являются наблюдения за динамикой почвенной влаги.
Традиционная система определения водообеспеченности на основе расчёта запасов продуктивной влаги является громоздкой и наиболее подходящей для анализа причин неполучения запланированной урожайности. Однако для быстрого реагирования необходимо переходить на анализ влажности, которую можно определить с помощью влагомеров различных типов. Для этого нужно знать водно-гидрологические константы почвы, которые являются постоянными в течение многих лет. К ним относятся влажность завядания (ВЗ) - порог, ниже которого растения гибнут или не прорастают [4]. Следующий показатель - наименьшая влагоёмкость (НВ), или предельная полевая влагоёмкость - количество воды, которое может находиться в капиллярно-подвешенном состоянии. При влажности большей НВ в почве нарушается водно-воздушный баланс, что негативно влияет на жизнь растений [5]. Наиболее важной является влажность разрыва капилляров (ВРК), которая указывает на момент разрушения капиллярной сети на ряд изолированных участков, что приводит к затруднению движения воды в по-
625003, г. Тюмень, ул. Республики, 7; тел. 8 (3452) 46-15-77
чвенном профиле. Помимо этого разрыв капилляров снижает скорость проникновения воды во время дождя в подпахотные слои, что приведёт к усилению испарения и дополнительной потере воды [2].
При влажности в диапазоне ВЗ - ВРК растения не погибают, но безвозвратно снижают свою продуктивность, и лишь при влажности, находящейся в диапазоне ВРК - НВ, растения способны максимально эффективно развиваться. Поэтому главной задачей земледельцев является сохранение влажности в данном диапазоне в течение первой половины вегетации зерновых культур, что при правильно сбалансированном питании позволит получить максимальную урожайность [1].
Методика и условия проведения опытов
Исследования проводились на опытном поле Тюменской ГСХА (д. Утёшево) в звене севооборота однолетние травы - яровая пшеница - яровая пшеница по следующей схеме:
■ вспашка ПН-4-35 на глубину 28-30 см, посев С3-3,6;
■ без осенней обработки, посев СКП-2,1.
Перед посевом вносили минеральные удобрения на планируемую урожайность 3,5 т/га. Химическую прополку проводили в фазу кущения баковой смесью гербицидов Секатор (200 г/га) + Пума Супер (0,5 л/га).
Почва - чернозём сильно выщелоченный тяжелосуглинистый маломощный среднегумусный, сформировавший-
ся на карбонатном покровном суглинке.
Наименьшую влагоёмкость определяли методом заливных площадок, влажность - термостатно-весовым способом. Влажность завядания рассчитывали путём умножения максимальной гигроскопичности на коэффициент 1,34, влажность разрыва капилляров - умножением значений наименьшей влаго-ёмкости на коэффициент 0,7 [6]. Дисперсионный анализ результатов опыта проводили по Б.А. Доспехову.
Анализ погодных условий показал (табл. 1), что 2004 год характеризуется как жаркий и сухой. Гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) за период май - июль варьировал от 0,1 до 0,3 при среднемноголетних значениях 1,2-1,5 и лишь в августе соответствовал норме.
Погодные условия 2006 года существенно отличались от 2004 года. ГТК в мае составил 1,0 при норме 1,2, но июнь и июль характеризовались сильной увлажнённостью - ГТК поднялся до 2,1-2,6 единиц, что в 1,7 раза выше среднемноголетних значений.
Результаты исследований Влажность завядания исследуемого чернозёма выщелоченного в пахотном слое (0-25 см) варьирует от 11,2 до
Higroscopicity maximum, wilting moisture, water field capacity, chernozem leached, molboard plowing, soil moisture, moisture disjunction of capillaries.
№ 1 (67), 2010 г.
Аграрный вестник Урала
39
Агрономия. Растениеводство
12,7% от массы почвы (табл. 2). Столь высокие значения объясняются большими запасами органического вещества в почве [3]. С глубиной значения ВЗ снижаются, достигая минимальных значений на глубине 1 м.
Влажность, соответствующая наименьшей влагоёмкости, также зависит от гумусированности и гранулометрического состава почвы. Максимальные значения отмечены в пахотном слое -30-35% от массы почвы. С глубиной влажность соответствующая НВ снижается и достигает 19,3% от массы почвы в слое 80-100 см. Однако глубже этот показатель возрастает до 22,5%, что объясняется изменением гранулометрического состава.
Влажность перед посевом в слое 015 см в 2004 году на отвальной обработке составляла 14,2-14,5% от массы почвы (рис. 1), что лишь на 1,5% больше влажности завядания при нулевой об-
работке, где она была ниже значений ВЗ. Это негативно влияет на появление всходов яровой пшеницы. Необходимо отметить - влажность на глубине 15-20 см соответствовала влажности завядания, тогда как на варианте с отвальной обработкой она была выше на 3-5%.
Интерес вызывает и глубина, на которой влажность почвы была на уровне ВРК. На отвальной обработке в условиях засушливого года (2004) эта глубина составляла 38-40 см, тогда как при нулевой - на 10-12 см глубже. То есть отказ от основной обработки создаёт наиболее неподходящие условия для подтягивания воды в корнеобитаемую зону. При этом необходимо больше осадков для восстановления капиллярной сети в пахотном горизонте. В слое 50-100 см влажность почвы на изучаемых системах обработки выше значений ВРК и варьирование между ними не столь существенно.
В условиях увлажнённого года (2006)
Погодные условия в годы исследований
Таблица 1
Показатели Годы Май Июнь Июль Август
Количество осадков, мм 2004 15 36 161 59
2006 35 122 134 56
ср. ИУИОГ. 42 48 92 54
Среднемесячная температура. ЛС 2004 15,8 17,6 20,9 15,1
2006 11 ,е 19,2 16,4 14,5
ср. ІУЇИ0Г. 10,7 16,3 16,7 16,1
ГГ К С ел янино рэ 2004 °'1 0,3 1.3
2006 1,0 2,1 2,6 I ,з
СР. №10Г. 1,? 1,3 1.5 1,3
Таблица 2
Категории почвенной влаги чернозёма выщелоченного,
% от массы почвы
Сл ой, см В л аж и ость завядания (ВЗ) Влажность разрыва капилляров (ВРК) Наименьшая влагоёмко сть(НВ)
0-5 12,7 23,3 34,0
5-Т5 12,5 22,5 32,2
15-25 11,2 24,6 35,2
25-35 11,0 21,5 30,0
35- 5С 10,9 15,5 22,2
50-80 10,3 13,5 19,3
50-100 10,0 15,7 22,5
Отвальная система обработки
---ВЗ --------ВРК
Нулевая система обработки — • 2004 г — • 2006 г.
Отвальная система обработки
Нулевая система обработки
Рисунок 1. Влажность перед посевом яровой пшеницы при различных системах основной обработки почвы, % от массы почвы
Рисунок 2. Влажность в кущение яровой пшеницы при различных системах основной обработки почвы, % от массы почвы
наиболее сильно заметно влияние обработки почвы на влажность перед посевом. Влажность слоя 0-10 см при нулевой обработке соответствует значениям ВРК, то есть ожидаемого подтягивания воды в зону прорастания семян не будет, и при отсутствии осадков на момент посева растения будут развиваться в неблагоприятных условиях. Отвальная обработка при посеве создаёт необходимый запас воды для прорастания растений даже при отсутствии дождей в этот период. Мощность слоя с влажностью большей ВРК составляет 25 см, тогда как при нулевой обработке - почти в 2 раза меньше. Помимо этого при нулевой обработке формируется слой (17-32 см), где влажность меньше ВРК, то есть вода, находящаяся глубже, не сможет пройти в зону прорастания зерна до тех пор, пока не пройдет дождь.
Кущение зерновых культур в условиях Северного Зауралья обычно совпадает с ежегодными атмосферными засухами, поэтому влажность почвы в этот момент будет являться лимитирующим фактором формирования урожайности. Наши исследования показали, что в засушливый год влажность в слое 0-10 см при отвальной обработке находится на уровне влажности завядания (рис. 2), тогда как на нулевой обработке фактическая влажность была намного меньше ВЗ (6,5-10,2%), причём столь низкая влажность прослеживается до глубины 25 см, тогда как на отвальной обработке влажность достигает 18%, что на 7% больше варианта с нулевой обработкой. При этом создаётся слой (20-40 см) с повышенной влажностью, что объясняется подтягиванием воды из нижележащих горизонтов и задержкой в корнеобитаемом слое за счёт разрушения капилляров при отвальной обработке.
На варианте с нулевой обработкой влажность была несколько выше, чем на отвальной обработке, что объясняется отсутствием передвижения воды в слое 50-100 см. Глубже 100 см влажность в годы исследований в период кущения изменялась незначительно.
Перед уборкой яровой пшеницы влажность в сухой 2004 год на отвальной и нулевой обработке повысилась по всему метровому профилю до 19,423,4% и приближалась к значениям влажности разрыва капилляров, превышая их в слое 40-100 см (рис. 4). В 2006 году фактическая влажность находилась в диапазоне ВРК - НВ, то есть в категории легкодоступной влаги независимо от вида обработки.
Изменение водного режима сказалось на урожайности яровой пшеницы (рис. 4). В годы исследований сбор яровой пшеницы на варианте с нулевой обработкой был существенно ниже, чем на отвальной обработке. В засушливый год (2004) урожайность на варианте с нулевой обработкой была практически в 2 раза ниже, чем на отвальной обработке, и в 3 раза меньше планируемой урожайности по минеральному питанию (рис.
40
Аграрный вестник Урала
№ 1 (67), 2010 г.
Агрономия. Растениеводство
Рисунок 3. Влажность перед уборкой яровой пшеницы при различных системах основной обработки почвы, % от массы почвы
4). В благоприятный 2006 год урожайность увеличилась до 2,8 т/га, что составляет 80% от плана.
Отвальная обработка способствовала сохранению более высокой влажности в корнеобитаемом слое и подтягиванию питательных веществ из нижележащих горизонтов, чем и объясняется урожайность в 2006 году на 0,7 т/га выше планируемых значений.
Рисунок 4. Урожайность яровой пшеницы при различных системах основной обработки, т/га
Выводы
1. Оптимальная влажность пахотного слоя чернозёма выщелоченного для развития зерновых культур в условиях Северного Зауралья находится в диапазоне 24-34% от массы почвы.
2. Использование нулевой обработки приводит к дополнительному иссушению почвы на 3-4% относительно варианта с отвальной обработкой, что может негативно сказаться на процессах прорастания яровой пшеницы.
3. Переход на нулевую систему обработки способствует снижению влажности корнеобитаемого слоя (0-40 см) перед посевом до значений ВРК, что не-
гативно сказывается на передвижении воды и питательных веществ по почвенному профилю в течение первой половины вегетации яровой пшеницы.
4. Отвальная обработка позволяет уменьшить мощность горизонта, в котором отсутствует движение воды (влажность меньше ВРК), до 25 см, тогда как при нулевой обработке этот слой составляет 35 см.
5. Отказ от осенних обработок в пользу прямого посева приводит к стабильному снижению урожайности яровой пшеницы в 1,5-2,0 раза. Негативный эффект особенно усиливается в годы с сухой и жаркой весной.
Литература
1. Абрамов Н. В. Совершенствование основных элементов систем земледелия в лесостепи Западной Сибири : дис. ... докт. с.-х. наук. Омск, 1992. 13 с.
2. Абрамова М. М. Передвижение воды в почве при испарении // Тр. Почв. ин-та АН СССР М., 1953. Т. 41. С. 71-146.
3. Каретин Л. Н. Чернозёмные и луговые почвы Зауралья и Тобол-Ишимского междуречья : дис. ... докт. биол. наук. Тюмень, 1977. 462 с.
4. Роде А. А. Основы учения о почвенной влаге. М. : Гидрометиздат, 1969. Т. 2. 598 с.
5. Слесарев И. В., Кудряшова С. Я. О поведении влаги в чернозёмах южных тяжелосуглинистых // Чернозёмы: свойства и особенности орошения. Новосибирск : Наука, 1988. С. 232-236.
6. Шейн Е. В. Курс физики почв. М. : Изд-во МГУ, 2005. 432 с.
