CC BY
0DOI:10.24412/2225-2584-2024-2108-9-13 УДК 631.431.1/631.51.01
ФОРМИРОВАНИЕ СЛОЖЕНИЯ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОЗИМОЙ РЖИ В ЗЕРНОТРАВЯНОМ СЕВООБОРОТЕ
С.И. ЗИНЧЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, (e-mail: zinchenkosergei@mail. ru)
Верхневолжский федеральный аграрный научный центр
ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., 601261, Российская Федерация
Резюме. Представлены результаты исследований в ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ» (г. Суздаль) в 2012, 2013, 2018, 2019 гг. по изучению влияния приёмов основной обработки под озимую рожь на динамику плотности сложения серой лесной среднесуглинистой почвы в слое 0...30 см в зернотравяном севообороте: овес с подсевом многолетних трав (клевер+тимофеевка) - многолетние травы первого года пользования - многолетние травы второго года пользования - озимая рожь - яровая пшеница - яровой ячмень. В стационарном полевом опыте изучали варианты основной обработки: ежегодная плоскорезная на глубину 6.8 см и 20.22 см; ежегодная вспашка на 20.22 см; ярусная вспашка на 28.30 см под озимую рожь, под остальные культуры вспашка на 20.22 см; ярусная вспашка на 28.30 см под озимую рожь, под остальные культуры плоскорезная на 6.8 см. Урожай озимой ржи на изучаемых вариантах за годы исследований был на уровне 6,18.6,43 т/га и не имел статистически достоверных различий (HCP05 = 0,36 т/га). В слое 0.30 см в период вегетации озимой ржи плотность сложения формировалась в интервале 1,24.1,50 г/см?, общая скважность - 40,8.53,1%, капиллярная - 38,3.42,9% и некапиллярная - 1,5.13,1%. Наблюдались значительные сезонные изменения плотности сложения серой лесной среднесуглинистой почвы под озимой рожью, которые связаны, в первую очередь с приёмами основной обработки почвы. Равновесная плотность сложения на целинном участке в период вегетации была в диапазоне 1,37.1,49 г/см3, общая скважность - 40,6.45,5%, капиллярная скважность -38,6.40,4% и некапиллярная скважность - 2,0.5,5%.
Ключевые слова: серая лесная почва, озимая рожь, зернотравяной севооборот, плотность сложения, скважность, приемы основной обработки почвы.
Для цитирования: Зинченко С.И. Формирование сложения серой лесной почвы при возделывании озимой ржи в зернотравяном севообороте // Владимирский земледелец. 2024. №2. С. 9-13. DQI:10.24412/2225-2584-2024-2108-9-13.
Одним из главных показателей физического состояния пахотного слоя почвы служит ее плотность сложения. Большое влияние на величину этого показателя оказывает прием обработки и воздействие движущейся по поверхности техники. Наиболее рыхлое состояние почвы - после механической обработки, затем происходит уплотнение, и через некоторое время плотность приходит в состояние равновесной, то есть мало изменяющейся до следующей обработки.
Воздействуя на почву посредством орудий, мы изменяем ее плотность, формируя оптимальные показатели сложения для роста культурных растений,
что в свою очередь оказывает влияние на водный, воздушный, тепловой режимы, биологическую активность пахотного слоя. При этом важно не ухудшить свойства обрабатываемой почвы, сформировав излишне рыхлый пахотный слой, что может привести к снижению плодородия и дополнительным энергетическим затратам на возделывание культуры [1]. Для серых лесных почв со средне- и тяжелосуглинистым механическим составом значение оптимальной плотности сложения для зерновых культур составляет 1,21 г/см3, а ее интервал - 1,00...1,30 г/см3 [2].
Оптимальный диапазон плотности сложения легкосуглинистой почвы для возделывания полевых культур - 1,10.1,40 г/см3 [2]. По данным Сапожникова Н.А. на суглинистых почвах зерновые культуры успешно произрастают даже при плотности пахотного слоя от 1,40 до 1,50 г/см3 [3]. Оптимальная величина плотности для отдельных зерновых культур на тяжелом и среднем суглинке составляет соответственно 1,15.1,40 г/см3 и 1,25.1,40 г/см3 [2,3]. Последующие исследования позволили установить, что при высокой обеспеченности растений элементами питания уменьшается неблагоприятное влияние высокой плотности сложения почвы на урожайность сельскохозяйственных культур [2].
Для научного обоснования и объективного решения вопросов выбора способов и глубины основной обработки серой лесной почвы Опольной зоны, важно знать границы оптимальных значений плотности сложения почвы, отвечающих требованиям возделываемых культур в конкретных почвенно-климатических условиях.
Цель исследований - изучить влияние длительного воздействия приемов основной обработки серой лесной почвы на динамику ее плотности сложения под озимой рожью при возделывании культуры в зернотравяном севообороте.
Условия, материалы и методы. Работу проводили в 2012.2019 гг. в ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ» (г. Суздаль). Стационарный полевой опыт был заложен в 1986 г. Почва опытного участка серая лесная среднесуглинистая, имела следующие показатели плодородия: мощность гумусового горизонта А (Ап+А1) - 31.34 см; pHKC| - 4,91.5,37; содержание гумуса варьировало от 3,2 до 4,3 %; подвижный P2O5 (по Кирсанову) - 155,4.183,2 мг/кг; обменный K2O (по Масловой) - 156,8.178,6 мг/кг почвы. Почвообразующая порода - пылеватые покровные суглинки, лессовидные карбонатные суглинки, содержащие большое количество известковых конкреций.
Зернотравяной севооборот включал следующие культуры: овес + многолетние травы (клевер + тимофеевка) - многолетние травы 1 года пользования
- многолетние травы 2 года пользования - озимая рожь
- яровая пшеница - ячмень. Исследования проводили в посевах озимой ржи в 2012, 2013, 2018, 2019 гг. Изучали следующие варианты основной обработки: плоскорезная на глубину 6...8 см; плоскорезная на 20...22 см; вспашка на 20.22 см; ярусная вспашка на 28.30 см (озимая рожь) + вспашка на 20.22 см (остальные культуры); ярусная вспашка на 28.30 см (озимая рожь) + плоскорезная на 6.8 см (остальные культуры).
Применяли общепринятую для зоны технологию выращивания культур. Минеральные удобрения под озимую рожь в севообороте вносили в дозе N70P60K80 кг д.в. Фосфорные и калийные удобрения вносили под основную обработку, азотные удобрения под озимую рожь вносили весной в период ее отрастания под боронование.
Для характеристики плотности сложения почвы использовали метод цилиндров [4]. Отбор почвенных образцов проводили в трехкратном повторении, в слое почвы 0.30 см через 10 см. Урожай учитывали на закрепленных площадках с площади 1 м2 в 6-кратной повторности на каждом повторении [4].
Среднемноголетняя сумма осадков региона составляет 604 мм с колебаниями по годам от 390,8 до 741 мм. Климатические условия вегетационных периодов 2012.2013 и 2019 гг. характеризовались оптимальным увлажнением (ГТК 1,35-1,94), 2018г. -недостаточным увлажнением (ГТК 0,92).
Обработку полученных данных проводили с помощью программы Statistica 6 с использованием методов дисперсионного анализа [5].
Результаты и обсуждение. За равновесную плотность сложения для серой лесной среднесуглинистой почвы была принята плотность сложения пятидесятилетней целины, расположенной на сопредельном участке с опытом.
После двухлетнего возделывания многолетних
трав плотность сложения серой лесной почвы до проведения основной обработки под озимую рожь была на уровне 1,24.1,39 г/см3 (НСР05=10,0 г/см3) (табл. 1).
После проведения основной обработки под озимую рожь наименьшее разрыхляющее воздействие почвы зафиксировано в варианте плоскорезной обработки на 6.8 см. Здесь мы отмечали наиболее высокое значение плотности сложения - 1,18 г/см3. Лучшие значения плотности сформировались при вспашке на 20.22 см и комбинированной (на 28.30 см и 20.22 см) - 1,08.1,12 г/см3.
После посева озимой ржи под воздействием агротехнических мероприятий и естественного уплотнения в вариантах с безотвальной обработкой плотность сложения достигла уровня залежи -1,37 г/см3. Наиболее рыхлое состояние почвы сохранялось при использовании отвальной вспашки и ярусной, что на 0,1 и 0,12 г/см3 соответственно меньше, чем при плоскорезном рыхлении.
К возобновлению вегетации (май следующего года - отрастание побегов) почва продолжала уплотняться до значений 1,27.1,38 г/см3 (НСР05 = 0,06 г/см3). В вариантах с разноглубинным безотвальным рыхлением плотность сложения пахотного слоя в этот период имела близкие значения (1,34.1,38 г/см3), но не превышала величину показателя на участке залежи (1,47 г/см3).
К концу вегетации озимой ржи существенное отличие по плотности в сравнении с целинным учатком наблюдали во всех вариантах обработки (НСР05 = 0,06 г/см3), кроме плоскорезной на 6.8 см, где она составляла 1,50 г/см3. При этом плотность пахотного слоя в вариантах опыта приближались к состоянию до проведения основной обработки почвы (1,24. 1,39 г/см3).
Рыхление серых лесных почв за счет различных приемов основной обработки снижает ее плотность сложения за счет изменения скважности почвы. Скважность почвы в первую очередь представляет общую скважность, сформированную порами
1. Влияние приемов основной обработки под озимую рожь на плотность сложения серой лесной почвы в слое 0...30 см, г/см3, (среднее за четыре года)
Вариант До обработки После обработки После посева Отрастание Колошение Уборка
Целина 1,49 1,39 1,37 1,47 1,46 1,49
Плоскорезная 6.8 см 1,36 1,18 1,36 1,34 1,42 1,50
Плоскорезная 20.22 см 1,30 1,16 1,36 1,38 1,42 1,36
Вспашка 20.22 см 1,35 1,09 1,26 1,27 1,41 1,34
Ярусная вспашка 28.30 см (озимая рожь) +вспашка 20.22 см 1,39 1,08 1,28 1,37 1,37 1,37
Ярусная вспашка 28.30 см (озимая рожь) + плоскорезная 6.8 см 1,24 1,12 1,24 1,30 1,32 1,34
НСР05 10,0 0,08 0,07 0,06 0,08 0,06
различных размеров.
Наблюдения за показателями общей скважности показывают, что до проведения основной обработки на вариантах опыта она была на уровне 44,8.49,7%, на участке целины - 43,2%. То есть общая скважность в агроэкосистемах уже в этот период превышала равновесную общую скважность на участке целины на 1,6-6,5% (табл. 2).
После проведения основной обработки почвы общая скважность на изучаемых вариантах увеличивалась на 7,0.13,1%. Наибольший объем скважности отмечался на вариантах с отвальной и ярусной вспашками, где плотность сложения в этот период была более низкой. Эта тенденция проявилась и в следующие периоды исследований. Там, где плотность сложения была ниже, чем на остальных вариантах, наблюдались более высокие показатели общей скважности.
После посева, за счет увеличения плотности сложения, и общая скважность снижалась на 4,5.9,1%. Наименьшее снижение общей скважности наблюдалось на варианте с ежегодным рыхлением на 6.8 см. Наибольшее снижение этого показателя происходило при безотвальном рыхлении на 20.22 см.
К колошению объем общей скважности с увеличением плотности сложения уменьшался, но к уборке на вариантах с обработкой на 20.22 и 28.30
2. Влияние приемов основной обработки под озимую ро 0.30 см, %, (среднее за четыре года)
см происходило увеличение общей скважности на 1,1.2,6%. На этих вариантах общая скважность к колошению достигала уровня скважности в период «до обработки».
Общая скважность представляет сумму капиллярной и некапиллярной скважности. Капиллярная скважность определяет возможность почвы задерживать в этих порах воду для использования растениями или способствует перемещению влаги к месту ее потребления.
Перед обработкой объем некапиллярных пор в слое почвы 0.30 см на изучаемых вариантах был на уровне целинного участка и соответствовал 39,7.43,8% (табл. 3).
После основной обработки некапиллярная скважность варьировала в диапазоне 41,2-46,2%. После посева, в результате увеличения на всех вариантах плотности сложения, объем капиллярной скважности снижался на 1,2.3,9%. Приближаясь к уровню капиллярной скважности на целинном участке - 40,0%.
В последующие фазы развития озимой ржи объем капиллярных пор оставался на уровне 38,3.42,9%, что было характерно для значений равновесного уровня этого показателя на участке экосистемы.
До проведения основной обработки под озимую рожь объем некапиллярных пор варьировал по вариантам опыта от 3,5 до 6,3% (табл. 4). На целине он
ь на общую скважность серой лесной почвы в слое
Вариант До обработки После обработки После посева Отрастание Колошение Уборка
Целина 43,2 46,0 45,5 43,3 43,2 40,6
Плоскорезная 6.8 см 46,6 53,0 48,5 48,4 43,7 40,8
Плоскорезная 20.22 см 49,7 55,2 46,1 46,3 45,0 46,1
Вспашка 20.22 см 44,8 57,7 51,2 50,7 44,8 46,2
Ярусная вспашка 28.30 см (озимая рожь) +вспашка 20.22 см 46,0 58,3 50,2 47,1 45,8 48,4
Ярусная вспашка 28.30 см (озимая рожь) + плоскорезная 6.8 см 49,3 59,1 53,1 49,6 46,2 48,3
3. Влияние приемов основной обработки под озимую рожь на капиллярную скважность серой лесной почвы в слое 0.30 см, %, (среднее за четыре года)
Вариант До обработки После обработки После посева Отрастание Колошение Уборка
Целина 41,4 44,0 40,0 38,7 40,4 38,6
Плоскорезная 6.8 см 42,3 46,2 42,3 41,1 42,2 38,7
Плоскорезная 20.22 см 43,4 42,6 41,4 39,6 41,2 39,6
Вспашка 20.22 см 39,7 44,5 42,1 42,8 42,9 40,0
Ярусная вспашка 28.30 см (озимая рожь) +вспашка 20.22 см 42,5 42,7 39,4 41,1 38,3 41,4
Ярусная вспашка 28.30 см (озимая рожь) + плоскорезная 6.8 см 43,8 41,2 40,0 42,1 40,1 41,6
был на 1,7.4,5% ниже, чем в почве опыта, что можно объяснить влиянием остаточного последействия предыдущих основных обработок.
После рыхления в агроэкосистемах наибольший объем некапиллярных пор формируется на вариантах с обработкой на глубину 20.22 и, особенно на 28.30 см. Если при рыхлении на 6.8 см объем некапиллярных пор увеличивался на 2,5%, то при рыхлении на 20.22 см он возрастал на 6,3-8,1%, на 28.30 см - 12,0.12,4%. В целине он составил 2,0%. Однако после проведения посева, с увеличением плотности сложения, объем капиллярных пор резко снижался на вариантах с обработкой на 20.22 см до 4,2.7,9%, с обработкой на глубину 28.30 см до 4,8.5,2%.
Наиболее высокие показатели некапиллярной скважности сохранялись на вариантах вспашки на 20.22 и 28.30 см - 9,0.13,1%. На варианте с рыхлением на 6.8 см объем некапиллярной скважности сохранялся на уровне 6,2%.
В последующие фазы развития озимой ржи объем некапиллярных пор на вариантах с обработкой на глубину 20.22 и 28.30 см снижался, и к уборке он достигал уровня 6,2.7,0%. На варианте с рыхлением
на 6.8 см этот показатель приближался к значениям на участке целины - 2,0%.
Урожай озимой ржи за годы исследований в среднем достиг 6,18.6,43 т/га (НСР05=0,36 т/га) без статистически достоверных различий по вариантам обработки (табл. 5). Интервал плотности сложения при возделывании этой культуры в слое 0.30 см варьировал в пределах 1,24.1,50 г/см3 и фактически приближался к величине равновесной плотности целинного участка - 1,37.1,49 г/см3.
Максимальный в опыте уровень урожая озимой ржи зафиксирован при ярусной вспашке на 28.30 см + плоскорезная на 6.8 см - 6,43 т/га. Развитие культуры и формирование ее урожайности проходили при диапазоне плотности сложения 1,24.1,34 г/см3.
Выводы. Таким образом, исследования показали значительные сезонные изменения плотности сложения серой лесной среднесуглинистой почвы в зернотравяном севообороте под озимой рожью, которые связаны, в первую очередь, с приёмами основной обработки почвы.
На вариантах с ежегодной безотвальной обработкой в зернотравяном севообороте на 6...8
Вариант До обработки После обработки После посева Отрастание Колошение Уборка
Целина 1,8 2,0 5,5 4,6 2,8 2,0
Плоскорезная 6.8 см 4,3 6,8 6,2 7,3 1,5 2,1
Плоскорезная 20.22 см 6,3 12,6 4,7 6,7 3,8 6,5
Вспашка 20.22 см 5,1 13,2 9,1 7,9 1,9 6,2
Ярусная вспашка 28.30 см (озимая рожь) +вспашка 20.22 см 3,5 15,6 10,3 6,0 7,5 7,0
Ярусная вспашка 28.30 см (озимая рожь) + плоскорезная 6.8 см 5,5 17,9 13,1 7,5 6,1 6,7
5. Интервал плотности сложения в период формирования урожая озимой ржи в звене зернотравяного севооборота
Вариант Урожайность, т/га Интервалы
плотность сложения, г/см3 скважность, %
общая капиллярная некапиллярная
Целина - 1,37.1,49 40,6.45,5 38,6.40,4 2,0.5,5
Плоскорезная 6.8 см 6,23 1,34.1,50 40,8.48,5 38,7.42,3 1,5.7,3
Плоскорезная 20.22 см 6,18 1,36.1,42 45,0.46,3 39,6.41,4 3,8.6,7
Вспашка 20.22 см 6,20 1,26.1,41 44,8.51,2 40,0.42,9 1,9.9,1
Ярусная вспашка 28.30 см (озимая рожь) + вспашка 20.22 см 6,21 1,28.1,37 45,8.50,2 38,3.41,4 6,0.10,3
Ярусная вспашка 28.30 см (озимая рожь) + плоскорезная 6.8 см 6,43 1,24.1,34 46,2.53,1 40,0.42,1 6,1.13,1
НСР05 0,36 интервал
1,24.1,50 40,8...53,1 38,3...42,3 | 1,5.13,1
4. Влияние приемов основной обработки под озимую рожь на некапиллярную скважность серой лесной почвы в слое 0.30 см, %, (среднее за четыре года)
№ 2 (108) 2024
Владимгрскш Землейлод
и 20...22 см под озимой рожью в период вегетации формировалась наиболее высокая плотность сложения.
Ежегодная вспашка на 20.22 см и ярусные обработки на 28.30 см снижали плотность сложения под озимой рожью в период ее вегетации на 0,08.0,13 г/см3, увеличивая общую скважность на 3,6.7,6%, капиллярную скважность - на 2,5%, некапиллярную скважность - на 7,6% в сравнении с целинным участком.
Плотность сложения (объемная масса, общая скважность, капиллярная и некапиллярная
скважность) почвенного слоя 0.30 см, формируемая приемами основной обработки, не лимитирует уровень урожайности озимой ржи в зернотравяном севообороте. Диапазон величин плотности сложения по вариантам опыта можно считать оптимальными при возделывании озимой ржи в зернотравяном севообороте на серой лесной среднесуглинистой почве.
Литература.
1. Зинченко С.И. Формирование сложения серой лесной почвы при возделывании овса с подсевом многолетних трав в зернотравяном севообороте// Владимирский земледелец. 2024. №1 (106). С.18-23.
2. Пупонин А.И. Научные и практические основы минимальной обработки почвы // Ресурсосберегающие технологии обработки почвы в адаптивном земледелии: матер. Всерос. науч.- практ. конф. РГАУ-МСХА. М.: РГАУ-МСХА. 2010. С.13-29.
3. Сапожников Н.А. Биологические основы обработки подзолистых почв. М. Л.: Сельхозиздат. 1963. 291с.
4. Методы исследования в практическом земледелии / под общ. ред. проф. В.Н. Слесарева. ФАНО РФ, ФГБНУ «СибНИИЗХим», ФГБНУ «Владимирский НИИСХ». Новосибирск-Суздаль. 2016. 300 с.
5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: с основами статистической обработки результатов исследований. М.: Албянс, 2011. 350 с.
References.
1. Zinchenko S.I. Formation of grey forest soil when cultivating oats with undersowing perennial grasses in grain-grass crop rotation// Vladimir agricolist. 2024. №1 (106). S.18-23.
2. Puponin A.I. Scientific and practical foundations of the minimum tillage//Resource-saving technologiesfor tillage in adaptive agriculture: mater. All-Russia. scientific - practice. conf. RSAU-MSHA. M.: RGAU-MSHA. 2010. S.13-29.
3. Sapozhnikov N.A. Biological basis of podzolic soil treatment. M.L.: Selkhozizdat. 1963.291s.
4. Research methods in practical agriculture. ed. Prof. V.N. Slesareva. FANO RF, FGBNUSibNIIZhim, FGBNU Vladimirsky NIISh. Novosibirsk-Suzdal. 2016. 300 s.
5. Armor B.A. Methodology of field experience: (with the basics of statistical processing of research results). M.: Albyans, 2011.350s.
FORMING OF THE SOIL CONSISTENCY OF GREY FOREST SOIL DURING WITHER RYE CULTIVATION IN GRAIN-GRASS CROP ROTATION
S.I. ZINCHENKO
Upper Volga Federal Agrarian Research Center ul. Tsentralnaya 3, poselok Noviy, Suzdalsky rayon, Vladimir Oblast, 601261, Russian Federation
Abstract. This article presents the research results at the State Budgetary Scientific Institution "Upper Volga FARC" (Suzdal) in 2012, 2013, 2018, and 2019 of the impact of basic tillage methods on the dynamics of grey medium loamy soil consistency in a layer 0-30 cm. It was carried out based on a grain-grass crop rotation: oats with additional sowing perennial herbs (clover + timothy grass) - perennial grass 1st year of use - perennial grass 2nd year of use - winter rye - spring wheat - spring barley. The following variants of the basic tillage were studied: annual chisel tillage 6-8 cm; annual chisel tillage 20-22 cm; annual moldboard plowing 20-22 cm; layer plowing 28-30 cm for winter rye; moldboard plowing 20-22 cm for other crops; layer plowing 28-30 cm for winter rye; chisel tillage 6-8 cm for other crops. The winter rye harvest in the options under study over the years of research was at the level of 6.18 - 6.43 t/ha and did not have statistically significant differences (HCP05 = 0.36 t/ha). In the 0 - 30 cm layer during the vegetation of winter rye, the density formed between 1.24 and 1.50 g/cm3, the total pore space was between 40.8 and 53.1%, capillary - varied 38.3 - 42.9% and non-capillary - 1.5 - 13.1%. Methods of the basic tillage had a significant impact on seasonal changes in the density of grey forest medium-loamy soil in grain grass rotation under winter rye. The equilibrium density of addition in the untouched area during the growing season varied between 1.37 and 1.49 g/cm3, the total pore space was 40.6 - 45.5%, the capillary was 38.6 - 40.4% and the non-capillary pore space was between 2.0 and 5.5%.
Keywords: grey forest soil, winter rye, grain-grass crop rotation, pore space, basic tillage methods.
Author details: S.I. Zinchenko, Doctor of Sciences (agriculture), chief research fellow, (e-mail: zinchenkosergei@mail.ru).
For citation: Zinchenko S.I. Forming of the soil consistency of grey forest soil during wither rye cultivation in grain-grass crop rotation // Vladimir agricolist. 2024. №2. pp. 9-13. D0I:10.24412/2225-2584-2024-2108-9-13.
