CC BY
48
Агрономия
Изучение инновационных техно- ного показало следующее: все техно- лом повышения урожайности зерна
логий основной обработки почвы чер- логии обладают высоким потенциа- ячменя - 3,47-3,77 т к ед./га.
нозема выщелоченного среднемощ-
Литература
1. Мальцев Т. С. Система безотвального земледелия. М. : Агропромиздат, 1988. 128 с.
2. Федоткин В. А. Дифференцированная система зяблевой обработки Приобского ченозема в пропашном звене севооборота : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Оренбург, 1968. 25 с.
3. Слесарев В. Н., Абрамов Н. В. Деградация чернозема при длительном использовании тяжелой техники // Земледелие. 1992. № 6. С. 13.
4. Пупонин А. И., Захаренко А. В. Научные основы снижения засоренности почвы // Земледелие. 1999. № 3. С. 29-30.
5. Мингалев С. К. Ресурсосберегающие технологии обработки почвы в системах земледелия Среднего Урала : автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Тюмень, 2004. 32 с.
6. Рзаева В. В. Действие осенних обработок почвы и гербицидов на засоренность и урожайность культур в зерновом севообороте в северной лесостепи Тюменской области : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Тюмень, 2004. 16 с.
7. Федоткин В. А., Абрамов Н. В., Сулимова Н. М., Деулина Т. В. Обработка почвы в Западной Сибири. Тюмень, 2004. 60 с.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ СЕВЕРНОГО ЗАУРАЛЬЯ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Д.И. ЕРЕМИН,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент,
Д.В. ЕРЕМИНА,
кандидат сельскохозяйственных наук, старший преподаватель кафедры ЭММ и ВТ,
Ж.А. ФИСУНОВА,
старший преподаватель кафедры «Управление АПК», Тюменская ГСХА, г Тюмень
Ключевые слова: наименьшая влагоемкость (предельная полевая влагоемкость), выщелоченный чернозем, пахотный горизонт, порозность, плотность почвы.
Одним из важнейших факторов почвенного плодородия являются физические свойства. В отличие от структурно-агрегатного состояния почвы, которое является общеизвестным регулятором физических условий и лишь косвенно воздействует на растения, плотность почвы непосредственно влияет на процессы их роста и развития. Именно от плотности зависят водный, воздушный и температурный режимы почвы.
Плотность пахотного слоя имеет хорошо выраженную динамику во времени. Сразу после обработки почвы начинается процесс самоуплотнения, скорость которого зависит от вида обработки и количества выпадающих осадков. В естественном состоянии плотность почвы обычно остается постоянной и носит название равновесной плотности.
Как показывают исследования А.М. Ситникова (1980), В.Ф. Трушина (1990),
Н.В. Абрамова, оптимальная плотность черноземных почв для зерновых культур находится в пределах 1,00-1,17 г/ см3. Однако под воздействием сельскохозяйственной техники плотность по-
степенно начинает изменяться, причем не только ежегодно обрабатываемый слой, но и подпахотный горизонт, что неминуемо приводит к изменению других свойств почвы, влияющих на продуктивность пашни.
Недостаточная информация по агрофизическим свойствам каждого поля приводит к неверным расчетам запасов как питательных веществ, так и продуктивной влаги [1], что в конечном итоге может привести к повышению себестоимости продукции и, как следствие, отразиться на экономике предприятия. Помимо этого изучение антропогенного фактора позволит выбрать пути наиболее рационального восстановления плодородия старопахотных черноземов.
Методика исследований
Исследования по изучению физических показателей проводились на стационаре №1 кафедры почвоведения и агрохимии Тюменской ГСХА, который расположен в северной лесостепи на территории учхоза вблизи поселка Ро-щино Тюменского района. Почва - чернозем сильновыщелоченный тяжелосуглинистый маломощный среднегумусный на карбонатном покровном суглинке.
Распахан в 30-е годы прошлого столетия. В 1965 году был заложен стационар по изучению современных почвенных режимов [2]. Для выделения антропогенного влияния было проведено сравнение динамики физических свойств на целинном участке, пашне и участке с посеянными в 1995 году многолетними травами и до настоящего времени используемого под сенокос. В опытах определяли: плотность сложения до 1 м методом Качинского в 12-кратной повторности, плотность твердой фазы - пикнометрическим способом, пороз-ность - расчетным методом. Дисперсионный анализ проводили по Б.А. Дос-пехову (1985).
Результаты исследований
Исследования 1968 года показали, что плотность сложения в пахотном слое изменяется с глубиной от 0,95 до
1,21 г/см3, что соответствует для 020 см рыхлому состоянию и для 20-30 см - плотному (табл. 1). Это объясняется проведением отвальной обработки на глубину 20-22 см, препятствующей уплотнению.
Общая порозность пахотного горизонта варьировала от 54,2 до 61,7% от
Field water capacity, leached chernozem, plowing horizon, porosity, density of soil.
Таблица 1
Физические свойства чернозема выщелоченного, пашня, 1968 г.*
Слой, см Плотность, г/см3 Порозность, % от объема почвы
сложения твердой фазы общая при НВ**
0-10 0,95 2,48 61,7 26,7
10-20 1,08 2,52 57,1 24,1
20-30 1,21 2,64 54,2 26,2
30-40 1,30 2,69 51,7 24,7
40-50 1,52 2,71 43,9 12,9
50-60 1,56 2,70 42,2 11,2
60-70 1,61 2,74 41,2 11,2
70-80 1,63 2,77 41,2 9,2
80-90 1,58 2,74 42,3 10,3
90-100 1,56 2,74 43,1 11,1
* Данные Л.Н. Каретина.
** НВ - наименьшая влагоемкость.
Плотность выщелоченного чернозема, г/см3, 2006 г.
Слой, см Плотность сложения Плотность твердой фазы
пашн я целина мн. травы (10 лет) НСР05 пашня целина мн. травы (10 лет) НСР05
0-10 0,90 1,00 1,02 0,12 2,52 2,45 2,50 0,14
10-20 1,02 1,00 1,06 0,11 2,50 2,52 2,50 0,04
20-30 1,15 1,16 1,18 0,11 2,58 2,50 2,55 0,15
30-40 1,40 1,22 1,25 0,15 2,74 2,62 2,70 0,15
40-50 1,48 1,31 1,40 0,15 2,75 2,76 2,77 0,15
50-60 1,50 1,30 1,48 0,13 2,77 2,75 2,80 0,13
60-70 1,65 1,35 1,42 0,13 2,81 2,70 2,82 0,13
70-80 1,60 1,38 1,58 0,13 2,76 2,75 2,80 0,10
80-90 1,50 1,50 1,52 0,11 2,70 2,68 2,74 0,09
90-100 1,50 1,48 1,45 0,09 2,72 2,77 2,78 0,11
объема почвы. Незначительные отклонения объясняются тем, что помимо плотности сложения в пахотном горизонте отмечалось увеличение плотности твердой фазы в слое 20-30 см - 2,64 г/см3, - что на 6,5% больше слоя 0-10 см. Порозность при достижении влажности, соответствующей наименьшей влагоемкости, по всему пахотному горизонту остается довольно высокой -24,1-26,7% от объема почвы, что положительно влияет на обеспеченность корней воздухом.
Глубже 40 см плотность сложения заметно увеличивается и достигает максимальных значений (1,61-1,63 г/см3), при этом плотность твердой фазы варьирует незначительно (2,70-2,77 г/см3). Это указывает на то, что процесс уплотнения происходит за счет более тесной паковки структурных агрегатов, что подтверждается снижением общей порозности до 41,2-43,9% от объема почвы. С глубины 50-60 см условия аэрации при наименьшей влаго-емкости становятся неблагоприятными для роста и развития корней, особенно в слое 70-80 см.
Исследования 2006 года показывают, что плотность сложения на пашне за 38 лет существенных изменений не претерпела. Верхняя часть изменялась под действием механических обработок и характеризовалась как рыхлая, а с глубины 30 см - как плотная.
Сравнительный анализ плотности почвы целины и пашни может показать влияние сельскохозяйственной деятельности на физические свойства чернозема. Плотность гумусового го-
ризонта на целине с глубиной постепенно увеличивается, достигая 1,22 г/см3, в то время как на пашне плотность на 15% выше и составляет 1,40 г/см3 (табл. 2). С глубиной, где непосредственного влияния рабочих органов почвообрабатывающих орудий нет, плотность сложения достигает максимальных значений в слое 60-70 см - 1,65 г/см3, -что на 22% больше целины. Глубже 80 см плотность по вариантам не отличается друг от друга.
Переуплотненный слой (60-70 см) отмечен и в 1968 году и судя по тому, что его нет на целине, можно предположить, что данный слой сформировался именно под действием человеческой деятельности. За 38 лет сельскохозяйственного использования выщелоченного чернозема произошло уплотнение слоя 30-40 см на 8% относительно 1968 года.
Учитывая, что плотность твердой фазы за эти годы существенных изменений не претерпела, но имеются различия между пашней и целиной, можно утверждать, что процесс уплотнения происходит за счет перемещения частиц по почвенному профилю в начальный период использования почвы и в дальнейшем за счет более сильной паковки структурных агрегатов. Использование многолетних трав на старопахотных черноземах позволяет снизить темпы переуплотнения за счет отказа от обработки почвы и разрыхляющего действия корней травянистой растительности. Выращивание многолетних трав (смесь костреца безостого и люцерны синей) в течение 10 лет на ста-
Агрономия
ропахотном черноземе позволило изменить ряд физических показателей до значений целинного участка, то есть достичь равновесной плотности. В слое 30-40 см произошло разрыхление до 1,25 г/см3, что соответствовало плотности целинного участка. Плотность твердой фазы этого слоя не изменилась (±2%). Это указывает на то, что процесс разрыхления происходит за счет деятельности корней, а не накопления гумуса. Разуплотнение происходит и в слое 6070 см - 14% относительно пашни, - однако значения, соответствующие плотности целинного участка, не достигнуты. Слой 70-80 см за 10 лет использования многолетних трав так и не разрыхлился, что объясняется слабым проникновением корневой системы. Процесс увеличения плотности твердой фазы под многолетними травами не отмечается, что указывает на отсутствие перемещения частиц по почвенному профилю.
Порозность аэрации (воздухосодер-жание) находится в прямой зависимости от плотности почвы, и чем сильнее она уплотняется, тем меньше воздуха остается для корней растений, особенно при влажности, соответствующей наименьшей влагоемкости (НВ). Исследования Н.Д. Градобоева, Н.В. Семендяевой и И.С. Сметанина (1960) показали, что порозность аэрации при НВ менее 8% является критической для жизнедеятельности корней.
Воздухосодержание пахотного горизонта варьирует от 55% в слое 20-30 см до 64% в слое 0-10 см (табл. 3). Сравнение с целиной показывает, что пороз-ность аэрации слоя 10-30 см оптимальна, а слой 0-10 см избыточно рыхлый. При влажности, соответствующей НВ, корни будут развиваться при благоприятных условиях, однако подпахотный слой (30-40 см) помимо переуплотнения обладает негативным фактором: пороз-ность аэрации при НВ - 6%, что неприемлемо для нормального роста и развития растений. Следует отметить, что на целине этот показатель в 3 раза выше -19%. Столь низкие значения подпахотного горизонта могут способствовать поверхностному расположению корневой системы, особенно в начале вегетации, так как именно тогда отмечается влажность, соответствующая наименьшей влагоемкости.
Порозность аэрации старопахотного чернозема в слое 40-80 см постепенно с глубиной уменьшается от 49 до 42%, на целине - 53-50% соответственно. При влажности НВ порозность подпахотного слоя варьирует от 10 до 16%, что является нижним пределом для растений. На целине отмечается та же тенденция, только с большими значениями - 13-17%. Столь существенная разница в воздухосодержании может привести не только к ухудшению газообмена, но и к снижению запасов продуктивной влаги вследствие уменьшения порового пространства.
Резкое увеличение порозности аэра-
Таблица 3
Порозность почвы, % от объема почвы, 2006 г.
Слой, см Общая порозность ц а р 0 а ь сть о н з о р о С ш X и р п и и
пашня целина мн. травы (10 лет) пашня целина мн. травы (10 лет)
0-10 64 59 59 34 29 26
10-20 59 60 58 26 28 25
20-30 55 54 54 15 18 19
30-40 49 53 54 6 19 18
40-50 46 53 49 10 13 14
50-60 46 53 47 16 17 18
60-70 41 50 50 11 14 13
70-80 42 50 44 10 15 10
80-90 44 44 45 12 11 11
90-100 45 47 48 18 11 18
ции в слое 90-10 см пахотного чернозема - 18%, - тогда как на целине - 11%, объясняется слабовыраженной слоистостью материнской породы, которую отмечал Л.Н. Каретин (1977), а не результатом антропогенного влияния.
Длительное использование многолетних трав позволяет улучшить порозность аэрации верхних горизонтов до уровня целинного участка, особенно в слое 30-40 см - 18% при НВ. Однако глуб-
же 70 см изменений не произошло - 10%, тогда как на целине - 15%. Это указывает на неэффективность использования многолетних трав для восстановления физических показателей плодородия на глубине 70-80 см, где формируется второй переуплотненный слой.
Выводы
Плотность сложения пахотного слоя выщелоченного чернозема при отвальной обработке остается в пределах оп-
Агрономия
тимальной - 0,90-1,20 г/см3.
Длительное использование чернозема под пашней приводит к образованию в почвенном профиле двух переуплотненных слоев: 30-40 см - 1,40 г/см3 и 6070 см - 1,65 г/см3, тогда как на целине -
1,22 и 1,35 г/см3 соответственно.
Использование многолетних трав в течение 10 лет позволяет разрыхлить слой 30-40 см до состояния целинного участка - 1,25 г/см3, - но уменьшения плотности в слое 70-80 см не происходит - 1,58 г/см3, - тогда как на целине - 1,38 г/см3.
Порозность переуплотненных слоев пахотного чернозема снижается до 49 и 42% от объема почвы при 53 и 50% на целине. Глубже 80 см антропогенное влияние не проявляется.
При сельскохозяйственном использовании порозность аэрации при наименьшей влагоемкости снижается до критического предела (6%), что негативно влияет на рост и развитие корней. Выращивание многолетних трав восстанавливает порозность в слое 0-70 см до значений целинного чернозема.
Литература
1. Ефимов В. Н., Донских И. Н., Царенко В. П. Система удобрений / под ред. В. Н. Ефимова. М. : КолосС, 2002. 320 с.
2. Каретин Л. Н. Черноземные и луговые почвы Зауралья и Тобол-Ишимского междуречья : дис. ... д-ра биол. наук. Тюмень, 1977. 462 с.
3. Абрамов Н. В. Совершенствование основных элементов систем земледелия в лесостепи Западной Сибири : дис. ... д-ра с.-х. наук. Омск, 1992. 313 с.
4. Градобоев Н. Д., Семендяева Н. В., Сметанин И. С. Почвы Омской области. Омск, 1960. 374 с.
5. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. Изд. 5-е, доп. и перераб. М. : Агропромиздат, 1985. 351 с.
6. Ситников А. М. Структура и плотность почвы и их роль в плодородии : лекция. Омск, 1980. 20 с.
7. Трушин В. Ф. Интенсивное земледелие Среднего Урала (в 2-х частях). Свердловск, 1990. 436 с.
Л Л
А к
РОЛЬ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ФОРМИРОВАНИИ УСТОЙЧИВОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЛАНДШАФТОВ ПРЕДУРАЛЬЯ
А.И. КОСОЛАПОВА,
доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом земледелия и агрохимии,
Д.С. ФОМИН,
младший научный сотрудник, Пермский НИИСХ, Пермская область
Ключевые слова: обработка почвы, структура, плотность сложения пахотного слоя, биологическая активность, урожайность.
В адаптивно-ландшафтном земледелии обработка почвы служит наиболее интенсивным фактором в управлении продукционным процессом в агрофитоценозах и формировании стабильного функционирования ландшафтов. К сожалению, традиционная система обработки почвы, базирующаяся на отвальной вспашке, не отвечает этим требованиям, так как является энергозатратной, способствует развитию эрозионных процессов, интенсивной минерализации органи-
ческого вещества почвы, быстрому ее уплотнению после рыхления [1, 2].
Условия произрастания сельскохозяйственных культур на территории Предуралья имеют большие различия: климат изменяется от умеренно-континентального до континентального, обеспеченность влагой - от переувлажненной (ГТК 1,7-1,6) до незначительно засушливой (ГТК 1,3 и ниже). В этой связи оптимизация обработки почвы применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям
имеет большое значение для продукционного процесса сельскохозяйственных культур.
Цель и методика исследований Цель работы - определить влияние обработки почвы в различных почвенно-климатических зонах на агрофизические свойства, биологическую активность, засоренность и урожайность сельскохозяйственных культур в полевых севооборотах.
Исследования проводили в трех агроэкологических разделах: Вятско-Камской южной тайги (Кудымкарский район) на дерново-мелкоподзолистой тяжелосуглинистой почве, Уфимско-Сылвинской южной тайги (Пермский район, Центральное опытное поле) на
Soil processing, structure, density of addition of an arable layer, biological activity, productivity.
