ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОТНОСТИ СЛОЖЕНИЯ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

DOI.10.244H/2225-2584-2020-10137 УДК 631.431.1:631.51.01:53.091

ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОТНОСТИ СЛОЖЕНИЯ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ

СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ

С.И. ЗИНЧЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, заместитель директора по науке, (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. Исследования проводили с целью изучения динамики плотности сложения серой лесной почвы Владимирского ополья в зависимости от приемов основной обработки под культурами: озимая рожь - яровая пшеница -ячмень в звене зернотравяного севооборота. Наблюдения охватывают период 2012-2020гг. и проводились в многолетнем полевом опыте Верхневолжского федерального аграрного научного центра (г. Суздаль). Изучали следующие варианты основной обработки: ежегодная плоскорезная на 6-8 см; ежегодная плоскорезная на 20-22 см; ежегодная отвальная на 20-22 см; ярусная вспашка на 28-30 см под озимую рожь, под остальные культуры отвальная вспашка на 20-22 см; ярусная вспашка на 28-30 см под озимую рожь, под остальные культуры - плоскорезная на 6-8 см. Перед проведением основной обработки под озимую рожь плотность сложения серой лесной почвы в слое 0-30 см находилась в оптимальном интервале для возделывания культуры - 1,24-1,39 г/см3. Перед зяблевой обработкой под яровую пшеницу и ячмень плотность сложения была на уровне равновесной для серой лесной почвы и соответственно составляла 1,34-1,51 и 1,32-1,45 г/см3, что значительно превышало оптимальный интервал плотности для возделывания этих культур (1,001,30 г/см3). Проведение основной обработки обеспечило формирование оптимального уровня плотности сложения в слое 0-30 см к посеву яровой пшеницы (1,24 -1,29 г/см3) и ячменя (1,08 - 1,17 г/см?). Превышение этого диапазона отмечалось при ежегодной безотвальной обработке на 6-8 см под яровую пшеницу - 1,35 г/см3. В течение вегетации культур наблюдалось закономерное увеличение плотности сложения почвы на всех вариантах опыта. К концу вегетации ее величина во всех агроэкосистемах приближалась к равновесному уровню плотности сложения серой лесной почвы -1,42 г/см3, что характерно для почвы залежи.

Ключевые слова: плотность сложения, серая лесная почва, приемы основной обработки, озимая рожь, яровая пшеница, яровой ячмень, залежь.

Для цитирования: Зинченко С.И. Изменение плотности сложения в агроэкосистемах серой лесной почвы // Владимирский земледелец 2020. №4. С. 4-7. D0I:10.24411/2225-2584-2020-10137.

Важным показателем физического состояния пахотного слоя является его плотность сложения, которая в значительной степени регулируется обработкой. Самую низкую плотность (1,0-1,3 г/см3) имеют хорошо структурные почвы. Максимальная плотность (1,7-2,0 г/см3) характерна для почв, состоящих из первичных частиц.

Промежуточное положение занимают микроструктурные почвы, плотность которых составляет 1,3-1,6 г/см3 [1]. Обрабатывая почву, мы изменяем ее плотность, чтобы сформировать оптимальные показатели сложения для роста культурных растений, что, в свою очередь, оказывает влияние на водный, воздушный, тепловой режимы и, в конечном итоге, на биологическую активность пахотного слоя [1, 2]. При этом важно не ухудшить свойства обрабатываемой почвы, сформировав излишне рыхлый пахотный слой, что обычно приводит к снижению плодородия и дополнительным энергетическим затратам на возделывание культуры [3, 4]. Исследования А.Г. Бондарева, В.В. Медведева (1980) показывают, что 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 [5].

Обобщая имеющиеся данные по плотности сложения серой лесной тяжелосуглинистой почвы А.И. Пупонин (2010) пришел к выводу, что оптимальная величина плотности сложения для зерновых культур составляет 1,15-1,25 г/см3, при этом равновесная плотность находится на уровне 1,40 г/см3.

В работах А.В. Королева (1970) установлено, что 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 [6]. Последующие исследования позволили установить, что при высокой обеспеченности растений элементами питания уменьшается неблагоприятное влияние высокой плотности сложения почвы на урожайность сельскохозяйственных культур [5].

Целью данных исследований было изучить динамику плотности сложения серой лесной почвы Ополья в зависимости от приемов основной обработки под культурами зернотравяного севооборота.

Условия, материалы и методы. Экспериментальные исследования проводились в Верхневолжском федеральном аграрном научном центре в стационарном полевом опыте, заложенном в 1986 году на серой лесной среднесуглинистой почве. Почва опытного участка характеризуется следующими показателями плодородия: мощность гумусового горизонта А (Ап+А1) - от 31 до 34 см; pHkcl - 5,2, содержание гумуса - 3,2%; подвижных P2O5 (по Кирсанову) - 155; K2O (по Масловой) - 152 мг/кг почвы. Почвообразующая порода - пылеватые покровные суглинки, лессовидные карбонатные суглинки, содержащие большое количество известковых конкреций.

Севооборот опыта: овес + многолетние травы (клевер+тимофеевка) - мн.травы 1 г.п. - мн.травы 2 г.п. -озимая рожь - яровая пшеница - ячмень. Исследования проводили в посевах озимой ржи (2012, 2013, 2018,

№ 4 (94) 2020

Владимгрскш ЗешеШецТз

2019 гг.), яровой пшеницы (2014, 2019, 2020 гг.) и ярового ячменя (2014, 2015, 2020 гг.) по следующей схеме вариантов основной обработки: 1 - ежегодная плоскорезная на 6-8 см; 2 - ежегодная плоскорезная на 20-22 см; 3 - ежегодная отвальная на 20-22 см; 4 - ярусная вспашка на 28-30 см под озимую рожь, под остальные культуры отвальная вспашка на 20-22 см; 5 - ярусная вспашка на 28-30 см под озимую рожь, под остальные культуры плоскорезная на 6-8 см.

Оптимальный интервал плотности сложения пахотного слоя (0-30 см) серой лесной почвы для произрастания озимой ржи - 1,25 - 1,40 г/см3 [7], яровой пшеницы и ячменя - 1,00-1,30 г/см3 [5]. Минеральные удобрения в опыте вносились фоново в дозах, рекомендованных для культур севооборота ^РК 40-60 кг/га д.в.).

Для характеристики плотности сложения почвы использовали метод цилиндров [7]. Отбор почвенных образцов проводился в трехкратном повторении, в слоях почвы 0-10, 10-20 и 20-30 см.

Среднемноголетняя сумма осадков в изучаемом регионе составляет 604 мм с колебаниями по годам от 390,8 до 741 мм [4]. Климатические условия вегетационных периодов исследований 2012-2020 гг. отличались значительными перепадами температуры воздуха и неравномерностью выпадения осадков, но, в целом, были удовлетворительными для роста и развития зерновых культур. По уровню выпадения осадков охватили годы с широким диапазоном увлажнения вегетационных периодов (0,80 и 1,59) .

Результаты и обсуждение. Для обоснования применения в агроэкосистемах приемов основной обработки рассмотрим результаты наших исследований за плотностью пахотного слоя (0-30 см), где обычно в серых лесных почвах Ополья располагается основная масса активных корней большинства сельскохозяйственных культур. У озимой ржи от 54,2 до 64,1%, яровой пшеницы -42,2 - 52,6, у ячменя - 43,5 - 49,2% [3,8].

За величину равновесной плотности сложения для серой лесной почвы мы приняли величину плотности на участке залежи. В июне месяце, после двухлетнего возделывания многолетних трав плотность сложения в агроэкосистемах находилась в интервале от 1,24 до 1,39 г/см3 и не достигала

величины равновесной плотности сложения, так как на участке залежи этот показатель соответствовал 1,49 г/см3. Ее величины практически находились в оптимальном интервале плотности сложения для возделывания озимой ржи [6].

После проведения основной обработки (июль) плотность сложения снижалась по вариантам опыта и достигала уровня 1,08-1,18 г/см3, то есть находилась ниже оптимального диапазона плотности для возделывания озимой ржи (НСР05 =0,08 г/см3) (табл.1).

Во всех агроэкосистемах, после проведения основной обработки, плотность сложения пахотного слоя формировалась значительно ниже оптимального уровня (1,25-1,40 г/см3) для возделывания культуры и соответствовала диапазону 1,09-1,18 г/см3 (НСР05=0,08 г/см3). Наиболее высокие значения плотности формировались на варианте с плоскорезной обработкой на 6-8 см - 1,18 г/см3.

После посева озимой ржи в результате давления сельскохозяйственной техники ее значения в слое 0-30 см значительно увеличивались и варьировали от 1,24 до 1,36 г/см3 (НСР05 =0,07 г/см3). Наиболее рыхлое сложение формировалось в почве, где использовалась отвальная вспашка на 20-22 см и ярусный плуг на глубину 2830 см - 1,24-1,28 г/см3. На остальных вариантах этот показатель приближался к значениям 1,36 г/см3, но был в оптимальном интервале плотности сложения.

На вариантах с ярусной вспашкой на 28-30 см, где после посева пахотный слой находился в оптимальном интервале плотности для возделывания озимой ржи, к возобновлению вегетации (май следующего года) почва продолжала уплотняться и достигла значений 1,30-1,37 г/см3 (НСР05 =0,06 г/см3). На вариантах с безотвальным рыхлением на глубину 6-8 и 20-22 см плотность сложения пахотного слоя в этот период также имела близкие значения - 1,341,38 г/см3.

К фазе колошения озимой ржи не зависимо от приемов и глубины основной обработки пахотный слой находился в оптимальном интервале или около его уровня плотности - 1,32-1,42 г/см3 (НСР05 = 0,08 г/см3). Наиболее высокие показатели плотности отмечались на вариантах с ежегодной безотвальной обработкой на 6-8 и 20-22 см и отвальной

1. Влияние приемов основной обработки под озимую рожь на плотность вспашкой на 20-22 см - 1,41- 1,42 г/см3 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

Залежь 1,49 1,39 1,37 1,47 1,46 1,49

1 1,36 1,18 1,36 1,34 1,42 1,50

2 1,30 1,16 1,36 1,38 1,42 1,36

3 1,35 1,09 1,26 1,27 1,41 1,34

4 1,39 1,08 1,28 1,37 1,37 1,37

5 1,24 1,12 1,24 1,30 1,32 1,34

НСР05 - 0,08 0,07 0,06 0,08 0,06

Плотность почвы в изучаемом слое, как и на участке залежи, увеличивалась к уборке (август) на варианте с рыхлением на 6-8 см и достигала значений 1,50 г/см3 (НСР05 = 0,06 г/см3), т.е. была равнозначна плотности на участке залежи - 1,49 г/см3. Значения плотности на остальных вариантах находились в оптимальном интервале (1,34-1,37 г/см3) и приближались к уровню плотности до проведения основной обработки почвы - 1,24-1,39 г/см3.

После уборки озимой ржи осенняя

Владишрскш ЗемлеШеЩ)

№ 4 (94) 2020

основная обработка под яровую пшеницу снижала плотность сложения изучаемого слоя до уровня - 1,161,40 г/см3 (НСР05 = 0,07 г/см3) (табл. 2). Максимальные значения в этот период отмечались на вариантах с ежегодной безотвальной обработкой на 6-8 см - 1,40 г/см3, что было выше интервала оптимальной плотности для возделывания яровой пшеницы. Весной к посеву яровой пшеницы под воздействием гравитационных сил и атмосферных осадков в вариантах с рыхлением на 20-22 и предшествующим рыхлением под озимую рожь на 28-30 см почва уплотнялась, и плотность сложения увеличивалась на 0,05-0,11 г/см3. В варианте с ежегодным безотвальным рыхлением на 6-8 см, наоборот, происходило разуплотнение пахотного слоя на 0,05 г/см3. Но во всех вариантах к посеву культуры этот показатель был в оптимальном интервале плотности для возделываемой культуры - 1,24-1,35 г/см3 (НСР05 = 0,05 г/см3).

После посева яровой пшеницы под воздействием сельскохозяйственной техники происходит дальнейшее уплотнение почвы. Наиболее высокие значения плотности сложения отмечались в пахотном слое варианта с ежегодной плоскорезной обработкой на глубину 6-8 см - 1,47 г/см3. На остальных вариантах эта величина была в диапазоне 1,34-1,35 г/см3 (НСР05 = 0,05 г/см3). Уровень плотности сложения во всех агроэкосистемах превышал оптимальный интервал.

К колошению плотность сложения продолжала

2. Влияние приемов основной обработки под яровую пшеницу на плотность сложения серой лесной почвы в слое 0-30 см, г/см3 (среднее за три года)

увеличиваться и превышала оптимальные значения. Она была на уровне залежной почвы - 1,48-1,54 г/см3. К уборке, в результате увеличения влажности почвы за счет атмосферных осадков, происходило разуплотнение пахотного слоя, что привело к снижению плотности до уровня 1,36-1,45 г/см3 на всех вариантах опыта [3, 4].

Проведение основной обработки серой лесной почвы после уборки яровой пшеницы (под ячмень) обусловило снижение плотности до 0,98-1,23 г/см3 (НСР05 = 0,11 г/см3) (табл. 3). По вариантам опыта она была в интервале оптимальной плотности сложения (1,00-1,30 г/см3). При ежегодной безотвальной обработке на глубину 6-8 см значения плотности сложения были наиболее высокие (1,45 г/см3), и ее уровень приближался к плотности сложения на залежном участке (1,48 г/см3) (НСР05 = 0,11 г/см3).

К посеву ячменя формировалс оптимальный уровень плотности пахотного слоя - 1,08 - 1,17 г/см3 (НСР05 = 0,05 г/см3). Максимальные значения отмечались на варианте с ежегодной безотвальной обработкой на 6-8 и 20-22 см - 1,17 и 1,16 г/см3 соответственно.

После посева ячменя в слое 0-30 см происходило уплотнение почвы до значений 1,24-1,42 г/см3 (НСР05 = 0,07 г/см3). Значительное превышение оптимального уровня плотности в этот период отмечалось на варианте с ежегодной обработкой на 6-8 см - 1,42 г/см3. К колошению и уборке плотность сложения продолжала увеличиваться, и ее уровень приближался к равновесной плотности сложения - 1,34 - 1,41 г/см3 (НСР05 = 0,09 г/см3) не зависимо от приема и глубины основной обработки.

Выводы. Исследования показали значительные сезонные изменения плотности сложения серой лесной почвы, как на залежном участке, так и в звене зернотравяного севооборота: озимая рожь - яровая пшеница - яровой ячмень, которые связаны с особенностями развития возделываемых культур, приемами и глубиной основной обработки почвы.

После уборки трав второго года пользования в агроэкосистемах

сформировалась оптимальная плотность сложения для возделывания озимой ржи - от 1,24 до 1,39 г/см3. На вариантах под 3. Влияние приемов основной обработки под ячмень на плотность яровую пшеницу и ячмень этот показатель сложения сер°й лесной почвы в слое 0-30 см (г/см3). Среднее за три превышал оптимальный интервал плотности года для возделывания культур. Проведение

основной обработки на глубину 20-22 см к посеву яровой пшеницы и ячменя устраняло переуплотнение почвы и формировало оптимальную плотность сложения для их возделывания. Превышение оптимального интервала плотности отмечалось только при ежегодной безотвальной обработке на 6-8 см под яровую пшеницу - 1,35 г/см3. После посева яровой пшеницы на всех вариантах опыта плотность сложения превышала оптимальный уровень плотности

Вариант До обработки После обработки До посева После посева Колошение Уборка

Залежь 1,48 1,35 1,50 1,42 1,48 1,49

1 1,51 1,40 1,35 1,47 1,48 1,45

2 1,38 1,22 1,29 1,34 1,54 1,38

3 1,38 1,17 1,24 1,34 1,46 1,36

4 1,34 1,16 1,27 1,34 1,50 1,42

5 1,34 1,24 1,29 1,35 1,52 1,37

НСР05 0,09 0,07 0,05 0,05 0,07 0,09

Вариант До обработки После обработки До посева После посева Колошение Уборка

Залежь 1,48 1,35 1,50 1,42 1,48 1,49

1 1,45 1,23 1,17 1,42 1,38 1,34

2 1,38 1,10 1,16 1,29 1,32 1,36

3 1,32 0,98 1,13 1,24 1,34 1,38

4 1,42 1,08 1,08 1,30 1,39 1,41

5 1,33 1,16 1,12 1,38 1,45 1,39

НСР05 0,08 0,11 0,05 0,07 0,06 0,09

№ 4 (94) 2020

ВлаЗимгрсШ ЗешебЪдецТз

и соответствовала значениям 1,34 -1,47г/см3.

В агроэкосистемахячменя превышение оптимального уровня плотности происходило на вариантах с рыхлением на 6-8 см и составляло 1,38-1,42 г/см3.

К колошению и уборке плотность сложения в слое

0-30 см под всеми культурами продолжала увеличиваться и превышала оптимальный диапазон плотности сложения. Ее уровень приближался или достигал интервала равновесной плотности сложения серой лесной почвы.

Литература.

1. Структура почвы и условия жизни растений/Н.И. Бекаревич, Д.И. Буров, С.И. Долгов, И.Б. Ревут, А.И. Шевлягин // Изменение почв при окультуривании, их классификация и диагностика. М.: Колос, 1965. С. 66-70.

2. Зинченко М.К., Стоянова Л.Г. Бактерии азотного обмена как индикаторы процессов трансформации органического вещества в агроландшафтах серой лесной почвы // Владимирский земледелец. 2015. №2. С. 8-12.

3. Зинченко С.И. Основы обработки черноземов: монография. Владимир: Рост, 2006.248 с.

4. Зинченко С.И. Особенности использования влаги яровой пшеницей в агроэкосистемах Опольной зоны // Владимирский земледелец. 2016. №1(75). С. 24-31.

5. 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.

6. Королев А.В. Влияние и создание нормального сложения пахотного слоя дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы для озимой ржи: сб. трудов. Л.: Пушкин, 1970.97 с.

7. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследований физических свойств почвы. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.

8. Зинченко С.И. Особенности развития корневой системы зерновых культур//Земледелие. 2015. № 6. С. 32-35.

CHANGES IN BULK DENSITY IN AGROECOSYSTEMS OF GREY FOREST SOIL

S.I. ZINCHENKO

Federal State Budget Scientific Institution «Upper Volga Federal Agrarian Research Center» ul. Tsentralnaya 3, poselok Noviy, Suzdalsky rayon, Vladimir Oblast, 601260, Russian Federation

Abstract. Within Vladimir Opole research aims to study the changes in bulk density of grey forest soil depending on the main tillage for crop cultivation: winter wheat - spring wheat - barley in grain-grass crop rotation. The experiments lasted between 2012-2020 in the framework of a long-term field trial on the basis of the Upper Volga Federal Agrarian Research Center (Suzdal). The following main tillage options are 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. Before the main tillage for winter rye, the bulk density of grey forest soil was at the appropriate level for crop cultivation 1.24-1.39 g/cm3. Before fall treatment for spring wheat and barley, the density was at the steady-state level for grey forest soil 1.34-1.51 and 1.32-1.45 g/cm3 respectively, that significantly exceeded the appropriate density rate to cultivate these crops (1.00-1.30 g/cm3). The main tillage contributes to the bulk density needed 0-30 cm to the deep for spring wheat (1.24-1.29 g/cm3) and barley (1.08-1.17 g/cm3). Annual nonmoldboard cultivation 6-8 cm for spring wheat (1.35 g/cm3) exceeds this range. During the growth period, the bulk density increases expectedly in all option of research. By the end of vegetation, its level in agroecosystems under study closes to the steady-state characteristic for grey forest soil density 1.42 g/cm3, which is typical for layland.

Keywords: bulk density, grey forest soil, main tillage methods, wither rye, spring wheat, spring barley, layland.

Author details: S.I. Zinchenko, Doctor of Sciences (agriculture), deputy director for Science (e-mail: zinchenkosergei@mail.ru).

For citation: Zinchenko S.I. Changes in bulk density in agroecosystems of grey forest soil // Vladimir agricolist. 2020. №4. P. 4-7. D0I:10.24411/2225-2584-2020-10137.

D0I:10.24411/2225-2584-2020-10138 УДК 574.4;631.82:631.86:631.582,633.3

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ ОДНОЛЕТНЕГО ЛЮПИНА В УСЛОВИЯХ МЕЩЕРСКОЙ

НИЗМЕННОСТИ

Е.И. ЗОЛКИНА, научный сотрудник, (ek.Zolkina2017@ yandex.ru)

Всероссийский научно-исследовательский

институт органических удобрений и торфа - филиал ФГБНУ «Верхневолжский ФАНЦ»

ул. Прянишникова, д. 2, д. Вяткино, Судогодский р-н, Владимирская обл., 601390, Российская Федерация

Резюме. В статье отражены результаты полевых исследований по изучению влияния длительного использования различных систем удобрений (минеральной, органической, органоминеральной) на продуктивность посевов однолетнего люпина, возделываемого в зернопропашном севообороте. Представлены данные по урожайности люпина, содержанию

азота, фосфора и калия в зеленой массе и корнепожнивных остатках, биологическому выносу элементов питания в зависимости от применяемой системы удобрения. Достоверные прибавки урожайности зеленой массы люпина в среднем за две ротации получены в вариантах с повышенными и высокими дозами удобрений - 58 -107 ц/га (28-51% от контроля). Органоминеральная система удобрения была более эффективной при условии эквивалентности доз элементов питания, внесённых с удобрениями. Максимальная урожайность зеленой массы люпина (314 ц/га) получена при органоминеральной системе удобрения на варианте «навоз 10 т/га + N100Р50К120». Максимальное содержание NPK в зеленой массе люпина отмечено при использовании полного минерального удобрения в дозе N100P50K120. Содержание азота в этом варианте по двум ротациям составило 3,18-3,84%, фосфора - 0,88-0,68%, калия - 1,48-1,59%. Наибольший вынос элементов питания с

g/iaduMipckiu ЗешеШеф

№ 4 (94) 2020