CC BY
28
ОБРАБОТКА ПОЧВЫ
УДК 631.51:551.4:631.452
Отвальная и плоскорезная обработки почвы на склонах Южного Поволжья
Л.А. БАБАЯН, доктор сельскохозяйственных наук В.А. СКЛЯМИН, кандидат сельскохозяйственных наук В.В. ЛЕОНТЬЕВ, кандидат технических наук Нижне-Волжский НИИ сельского хозяйства
E-mail: [email protected]
Показано, что на склонах при отвальной вспашке питательные вещества равномернее распределяются в пахотном слое светло-каштановой почвы и меньше засоряются посевы. Плоскорезная обработка способствует снижению потерь почвы со смывом, испарению влаги в поверхностном слое, но в 1,4-1,7 раза повышает засоренность посевов.
Ключевые слова: отвальная вспашка, плоскорезная обработка, агрономические свойства почвы, засоренность, урожайность.
Изменения свойств почвы в результате ее механической обработки оказывают решающее влияние на интенсивность эрозионных процессов, вызываемых талыми и дождевыми водами, а также ветром. Опыт отечественного и мирового земледелия свидетельствует, что любая обработка способствует разрушению почвы [I, 2, 3]. Проблема защиты почвы от эрозии на склонах решается с помощью различных, подчас противоречивых приемов: от глубокой вспашки до бесплужных обработок. Доводы в пользу глубокой обработки на склонах в большинстве случаев основываются на создании гофрирующей поверхности на пашне, улучшении водопроницаемости и влагоемкости почвы [4-8]. Глубокую отвальную вспашку в качестве основной обработки почвы предпочитают применять в Германии, большинстве областей России, Украине, Белоруссии [9]. Бесплужные обработки получили широкое распространение в
некоторых штатах США, в Великобритании, Чехии, Румынии, Австрии и других странах. Основные доводы в их пользу - наличие растительных остатков, препятствующих смыву почвы, и меньшая ее распыленность.
На пахотных землях склонов Ниж-не-Волжского региона развитию эрозионной ситуации способствует повсеместное использование традиционной отвальной вспашки, независимо от почвенно-климатических условий, агротехники культур и предшественников. В зоне распространения каштановых почв на расчлененном рельефе ежегодные потери почвы от эрозии при отвальной обработке составляют 1,S-24,0 т/га, достигая в отдельные годы 32,0 т/га [10, 11]. Это заставляет искать агротехнические меры защиты пашни на склонах, в том числе с помощью приемов механической обработки почвы.
Эффективность способов основной обработки почвы (отвальная вспашка на глубину 18-20 см и плоскорезная обработка на 16-18 см под посев зерновых и зернобобовых культур мы изучали в 2006-2009 гг. на созданном в 199S г. стационарном почвозащитном фитокомплексе в условиях водосборной территории ОПХ «Новожизненское». Исследования проводили в двупольном севообороте с чередованием зерновых колосовых (ячмень, озимая рожь) и зернобобовых (горох, викоовсяная смесь) культур. Опытный участок расположен на склоне юго-восточной экспозиции крутизной S-6 Анализ почвенных проб и растительных образцов проводили в соответствии с общепринятыми методиками.
Почва опытного участка - светло-каштановая, солонцеватая. Структура почвы пылевато-комковатая, уплотненная, с большим количеством пылеватых фракций (до S9 %). Полевая влагоемкость почвы в слое 0-30 см в верхней и нижней частях
склона составляет соответственно 21,3 и 23,S %. Содержание гумуса с понижением высотной отметки увеличивается с 1,S до 1,8 %. Обеспеченность азотными соединениями -слабая, фосфорными - средняя, калийными - повышенная. Реакция почвенной среды щелочная.
Характерные особенности климата в зоне распространения светло-каштановых почв - засушливость (ГТК 0,6-0,8), повышенная активность восточных и юго-восточных ветров, неустойчивый снежный покров (в среднем 7-10 см). Продолжительность вегетационного периода - 190-20S дн. Среднегодовое количество осадков за последние 20 лет в районе проведения опытов составило 406 мм при крайне неравномерном выпадении. Поверхностный сток в основном образовывался в результате снеготаяния и весенних ливневых дождей, но иногда отмечался и в летние месяцы. Годы исследований отличались недостаточным увлажнением: в 2006 г. выпало 31S,S мм осадков, в том числе 142,6 мм за период вегетации яровых культур, в 2007 г. - соответственно 34S,9 и 128,4 мм, в 2008 г. - 277,8 и 12S,4 мм, в 2009 г. - 333,7 и 84,2 мм.
При сельскохозяйственном использовании почвы на ее естественное плодородие помимо других факторов влияют род и количество пожнивных остатков. В наших исследованиях на вспаханном участке средняя масса надземных растительных остатков после зернового предшественника (ячмень) составила 131 г/м2, что в 1,7 раза меньше, чем на участке с бесплужной обработкой (226 г/м2). При вспашке в слоях почвы 0-10 и 10-2S см находилось соответственно 8,3 и 4,4 г/м2 корней, или 6S,S и 34,S % от их общей массы, тогда как при плоскорезной обработке 73 % отобранных кор- ы ней (7,3 г/м2) размещалось в повер- л хностном слое 0-10 см. Как отмеча- I ли Н.К. Шикула и др. [12] «концент- 2 рация корневой системы в верхних I слоях... повышает противоэрозион- 2 ную устойчивость почвы». Ранее про- z веденными исследованиями уста- 2 новлено, что при вспашке корни раз- g лагаются быстрее, чем при плоско- q
is
резной и особенно минимальной обработках [2].
При бесплужном рыхлении, благодаря мульче из стерни и пожнивных остатков, содержащаяся влага подтягивается ближе к поверхности почвы и лучше сохраняется. Так, осенью 2007 г. после отвальной вспашки влажность слоя 0-10 см была на 1,2-1,6 % ниже, чем после плоскорезной обработки, что наряду с другими причинами обусловлено меньшей потерей влаги через испарение с поверхности. В весенне-летние периоды вегетации, отличающиеся засушливостью, особенно в 2007 и отчасти в 2009 гг., бесплужная обработка независимо от предшествующей культуры не имела преимущества по накоплению влаги в почве по сравнению с отвальной вспашкой. Влажность поверхностного слоя 010 см приближалась к пределам величины мертвого запаса.
Содержание в почве водопрочных агрегатов размером более 0,2S мм перед посевом озимой ржи в 2008 г. по плоскорезной обработке после зерновых и зернобобовых предшественников повысилось на 4,S % по сравнению со вспашкой. Аналогичное положение отмечалось и на делянках ячменя после викоовся-ной травосмеси. К концу вегетации под посевами культур содержание водопрочных агрегатов в слое 0-30 см выравнивалось по вариантам обработки почвы. После бесплужной обработки наблюдалось некоторое переуплотнение этого слоя, вероятно обусловленное конструктивной особенностью плоскореза.
Результаты анализов образцов почвы, отобранных непосредственно после изучаемых обработок, не показали достоверных различий в содержании элементов минерального питания растений в слое 0-40 см в зависимости от способа обработки. Вместе с тем, на фоне плоскорезной обработки наблюдалось существенное изменение послойного содержания подвижных форм азотных и фосфорных соединений: в слое 0-10 см оно увеличивалось, а в слоях 10-20 и 20-40 см - уменьшалось (табл. 1). Однако такая дифференциация почвы по содержанию питательных веществ носила кратковременный характер и при достаточном осеннем увлажнении не оказывала ощутимого воздействия на начальный период вегетации озимых. Перемешивание или оборачивание почвы при использовании плуга способствовало более выровненному распределению элементов питания по всему обрабатываемому слою. Достоверной разницы в изменении накопления гумуса и калийных соединений в почве по вариантам обработок не отмечалось. К началу весенних полевых работ и до конца вегетации количество основных элементов питания в нижних слоях почвы уменьшалось, независимо от способа ее обработки.
Не наблюдалось различий по фонам обработок в сроках появления всходов, полевой всхожести растений, прохождении фаз развития.
Эффективность механических обработок почвы во многом определяется засоренностью посевов.
Проведенные исследования свидетельствуют, что на фоне плоскорезной обработки значительно повышена засоренность возделываемых культур (табл. 2). В этом варианте после зернового предшественника ячмень в период созревания растений на 1 м2 посева озимой ржи насчитывалось 106, посева ячменя -192, гороха - 128 сорняков, тогда как по плужной обработке количество сорных растений было в 1,4, 1,7 и 1,5 раза меньше. Сходная закономерность наблюдалась и в посевах после зернобобового предшественника. Высокая засоренность посевов при обработке плоскорезом обусловлена во многом тем, что большая часть созревших семян сорных растений располагалась преимущественно в поверхностном (0-5 см) слое почвы, тогда как при вспашке с оборотом пласта, особенно при использовании предплужника, семена сорняков заделываются в нижней половине пахотного горизонта и в большинстве не прорастают.
Увеличение количества водопрочных почвенных агрегатов и наличие растительных остатков на поверхности склона при обработке плоскорезом позволило значительно сократить смыв почвы и потери питательных веществ. Поверхностный сток за период исследований формировался в основном в результате стекания талых вод и весенних ливневых осадков. Смыв почвы на склоне 5-6 "после снеготаяния в 2009 г. при зяблевой отвальной вспашке стерни зернового предшественника стерня ячменя был в 1,3 раза больше, чем при обработке плоскорезом (соответственно 18,4 и 29,4 м3/га). В смытой почвенной массе содержалось гумуса 2,2 %, доступных форм азота - 11,2, фосфора - 3,3, калия -29,9 мг/100 г почвы, т. е. больше, чем в исходной почве. Основная масса перемещаемых слабосцепле-ных почвенных частиц отмечалась на нижней части склона и аккумулировалась на водотоке. Заметного влияния на смыв почвы изучаемые варианты обработок под озимую рожь в 2009 г. после ячменя не оказали (объем размоин после снеготаяния соответственно 8,5 и 8,2 м3/га).
При отвальной плужной обработке равномернее распределялись питательные вещества в пахотном слое почвы, особенно в начале осенней вегетации, и меньше засорялись посевы, а при плоскорезной обработке, благодаря сохранению на поле растительных остатков, снижа-
I. Агрономические свойства почвы на эродированном склоне при разных способах обработки почвы по различным предшественникам (в среднем за 2006-2007 гг.)
Предшественник
Показатель Слой, см Зерновой Зернобобовый
вспашка плоскорезная вспашка плоскорезная
на 18-20 см на 16-18 см на 18-20 см на 16-18 см
Плотность почвы, 0-30 1,30 1,40 1,32 1,38
г/см3
Пористость, % 0-30 48 47 50 48
Полевая 0-30 22,8 22,5 23,4 22,6
влагоемкость, %
рНводн 0-30 8,2 8,1 8,2 8,3
Гумус, % 0-30 1,55 1,62 1,64 1,57
Мг на 100 г почвы
гидролизуемый 0-10 5,5 6,6 Не опр. Не опр.
азот 10-20 6,0 5,3 -«- -«-
20-40 4,7 4,5 -«- -«-
подвижный фосфор 0-10 2,1 2,3 -«- -«-
10-20 2,0 1,9 -«- -«-
20-40 1,8 1,5 -«- -«-
обменный калий 0-10 26,6 26,4 -«- -«-
10-20 26,2 25,7 -«- -«-
20-40 27,1 26,1 -«- -«-
16
2. Влияние способов обработки почвы после зернового предшественника ячмень на засоренность посевов (в среднем за 2006-2009 гг.)
Культура Способ обработки почвы Число сорняков, шт/м2 Воздушно-сухая масса сорняков, г/м2
Озимая рожь Вспашка 75 24,0
Плоскорезная 106 36,1
Ячмень Вспашка 114 20,3
Плоскорезная 192 28,4
Горох Вспашка 87 26,1
Плоскорезная 128 39,6
лись потери почвы и питательных веществ со стоком, испарение влаги, особенно в осенний предпосевной и отчасти в весенний периоды. В совокупности отмеченное отразилось на том, что высота, количество растений на единице площади, продуктивная кустистость зерновых, а в конечном итоге урожайность возделываемых культур существенно не различались по способам обработки почвы (табл. 3). Вероятно, этому способствовала и недостаточная влаго-обеспеченность растений во время вегетации в 2009 г. и особенно в 2007 г.
Результаты ранее проведенных исследований по отвальной и плоскорезной обработкам, указывают на преимущество последней в годы со сравнительно небольшим выпадением осадков, особенно в первый период вегетации растений [13, 14]. Во влагообеспеченные и острозасушливые годы урожайность культур по отвальному и плоскорезному фону оставалась почти одинаковой. Однако при использовании плоскореза энергозатраты сокращаются на 3S-4S %, затраты времени - в 2-3 раза, эксплуатационные издержки -на 7,6 %, а себестоимость 1 ц продукции - на 7,7 %.
Систему основной обработки почвы можно улучшить с помощью разноглубинной энергосберегающей технологии на основе использования новых чизельных рабочих органов, разработанных в нашем институте. Их конструкция позволяет создавать тре-
буемую гребнистость пашни и оставлять необходимое количество пожнивных остатков для снижения поверхностного стока и смыва почвы, формируемых при весеннем таянии и ливневых осадках. Требуемый профиль обработанной почвы образуется за счет регулировки глубины борозды после каждого рабочего органа
В засушливых и эрозионно опасных условиях Нижнего Поволжья при подготовке почвы после раноубира-емых предшественников (занятые пары) эффективно использование комбинированного агрегата АПК-6. Так, в Волго-Донском междуречье применение АПК-6 в комплектации с плоскорежущими лапами под яровую пшеницу на 21 % снизило материальные и энергетические затраты по сравнению с традиционной вспашкой при рентабельности до 168,7 %. Установка щелерезов на АПК-6 способствует увеличению содержания водопрочных агрегатов и, как следствие, повышению противо-эрозионной стойкости почвы [16].
Производственную проверку эффективности плоскорезной обработки под посев зерновых (озимая рожь, ячмень) и зернобобовых (горох, ви-коовсяная смесь) осуществляли в совхозе «Кузьмичевский» Городи-щенского района на площади 12 га в 2008-2009 гг. Результаты испытаний подтвердили положительное воздействие бесплужной обработки на сохранение плодородного слоя склонов от вымывания. Но необхо-
димо подчеркнуть, что длительное применение плоскорезной обработки приводит к уплотнению почвы, повышению засоренности и другим нежелательным последствиям. К тому же по плоскорезной обработке неравномерно заделываются органические удобрения, а при посеве рядовыми сеялками часть семян остается на поверхности поля, особенно на тяжелых почвах.
Основываясь на результатах, представленных в статье, и ранее проведенных исследований [13, 3] можно рекомендовать на сравнительно легких, слабо- и среднесуглинистых по гранулометрическому составу эродированных почвах, на полях после зерновых, бобовых и пропашных предшественников, слабозасорен-ных, особенно корневищными и кор-неотпрысковыми сорняками, проводить плоскорезную обработку с сохранением на поверхности поля части растительных и пожнивных остатков. Чтобы избежать переуплотнения почвы такую обработку следует периодически (через 3-4 года) чередовать с отвальной вспашкой [14]. На слабооструктуренных почвах тяжелого механического состава, особенно засоренных корнеотпрысковыми и корневищными сорняками, после стерневых предшественников и многолетних трав целесообразно применять глубокую отвальную вспашку. На эродированных склонах с небольшой мощностью обрабатываемого слоя глубина вспашки ограничивается до пласта залегания почвообразующей породы. Отвальную вспашку почвы следует проводить (за редким исключением) плугом с предплужниками.
Основной обработке эродированной почвы предшествует одно-, двукратное рыхление дисковыми орудиями. Число и глубина лущений зависят от засоренности поля, сроков уборки предшественника и вспашки зяби. При малолетнем типе засоренности сразу же после уборки предшественника проводится лущение на глубину 6-8 см, а через 2-3 недели - основная обработка на заданную глубину. При более поздних сроках подъема зяби по мере появления сорняков лущение повторяется. На полях с многолетними сорняками е глубина лущения увеличивается до л 10-12 см. В ОПХ «Новожизненское» д при отрастании сорняков вместо вто- л рого лущения хорошие результаты е дало внесение в почву универсаль- 2 ного системного гербицида Раун- 1 дап. Норма расхода препарата про- р
тив однодольных и двудольных сор- 2
со
3. Урожайность надземной (воздушно-сухой) массы культур при отвальной и плоскорезной обработках почвы на склоне, ц/га
Предшественники
Зерновые Зернобобовые
Способ озимая ячмень, вика- горох, озимая ячмень, вика- горох,
обработки рожь, 2006- овес, 2006- рожь, 2006- овес, 2006-
2009 2008 2008- 2007 2009 2008 2008- 2007
г. гг. 2009 гг. г. гг. 2009 гг.
гг. гг.
Вспашка 16,2 9,7 14,3 21,4 18,5 10,5 15,8 20,6
на 18-20 см
Плоскорезная 16,0 10,0 15,0 22,2 17,3 11,8 16,2 21,1
на 16-18 см
3 Земледелие № I
няков - 1-2 л/га, против многолетних - 3-4 л/га. Основную обработку почвы проводят через S-10 дн. после применения гербицида.
Литература
1. Ковда В.А. Земельные ресурсы СССР, их использование и охрана. - М.: ВАСХНИЛ, 1978.
2. Сухов А.Н., Имангалиев К.А., Иман-галиева А.К. Агроэкологические основы полевых севооборотов и обработки почвы в адаптивно-ландшафтном земледелии сухостепной и полупустынных зон Нижнего Поволжья. - Волгоград, 2011.
3. Бабаян Л.А. Бесплужная обработка почвы в Армении//Земледелие, 1992. -№ 9-10.
4. Костычев П.А. Почвы черноземной области России: их происхождение, состав и свойства. - М.-Л.: Сельхозгиз, 1937.
5. Мосолов И.В., Михалев И.И., Александровская В.А. Влияние минеральных удобрений на содержание белка в зерне озимой пшеницы//Вестник с.-х. наук, 1962. - № 10.
6. Вильямс В.Р. Травопольные севообороты. - М.-Л.: ВАСХНИЛ, 1937.
7. Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории Европейской
части СССР и борьба с ними. Т. 2. - М.: АН СССР, I960.
8. Нарциссов В.П. Научные основы системы земледелия. - М.: Колос, 1982.
9. Дерпш Рольф. Влияние обработки на почву, сельскохозяйственные культуры и экосистему (опыт Южной Америки)/ Матер. научно.-практ. конф. - М.: Росин-формагротех, 2007.
10. Бабаян Л.А., Протопопов В.М. Плодородие светло-каштановой почвы на различных элементах рельефа//Почво-ведение, 1997. - № 10.
11. Бабаян Л.А. Эффективность парования в Нижнем Поволжье//3емледелие, 2008. - № 5.
12. Шикула Н.К. Почвозащитная технология возделывания с.-х. культур на склоновых землях лесостепи Украины/ Сб.: Почвозащитное земледелие на склонах. - М.: Колос, 1983.
13. Бабаян Л.А. Адаптивные агромелиорации на горно-степных агроланд-шафтах. РАСХН, ВГСХА. - Волгоград, 2007.
14. Бабаян Л.А., Беляков А.М., Леонтьев В.В. Агропроизводственное использование обрабатываемых угодий на склонах Приволжской возвышенности. -Волгоград, 2011.
15. Орсик Л.С., Борисенко И.Б., Дрин-ча В.М., Леонтьев В.В., Протопопов В.М. Технология и технические средства для
основной обработки почвы в сухостеп-ных агроландшафтах Нижнего Поволжья. - М.: Россельхозакадемия, 2004.
16. Сарычев А.Н. Использование АПК-6 в системе зяблевой обработки почвы при выращивании яровой пшеницы в условиях Волго-Донского Междуречья/ Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. - Волгоград, 2007.
Статъя поступила в редакцию 26.06.2012
Ploughing and boardless ploughing of soil at slope in South Volga river regions
L.A. Babayan, V.A. Sklyamin, V.V. Leontiev
It's shown that ploughing at slopes allows to spread nutrients in arable layer of light chestnut soil decrease weedness of sowings. Boardless ploughing promotes decrease soil erosion, inspiration in arable layer but increases weedness for 1,4-1,7 times.
Keywords: ploughing, boardless ploughing, agronomic soil properties, weedness, fertility.
s
0)
s Ц
а 4
а ц
0) m
18
