Обработка почвы и урожайность культур севооборота Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.51

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР СЕВООБОРОТА

А.А. Борин, к.с.-х.н., А.Э. Лощинина— Ивановская ГСХА имени Д.К. Беляева

E-mail: rektorat@ivgsha.ru

В стационарном полевом севообороте с чередованием культур (пар чистый - озимая пшеница

- овес + клевер - клевер - озимая рожь - картофель - ячмень) изучали различные системы обработки почвы: отвальную (общепринятую), плоскорезную и поверхностную (ресурсосберегающие) и комбинированную (50% отвальная + 50% плоскорезная). Установлено, что плоскорезная обработка положительно влияла на сохранение влаги в почве. Повышение влажности пахотного слоя по сравнению с отвальной обработкой отмечено в поле чистого пара (на 1,5%), озимой пшеницы (на 1,2%) и ячменя (на 0,9%). Более рыхлое сложение почвы установлено в полях чистого пара и картофеля, а большая плотность - под озимыми культурами и клевером, что связано с особенностями их агротехники. Засоренность посевов при плоскорезной и поверхностной обработке значительно выше, чем при отвальной. Максимальный выход зерновых единиц в севообороте получен при плоскорезной обработке - 3,43 т/га, несколько меньше при отвальной - 3,32 и минимальный при поверхностной

- 3,07 т/га.

Ключевые слова: почва, система обработки, агрофизические свойства, севооборот, урожайность.

Сбережение материальных ресурсов и сокращение энергозатрат в земледелии осуществляется за счет одной из наиболее важных и дорогостоящих технологических операций - обработки почвы.

Поскольку обработка почвы является наиболее затратной частью технологии возделывания сельскохозяйственных культур, то она должна быть оптимальной и в техническом, и в экономическом плане [1].

Длительное время рассматривается вопрос, какая обработка почвы предпочтительнее - вспашка с оборотом пласта, безотвальное рыхление или мелкая поверхностная обработка. Нередко тот или иной способ расценивается как универсальный, пригодный в любых условиях, причем сдвиг в сторону минимализации носит явно выраженный экономический характер. При этом в большинстве случаев эффективность системы обработки почвы изучается при возделывании той или иной культуры и значительно реже - в севообороте [2].

Традиционным приемом обработки почвы в условиях Верхневолжья служит отвальная вспашка. При ней обеспечивается рыхление почвы на глубину пахотного слоя, оборачивание, заделка растительных остатков, семян сорняков, вредителей и возбудителей болезней. Рядом исследований [3-5] установлено, что замена вспашки пло-

скорезной обработкой способствует насыщению верхнего слоя почвы растительными остатками, что повышает водоудерживающую способность почвы и препятствует испарению влаги. Однако плоскорезная обработка имеет ряд недостатков: трудности с заделкой в почву органических удобрений, слабое крошение обрабатываемого слоя и недостаточно эффективная борьба с сорняками, болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур [6].

В Верхневолжском регионе наиболее актуальна проблема накопления и правильного использования органического вещества почвы, так как в последние годы резко сократилось внесение органических и минеральных удобрений [3,4,7,8]. Один из путей решения проблемы повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур - совершенствование технологии обработки почвы в севообороте. Кроме того, в условиях различных форм землепользования и резкого удорожания гербицидов, обработка почвы остается основным способом борьбы с сорняками.

Цель исследований - изучить различные системы обработки почвы: отвальную (Отв.), плоскорезную (Пл.), комбинированную (Кмб.) и поверхностную (Пв.).

Исследования проводят в стационарном поле-

Юг 1 (75) 2016

ВлаЭимгрсШ ЗешеШеф

1. Влажность пахотного слоя почвы, %. Среднее по 5 определениям за вегетационный период

Система обработки почвы Пар чистый Озимая пшеница Овес + клевер Клевер Озимая рожь Картофель Ячмень Среднее по обработке

Отв. (к.) 14,1 14,0 13,5 13,8 14,7 12,2 13,9 13,7

Пл. 15,6 15,2 14,0 14,5 15,0 14,0 14,8 14,7

Кмб. 13,9 14,7 13,5 13,8 14,2 13,2 13,6 13,8

Пв. 14,7 15,0 13,9 15,0 14,0 12,8 13,8 14,2

НСР05 0,8 1,2 0,7 1,5 0,9 1,4 0,7 0,4

2. Твердость пахотного слоя почвы, кг/см2. Среднее по трем определениям за вегетационный период

Система обработки почвы Пар чистый Озимая пшеница Овес + клевер Клевер Озимая рожь Картофель Ячмень Среднее по обработке

Отв. (к.) 10,1 10,5 11,4 13,6 10,7 9,5 10,8 10,9

Пл. 9,9 10,1 12,1 13,4 10,9 8,9 11,0 10,9

Кмб. 9,7 10,8 11,5 13,4 11,0 9,1 11,0 10,9

Пв. 10,8 12,8 12,2 13,4 12,3 10,3 12,2 12,0

НСР05 0,5

3. Засоренность посевов, шт/г на 1м2

Система обработки почвы Пар чистый Озимая пшеница Овес + клевер Клевер Озимая рожь Картофель Ячмень

Отвальная 7 32 41 18 27 7 31

(контроль) 90 876 812 240 940 136 210

Плоскорезная 21 197 59 1211 94 1015 34 485 48 1105 13 210 59 876

Комбинирован- 12 37 39 21 29 10 29

ная 176 945 916 314 913 344 514

Поверхностная 19 248 73 886 87 940 25 412 34 725 18 214 46 910

Примечание. Над чертой - количество сорняков, шт; под чертой - их сырая масса, г.

вом севообороте с чередованием культур: пар чистый - озимая пшеница - овес + клевер - клевер - озимая рожь - картофель - ячмень.

При отвальной системе обработки почвы под все культуры применяли только отвальные орудия: плуг ПЛН-3-35, культиватор КПС-4, зубовые бороны БЗТС-1. При плоскорезной (ресурсобере-гающей) - только плоскорезные: основную обработку проводили культиватором-плоскорезом КПГ-2,2, предпосевную - КПЭ-3,8 и игольчатой бороной БИГ-3. При комбинированной (50% отвальная + 50% плоскорезная) обработке использовали сочетание орудий отвальной и плоскорезной об-

работки: основную обработку осуществляли отвальным плугом ПЛН-3-35, а предпосевную - с использованием плоскорезных орудий КПЭ-3,8 и БИГ-3. Поверхностная система обработки почвы складывалась из основной - дискование тяжелой дисковой бороной БДН-3 и предпосевной - культивация КПС-4 с зубовой бороной БЗТС-1.

Почва полей севооборота - дерново-средне-подзолистая легкосуглинистая, достаточно окультуренная с мощностью пахотного слоя 20-22 см. Основные агрохимические показатели: гумус -1,92%, рНсол. - 5,7, подвижных форм фосфора 171 мг, обменного калия - 107 мг/кг почвы.

№ 1 (75) 2016

Владимгрскш ЗешеШецТз

4. Характеристика растений в фазу колошения (выметывания) зерновых, бутонизации - клевера и картофеля

Система обработки почвы Показатель Озимая пшеница Овес + клевер Клевер Озимая рожь Картофель Ячмень

Отвальная (контроль) Высота, см 48,1 40,6 54,6 103,4 35,0 38,8

Сырая масса 10 растений, г 81,5 26,9 234,1 131,9 804,6 27,6

Площадь листьев, тыс. м2/га 26,0 24,7 37,0 30,6 25,9 25,1

Плоскорезная Высота, см 60,3 41,6 51,3 113,2 37,0 39,3

Сырая масса 10 растений, г 84,9 27,7 210,9 132,0 862,8 31,6

Площадь листьев, тыс. м2/га 29,7 26,1 29,4 31,7 28,7 24,1

Комбинированная Высота, см 52,4 52,8 46,3 93,1 34,1 42,1

Сырая масса 10 растений, г 80,9 30,3 207,7 139,8 818,6 29,6

Площадь листьев, тыс. м2/га 28,0 26,3 30,0 31,5 27,4 27,1

Поверхностная Высота, см 50,1 43,3 48,6 61,4 35,1 39,4

Сырая масса 10 растений, г 76,8 29,4 220,5 125,4 790,4 30,0

Площадь листьев, тыс. м2/га 25,9 23,1 27,5 30,7 19,5 23,6

Результаты исследований. Системы обработки неодинаково влияли на агрофизические свойства почвы. Плотность почвы, в целом, не выходила за границы оптимальной для возделываемых культур. Наибольшая плотность за вегетационный период была отмечена на клевере 1,48-1,49 г/см3 (НСР05=0,04) и озимых культурах 1,41-1,45 г/см3 (НСР05=0,02). Более рыхлая почва на картофеле 1,14-1,20 г/см3 (НСР05=0,03) и в поле чистого пара 1,22-1,25 г/см3 (НСР05=0,03). По изучаемым системам обработки почвы наибольшая плотность сложения отмечена по поверхностной обработке. Следует отметить, что к уборке культур плотность пахотного слоя увеличилась по всем системам обработки, она приходит к равновесной плотности, которая для дерново-подзолистых почв находится в интервале 1,40-1,50 г/см3.

Другой важной агрофизической характеристикой является строение пахотного слоя, которое определяет водный и воздушный режимы почвы, степень аэрации и степень насыщения. Выявлена прямая взаимосвязь этих показателей с плотно-

стью почвы. Наибольшее значение пористости отмечено при отвальной системе обработки почвы - 52%, а наименьшее - по поверхностной - 41%. Пористость почвы была выше по всем системам в слое 0-10 см, что обеспечивает лучшее поступление в почву воздуха и атмосферных осадков.

Изучаемые системы обработки почвы оказали влияние на влажность пахотного слоя (табл. 1).

По плоскорезной обработке доказанное повышение влажности по сравнению с отвальной получено в полях чистого пара, озимой пшеницы, картофеля и ячменя. В среднем по севообороту доказанные увеличения влажности пахотного слоя почвы имеют плоскорезная и поверхностная обработки. Это связано с отсутствием оборота почвы, наличием на поверхности растительных остатков и с меньшей потерей влаги через испарение.

Одной из агрофизических характеристик является также твердость почвы (табл. 2). При высоких значениях этого показателя заметно снижается всхожесть семян и оказывается значительное

Владишрскш ЗемлеШеф

№ 1 (75) 2016

5. Урожайность сельскохозяйственных культур, т/га

Система обработки почвы Озимая пшеница Овес + клевер Клевер Озимая рожь Картофель Ячмень Среднее по обработке

Отвальная (контроль) 3,69 2,95 4,68 3,57 21,3 2,65 3,32

Плоскорезная 3,85 2,87 4,48 3,79 23,3 2,60 3,43

Комбинированная 3,59 2,95 4,60 3,63 21,0 2,71 3,31

Поверхностная 3,40 2,80 4,19 3,56 18,0 2,62 3,07

НСР05 0,05 0,02 0,06 0,03 0,3 0,03

сопротивление развивающейся корневой системе растений, изменяется водный и воздушный режимы почвы, что отрицательно влияет на развитие растений.

В разрезе культур можно отметить меньшую твердость почвы в поле чистого пара и на картофеле, так как в них своевременно проводили агротехнические мероприятия по уходу. Наиболее высокой твердостью характеризуется поле клевера, так как в нём в течение полутора лет не проводили обработку почвы. По системам обработки почвы можно отметить доказанное увеличение твердости почвы по поверхностной обработке.

Важное значение в формировании плодородия почвы имеет процесс разложения клетчатки. Интенсивность ее разложения в природных условиях определяется деятельностью почвенных микроорганизмов. В наших исследованиях наиболее активно процесс разложения льняной ткани проходил в рыхлой почве парового поля в слое 0-10 см - 40,5-41,6% и на картофеле - 33,0-35,5% (НСР05 = 0,97). В слое 10-20 см разложение льняной ткани было менее интенсивным, в паровом поле 19,5-23,2%, на картофеле - 18,5-20,6% (НСР05 = 0,60). На озимых культурах и клевере, в связи с большей плотностью почвы, процесс разложения льняной ткани колебался от 17,2 до 22,8%, а на яровых зерновых от 23,0 до 26,3% (НСР05 = 0,52).

В полевом севообороте проводили учет видового, количественного состава сорняков и их биомассы. Было изучено действие систем обработки почвы на сорный компонент агрофитоценоза. В посевах присутствовали как малолетние, так и многолетние сорняки, преобладающими были: просо куриное (Echinochloa crusgalli L.), марь белая (Chenopodium album L.), пикульник ладанни-ковый (Galeopsis ladanum L.), горец шероховатый (Polygonum lapathifolium L.), ромашка непахучая

(Matricaria inodora L.), встречались бодяк полевой (Cirsium arvense L.), чистец болотный (Stáchys palústris L.), мята полевая (Mentha arvensis L.). Состав сорного компонента агрофитоценоза насчитывал 8 видов сорных растений, относящихся к четырем эколого-биологическим группам. При этом по годам 72-84% приходилось на долю яровых, 12-18% - зимующих и 4-10% многолетних сорняков от общего количества. Таким образом, в посевах сложился малолетне-корнеотпрысковый тип засоренности (табл. 3).

Здесь видна определенная закономерность - по всем культурам количество и масса сорных растений при плоскорезной и поверхностной обработке заметно выше, чем при отвальной и комбинированной. Это связано с отсутствием или не полным оборачиванием почвы, в результате чего семена сорняков накапливаются в верхнем слое, увеличивая засоренность посевов. При отвальной обработке почвы основная масса семян сорняков попадает на глубину пахотного слоя, где многие из них теряют всхожесть. Зависимость между массой культурных и сорных растений по отвальной вспашке - обратная и характеризовалась коэффициентом корреляции r от - 0,47 до - 0,92, то есть как средняя и сильная. Наибольшей конкурентной способностью обладали посевы озимых культур и клевера, наименьшей - ячменя. Паровое поле и посадки картофеля были сравнительно чистыми в связи со своевременным проведением агротехнических мероприятий. Таким образом, в формировании агрофитоценоза конкурентная способность культур усиливалась вследствие применения различных систем обработки почвы.

Из данных таблицы 4 следует, что лучшее развитие растений озимой пшеницы, ржи и картофеля наблюдается по плоскорезной обработке почвы. На этих вариантах больше высота растений, масса и площадь листьев. На яровых зерновых

№ 1 (75) 2016

Владимгрскш Землеййлець

(овес, ячмень) выявлено преимущество комбинированной системы обработки почвы. Лучшее развитие растений клевера отмечено по традиционной отвальной технологии. Из изучаемых систем обработки почвы несколько хуже показатели по поверхностной обработке.

Агрофизические свойства почвы и развитие растений оказали влияние на урожайность культур севооборота (табл. 5).

Таким образом, исследования показали, что озимые культуры не снизили урожая при плоскорезной обработке, несмотря на более высокую засоренность, что связано с конкурентной способностью этих культур. Под ячмень, более эффективным оказалось сочетание отвальной и плоскорезной обработки, превышение урожая, по сравнению с отвальной обработкой составило 0,06 т/га. При возделывании картофеля плоскорезная система обработки почвы способствовала увеличению урожайности. Максимальный урожай сена клевера получен по традиционной отвальной обработке. Менее эффективной оказалась поверхностная система обработки почвы, что связано с ухудшением развития растений и высокой засоренностью посевов.

Литература

1. Листопадов И., Гаевая Э., Мищенко А., Игнатьев Д. Оптимизация обработки почвы в севообороте // Главный агроном, 2013, №7. - С. 4-8.

2. Рзаева В.В. Засоренность яровой пшеницы при различных способах обработки почвы в Се-

верном Зауралье // Земледелие, 2013, №8 - С. 2527.

3. Еськов А.И., Русакова И.В. Повышение эффективности использования растительных остатков в ресурсосберегающих технологиях// Совершенствование научных основ, технологий производства и применения органических удобрений (1996-2011 гг.).- Владимир, 2013. - С. 506512.

4. Русакова И.В. Воспроизводство плодородия почв на основе использования возобновляемых биоресурсов // Агрохимический вестник, 2013, № 4- С. 7-12.

5. Кульков В., Данилов А., Шишкин А. Почвозащитная и минимальная обработка чистого пара под озимую рожь в Саратовской области // Главный агроном, 2013, №7 - С. 9-11.

6. Борин А.А., Коровина О.А., Лощинина А.Э. Обработка почвы в севообороте // Земледелие, 2013, №2 - С. 20-22.

7. Шрамко Н.В., Вихорева Г.В. Влияние систем удобрений на плодородие дерново-подзолистых почв и продуктивность севооборотов в условиях Верхневолжья//Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур в Нечерноземье. - Суздаль, 2013. - С. 58-62.

8. Лошаков В.Г. Севооборот и другие биологические факторы воспроизводства плодородия почвы / Системы использования органических удобрений и возобновляемых ресурсов в ландшафтном земледелии. - Т.1. - Владимир, 2013. -С. 148-159.

A.A. Borin, A.E. Loschinina

SOIL TREATMENT AND EFFICIENCY OF CROP ROTATION CULTURES

Diverse systems of soil treatment were studied in a stationary field crop rotation with cultures interchange (single fallow - winter wheat - oats + clover - clover - winter rye - potato - barley): mouldboard (generally applicable), subsurface cultivating and surface (resource-saving) and combined (50% mouldboard + 50% subsurface cultivating). It was established that subsurface cultivating treatment contributed to the moisture conservation in soil. There was noticed an increase of arable layer humidity in the field of single fallow (by 1,5%), winter wheat (by 1,2%) and barley (by 0,9%) compared to mouldboard treatment. A crumblier soil structure was noticed in fields of single fallow and potato, while its higher density - in those of winter cultures and clover what was connected with the peculiarities of their agrotechnique. Crops dockage was much higher in subsurface cultivating and surface treatments that in mouldboard one. The maximum output of grain units in a crop rotation was achieved in subsurface cultivating treatment - 3,43 t/ha, a bit less - in mouldborad (3,32) and the minimum - in surface one (3,07 t/ha).

Keywords: soil, treatment system, agrophysical characteristics, crop rotation, yield.

ВлаЭимгрсШ ЗешеШеф

№ 1 (75) 2016