CC BY
24УДК 631.445.4:631.51
ИЗМЕНЕНИЕ АГРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПРИЕМОВ ОБРАБОТКИ И УДОБРЕНИЙ
Н.С. Матюк, д.с.-х.н., В.Д. Полин, к.с.-х.н., В.А. Николаев к.с.-х.н. — РГАУ- МСХА им. К.А. Тимирязева
E-mail: zem@timacad.ru
Дерново-подзолистая среднесуглинистая почва находится в рыхлом состоянии в течение 2-3месяцев после обработки. В течение вегетации под действием различных факторов она уплотняется до равновесного состояния. Минимализация обработки дерново-подзолистой почвы за счет уменьшения глубины и кратности механического воздействия обеспечивает более благоприятные для растений агрофизические свойства.
Ключевые слова: дерново- подзолистая почва, приемы обработки почвы, плотность почвы, водопрочная структура, пористость аэрации, минеральные удобрения.
Оптимизация питательного, водно- В опыте возделывали озимую пше-го и воздушного режимов почвы с уче- ницу сорта Московская 39 при норме
том биологических особенностей возделывания культур, фитосанитарного состояния посевов и почвенно-клима-тических условий - основные условия высокой продуктивности сельскохозяйственных растений и устойчивости земледелия.
Сохранение и повышение плодородия почвы, а также оптимизацию питательного режима достигают за счет применения органических и минеральных удобрений и широкого использования ресурсосберегающих систем обработки почвы. Важная роль при этом отводится способу, глубине и интенсивности перемешивания почвы, определяющих скорость минерализации органических веществ и позиционную доступность элементов питания.
Исследования проводили в 1969-2012 гг. в трехфакторном стационарном полевом опыте 9x7x2 «Действие обработок, удобрений и гербицидов на плодородие дерново-подзолистой почвы». Опыт заложен под руководством профессора Б.А. Доспехова в 1969 г. методом расщепленных делянок в трехкратной повторности с рендоме-зированным размещением вариантов. Площадь делянок первого .порядка (фактор А - обработка почвы) составляет 1260 м2, второго порядка (фактор В - удобрения) - 180 м2.
На опытном участке развернут во времени зернопропашной севооборот: однолетние травы - озимая пшеница -ячмень - картофель - ячмень - овес.
Почва опытного участка - дерно-во-подзол истая среднесуглинистая. Пахотный слой мощностью 20-22 см перед закладкой опыта имел следующую характеристику: содержание гумуса 1,6 %, общего азота 0,098 %, подвижного фосфора 40, обменного калия 60 мг/кг, рН - 5,0, Нг - 1,3 мг экв. на 100г почвы, сумма обменных оснований - 11,8 мг,- экв. на 100г почвы. Известкование почвы проводили в 1969 г., повторное - в 1987 г.
высева 5,5 млн. всхожих семян на гектар. Посевы в фазе кущения обрабатывали смесью гербицидов Диален - супер (0,8 л/га) и Лонтрел - 300 (0,2 л/га)
Схема опыта включала следующие варианты обработки: 1. Отвальная - ежегодная вспашка на 20-22 см, предпосевная обработка на 6-8 см, контроль. 2. Минимальная ресурсосберегающая - ежегодное дискование на 10-12 см, предпосевное фрезерование на 6-8 см. 3. Интенсивная глубокая -трехъярусная вспашка на 38-40 см под однолетние травы, дискование на 10-12 под зерновые, предпосевное фрезерование на 6-8 см.
Системы обработок исследовали на разных фонах питания: без удобрений (контроль), минеральная система удобрений (М60Р60К90), орга-номинеральная (М60Р60Кдо + солома 2,8 т/га и М60Р60К90+ навоз 14 т/га ежегодно)
Улучшение агрофизических свойств дерново-подзолистых почв, в первую очередь, касается их плотности, так как от нее зависят все режимы и процессы, протекающие в генетических горизонтах: влагоемкость и воздухоемкость, водопроницаемость, испаряющая и водоподъемная способность, температурный режим. Эти изменения в дальнейшем определяют скорость диффузии газов, микробиологические и окислительно-восстановительные процессы, что отражается на величине и качестве урожая.
Результаты исследования. Динамика сложения пахотного и подпахотного слоя дерново-подзолистой средне-суглинистой почвы как в целом, так и в отдельные сроки определялась системами обработки, видами и дозами удобрений, а также метеорологическими условиями вегетационных периодов. Плотность почвы, как один из показателей ее плодородия, в вариантах с различной интенсивностью основных обработок непосредственно после их
проведения, определялась способом и глубиной рыхления, а также уровнем окультуренности почвы (табл. 2).
Наиболее рыхлое сложение слоя почвы 0-30 см отмечали после вспашки трехъярусным плугом ПТН-3-40 на глубину 38-40см (1,07 г/см3). При вспашке плугом ПН-3-35 на глубину 20-22 см плотность сложения составиЛА? 1,17 г/см3 , а при дисковании на глу^ бину 10-12 см - 1,28 г/см3. При этом обрабатываемые слои почвы имели значительно меньшую плотность (0,94-1,08 г/см3) по сравнению с неразрых-ленными, где она составляла от 1,40 до 1,54 г/см3 в зависимости от глубины слоя и варианта удобрений. Более гу-мусированные слои почвы в вариантах с внесением соломы и навоза имели плотность на 0,06-0,08 г/см3 меньшую, чем в вариантах без удобрений.
Определение плотности почвы через 45 дней после основной обработки показало, что за этот период почва под действием гравитационных сил и атмосферных осадков уплотнилась. Скорость и интенсивность ее уплотнения зависела от исходного сложения. Чем почва была рыхлее после обработки, тем быстрее она оседала уплотнялась. Так, в вариантах с трех'^^, ярусной вспашкой и предпосевным фрезерованием плотность слоя почвы 0-10 см увеличилась с 0,90 г/см3 после обработки до 1,18 г/см3, в слое 10-20 см она возросла с 1,08 до 1,33 г/см3, в слое 20-30 см - с 1,26 до 1,36 г/см3. При этом наибольший прирост отмечали в слое 10-20 см (23,1%), что обусловлено влиянием ходовых систем машинно-тракторных агрегатов при внесении удобрений, предпосевной обработке и посеве.
К концу вегетации озимой пшеницы плотность дерново-подзолистой сред-несуглинистой почвы пришла в равновесное состояние и в слое 0-10 см составляла 1,34 г/см3, в слое 10-20 см - 1,40 г/см3 и в слое 20-30 см -1,47 г/см3, что можно считать оптимальным значением для роста и раз-
№ 2 (72) 2015
ЗлаЭимгрскш ЗемдеЗЪледо
1. Плотность почвы (г/см3), в среднем за 8 лет
Система обработки почвы Слой почвы, см Удобрения В среднем по обработке
Без удобрений ЫРК ^К + С* ЫРК + Н**
После основной обработки
Отвальная, контроль 0-10 1,02 1,04 0,98 0,96 1,00
10-20 1,12 1,14 1,04 1,03 1,08
20-30 1,44 1,45 1,42 1,41 1,43
Минимальная ресурсосберегающая 0-10 0,93 0,95 0,96 0,92 0,94;
10-20 1,4 1,42 1,38 1,38 1,40
20-30 1,54 1,52 1,48 1,48 1,50
Интенсивная глубокая 0-10 0,9 0,92 0,9 0,9 0,90
10-20 1Д 1,12. 1,04 1,04 1,08
20-30 1,26 1,29 1,24 1,24 1,26
После 45 дней после основной обработки
Отвальная, ф контроль 0-10 1,24 1,23 1,2 1,18 1,21
10-20 1,3 1,29 1,28 1,32 1,30
20-30 1,45 1,46 1,43 1,4 1,44
Минимальная ресурсосберегающая 0-10 1,2 1,18 1,15 1,12 1,16
10-20 1,38 1,38 1,36 1,38 1,38
20-30 1,5 1,51 1,48 1,48 1,49
Интенсивная глубокая 0-10 1,2 1,18 1,16 1,16 1,18
10-20 1,34 1,32 1,34 1,32 1,33
20-30 1,34 1,34 1,36 1,38 1,36
В фазе восковой спелости
Отвальная, контроль 0-10 1,34 1,36 1,33 1,33 1,34
10-20 1,34 1,42 1,39 1,44 1,40
20-30 1,47 1,48 1,45 1,46 1,47
Минимальная ресурсосберегающая 0-10 1,34 1,37 1,31 1,33 1,34
10-20 1,39 1,41 1,48 1,44 1,43
20-30 1,45 1,48 1,52 1,44 1,47
* Интенсивная г глубокая 0-10 1,33 1,34 1,36 1,32 1,34
10-20 1,48 1,43 1,48 1,39 1,45
20-30 1,5 1,5 1,51 1,42 1,48
НСР 05 для слоя 0-10 см - 0,05 г/см3; НСР05 для слоя 10-20 см - 0,08г/см3; НСР05 для слоя 20-30 см - 0, 07 г/см3. Примечание: С* - солома; Н**- навоз.
вития озимой пшеницы. К концу вегетации озимой пшеницы плотность дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы пришла в равновесное состояние и составляла 1,34 г/см3 в слое 0-10 см, 1,40 г/см3 - в слое 10-20 см и 1,47 г/см3 в слое 20-30 см, что можно считать оптимальным значением для роста и развития озимой пшеницы.
Общая пористость почвы непосредственно после обработки и через 45 дней наиболее высокой (62,5 и 52,4% соответственно) была в вариантах с интенсивной глубокой обработкой по сравнению с отвальной (59,6 и 52,1 %)
и минимальной ресурсосберегающей (56,0 и 51,9%). При возобновлении вегетации озимой пшеницы и в дальнейшем, независимо от вариантов обработки, она была близка к оптимальным показателям и составляла 46-48%.
Пористость аэрации, как показатель скорости газообмена между почвой и атмосферой, зависела от плотности ее сложения, а также влажности в пахотном слое. Во все фазы роста и развития она была ниже оптимальных значений, а в подпахотном слое достигала критического уровня. Так, в период возобновления вегетации в условиях из-
быточного увлажнения пористость аэрации пахотного слоя составила 14-16%, а подпахотного 10-11%. Наиболее благоприятные условия для газообмена в этот период складывались при минимальной системе обработки, где пористость аэрации составила 12-14%. Это связано с наличием сквозных пор в необрабатываемых слоях почвы (10-30 см) и более быстрым отводом влаги в нижележащие горизонты.
Оптимальное содержание водопрочной макроструктуры, при котором в течение длительного времени сохраняется устойчивое рыхлое сложение
ВлаЭимгрскгй Земледелец!}
№ 2 (72) 2015
2. Влияние обработки и удобрений на урожайность озимой пшеницы, в среднем за 8 лет, (т/га)
Компоненты Удобрения В среднем по обработке
биомассы Без удобрений NPK NPK+Солома NPK+Навоз HCP'os = 0,71
Отвальная, контроль 2,34 5,02 5,55 5,14 4,47
Мин. ресурсосберегающая 2,48 4,32 5,02 5,00 4,11
Интенсивная глубокая 2,84 4,22 5,58 5,46 4,66
В среднем по удобрениям НСРоб = 0,65) 2,55 4,84 5,38 5,20
пахотного слоя почвы должно составлять не менее 40%. В нашем опыте способ, глубина и интенсивность обработки почвы, а также внесение минеральных и органических удобрений оказывали влияние на содержание агрономически ценных агрегатов и повышение их водопрочности. В начальные фазы роста и развития озимой пшеницы и в среднем за вегетационный период, наибольшее содержание агрономически ценных агрегатов размером 0,25-10 мм в слое 0-30 см отмечали в вариантах минимальной обработки, а наименьшее - интенсивной глубокой обработки. Коэффициент структурности в среднем за вегетацию в первом случае составил 3,85, во втором - 3,35. Отвальная система обработки (3,69) занимала промежуточное положение, но имела преимущество перед другими в фазе колошения и восковой спелости.
Оценивая роль удобрений в изменении структурности почвы, следует отметить, что в фазах всходов и колошения наиболее высокий коэффициент структурности (3,21 и 4,80) был в вариантах ЫРК + навоз, а в период возобновления вегетации - на делянках с внесением ЫРК + Солома (2,42), в фазе восковой спелости - на фоне ЫРК (5,92). В среднем за вегетацию наилучшее структурное состояние складывалось в вариантах совместного внесения минеральных удобрений и навоза (3,97), далее минеральный фон (3,84), затем - ЫРК + солома (3,53) и вариант -без удобрений (3,18).
Наиболее достоверным показателем качественной оценки изменения структурного состояния почвы служит содержание водопрочных агрегатов. Наши исследования показали, что в начальные периоды роста и развития озимой пшеницы (всходы, возобновление вегетации) наибольшее их количество в слое 0-30 см было при минимальной обработке (32 - 34%), по сравнению с отвальной (22,9%) и глубокой (21,3%). В период максимального накопления общей биомассы озимой пшеницей (колошение - восковая спелость) ни одна из систем не имела существенного преимущества,
но система минимальной обработки обеспечивала содержание водопрочных агрегатов, как в эти фазы, так и в среднем за вегетацию на уровне оптимальных значений для пахотного слоя (39-42%). При этом распределение водопрочной структуры в корнеобитае-мой зоне 0-30 см было выровненным в вариантах отвальной, глубокой вспашки и дифференцированным при минимальной обработке, где в верхней части пахотного слоя 0-10 см водопрочной структуры содержалось в 1,7 раза больше, чем в слое 20-30 см.
Внесение ЫРК уменьшало на 7-8% содержание водопрочных агрегатов, особенно в начальные периоды роста и развития озимой пшеницы. Положительное влияние соломы, заделанной под предшественник, прослеживалось в осенний и ранневесенний период, а последействие навоза - в течение всей вегетации.
Следовательно, снижение интенсивности механической обработки за счет уменьшения глубины и кратности воздействий в сочетании с внесением расчетных доз минеральных (М60Р60К90) под озимую пшеницу и органических (13,8 т/га) под предшественник обеспечивает оптимальное содержание водопрочной структуры (40% и более).
Изучаемые в опыте системы обработки почвы и удобрений не одинаково влияли на урожайность озимой пшеницы: ни одна из систем обработок не имела достоверного преимущества, но более глубокие (отвальная и интенсивная глубокая) повышали сбор зерна озимой пшеницы на 9,3 и 13,4% по сравнению с минимальной обработкой (табл. 2).
Применяемые системы удобрений обеспечивали достоверное повыше-
ние урожайности озимой пшеницы по сравнению с вариантами без удобрений. В среднем по всем системам обработки внесение М60Р60Кд0 повышало сбор зерна в 1,9 раза. Совместное внесение данной дозы с навозом (14 т/га) или соломой (2,8 т/га) обеспечивало прибавку урожая 0,54 и 0,36 т/га соответственно.
Дерново-подзолистая среднесу-глинистая почва находится в рыхлом состоянии в течение 2-3 месяца после обработки. В течение вегетации под действием природных (увлажнеЦк ние — высыхание, замораживание — оттаивание), антропогенных (удобрения, движение сельскохозяйственной техники) и биотических (корневая система растений) факторов она уплотняется до равновесного состояния. Наиболее благоприятное структурное состояние почвы в начальные периоды роста и развития растений складывается при минимальной системе обработки (Кс = 3,95), а в фазах колошения и восковой спелости - при отвальной (Кс = 5,04). Системы удобрений по влиянию на содержание агрономически ценных агрегатов размером 0,25-10 мм располагаются в следующей убывающей последовательности: ЫРК + навоз (Кс= 3,97), МРК (3,84) > ЫРК + солома (3,53) > без удобрений (3,18).
Таким образом, минимальная обработка дерново-подзолистой по*А чвы за счет уменьшения глубины кратности механического воздействия обеспечивает содержание водопрочных агрегатов в пахотном слое на уровне оптимальных значений (40 %), особенно при совместном внесении минеральных и органических удобрений.
N. S. Matyuk, V.D. Pauline, V.A. Nikolaev
CHANGE OF AGROPHYSICAL PROPERTIES OF THE SOIL UNDER THE INFLUENCE OF METHODS OF PROCESSING AND FERTILIZERS
Sod-podzolic medium loamy soil is in loose condition for 2 to 3 months after treatment. During the growing season under the action of various factors, it is condensed to the equilibrium state. Minimizing processing of sod-podzolic soils by reducing the depth and frequency of the mechanical impact provides a more favorable for the plants agrophysical properties.
Keywords: sod - podzolic soil, tillage, soil density, water-stable structure, porosity, aeration, mineral fertilizers.
№ 2 (72) 2015
5лаЭимтрск1й Земледелец!)
