CC BY
37
УДК 634.0.114.11:631.51
Параметры темно-серой лесной почвы при длительном применении различных систем основной обработки
Н.В. ПЕРФИЛЬЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: natalya_sharapov@bk. ru) О.А. ВЬЮШИНА, научный сотрудник
Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северного Зауралья, ул. Бурлаки, 2, пос. Московский, Тюменская обл., 625501, Российская Федерация
Целью исследований, проведенных в 1998-2012 гг. в стационарном опыте НИ-ИСХСеверного Зауралья, было определение длительного воздействия различных систем основной обработки на плотность почвы, запасы влаги и урожайность ячменя в пятипольном зернопаровом севооборо -те. Установлено, что в период вегетации оптимальная плотность 1,15-1,21 г/см3 по всем изучаемым системам обработки сохраняется лишь в слое почвы 0-10 см. В пахотном слое 0-20 см этот параметр соответствовал верхнему пределу оптимума для ячменя 1,24-1,28 г/см3, при том, что плотность в слое почвы 10-30 см превышала его на 0,05-0,40 г/см3. В период посев-всходы изучаемые обработки обеспечивали равный и благоприятный режим сложения пахотного горизонта, к периоду кущения плотность 0-20 см слоя почвы по безотвальной и мелкой обработкам увеличивалась, по сравнению с вариантом вспашки, на 0,03-0,04 г/см3, 10-30 см слоя почвы - на 0,03-0,07 г/см3 , что ухудшало усвоение осенне-зимних осадков. Поэтому длительное применение мелких обработок вело к снижению запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы в период посев-кущение на 6,5-10,5 мм, или на 6,4-9,4%, в сравнении с ежегодной вспашкой. При отвальной системе обработки получена наиболее высокая урожайность ячменя. Снижение урожайности по ресурсосберегающим системам обработки на фоне без удобрений составляло 2,9-7,2%, на фоне применения удобрений - 0,8-3,6%. При планировании применения приемов основной обработки нужно учитывать условия плотности и влажности почвы. При плотности 1,12-1,26 г/см3, влажности 10,4-21,4% (66-74% от наименьшей влагоемкости (НВ)) наряду со вспашкой эффективно применение безотвальных и мелких обработок; при высокой плотности почвы 1,32-1,38 г/см3 и влажности 14-24% (48-82% от НВ) - вспашки на 20-22 см.
Ключевые слова: система обработки почвы, способ обработки, плотность почвы, запасы влаги, урожайность ячменя.
Для цитирования: Перфильев Н.В., Вьюшина О.А. Параметры темно-серой лесной почвы при длительном применении различных систем основной обработки // Земледелие. 2016. № 2. С. 23-25.
В комплексе условий, определяющих режим физико-биологических процессов пахотного слоя, одно из главных мест принадлежит плотности почвы, от которой зависит ее способность накапливать и сохранять влагу, мобилизовать питательные вещества, создавать условия для жизнедеятельности микроорганизмов, что служит важнейшим фактором плодородия [1-3].
По основным земледельческим зонам страны для многих сельскохозяйственных культур на основных типах почв установлены показатели оптимальной плотности пахотного слоя [4-13].
По данным Н.Т. Вороновой [8] для большинства зерновых культур оптимальная плотность темно-серых лесных почв в северной лесостепи Тюменской области составляет 1,001,25 г/см3. Н.В. Абрамов [10] конкретизировал в лесостепной зоне оптимальные значения этого параметра для серой лесной почвы: для пшеницы 1,05-1,23 г/см3, для ячменя - 1,221,29 г/см3. Уплотнение почвы в вегетационных опытах Н.Т. Вороновой [8] на 0,1-0,22 г/см3 сверх оптимальной величины снижало урожайность зерновых на 28-30%. Л.В. Ильина [14] на серой лесной тяжелосуглинистой почве установила, что диапазон равновесной плотности при средней степени окультуренности составляет 1,39-1,41 г/см3, а при высокой - 1,361,38 г/см3. Поэтому обработка служит одним из важных факторов регулирования плотности серых лесных почв, а ее величина служит диагностическим показателем необходимости механической обработки почвы, а также показателем качества и эффективности ее приемов.
Цель исследований заключалась в определении влияния длительного применения систем основной обработки различной степени интенсивности на плотность почвы, запасы влаги и урожайность ячменя.
Исследования проведены в 19982012 гг. в стационарном опыте на
опытном поле НИИСХ Северного Зауралья в поле ячменя в период 3-5-й ротаций зернопарового севооборота: чистый пар, озимая рожь, яровая пшеница, зернобобовые, ячмень, развернутого во времени и пространстве. Почватемно-серая лесная тяжелосуглинистая. Глубина гумусного горизонта 25-27 см, содержание гумуса 4,2-5,0%, рН солевой вытяжки 6,06,4. Сумма поглощенных оснований 29,4 мг/экв, степень насыщенности основаниями 85%. Вегетационные периоды четырех лет исследований были засушливыми, пяти - благоприятными по увлажнению, шести - близкими ксреднемноголетним.
В опыте изучали следующие системы обработки почвы:
отвальная - ежегодно под все культуры вспашка плугом ПН-4-35 на 20-22 см;
безотвальная - ежегодно обработка плугом со стойками СибИМЭ на 20-22 см;
комбинированная - чередование вспашки и безотвального рыхления на 20-22 см, под ячмень - безотвальное рыхление плугом со стойками СибИ-МЭ на 20-22 см;
дифференцированная - в пару и после озимой ржи плоскорезная обработка культиватором Смарагд на 12-14 см, вспашка ПН-4-35 на 20-22 см под зернобобовые, под ячмень и после него дискование БДТ-2,5 на 10-12 см;
плоскорезная - ежегодно обработка культиватором Смарагд на 12-14 см;
дискование - ежегодно обработка БДТ-2,5 на 10-12 см.
Все варианты изучены по фону внесения минеральных удобрений М80Р80К60. Весной на всех фонах основной обработки после закрытия влаги и предпосевной обработки культиватором Смарагд проводили посев сеялкой СЗП-3,6 с последующим при-катыванием. Обработка гербицидами общим фоном. Солому возделываемых культур измельчали при уборке и оставляли в поле. В исследованиях использованы общепринятые методики наблюдений и статистической обработки по Б.А. Доспехову [15].
Анализируя данные по плотности почвы в среднем за 1998-2012 гг. (табл. 1), необходимо отметить, что по всем изучаемым системам обработки величина плотности слоя почвы 020 см в поле ячменя во все периоды е наблюдений, в основном, соответство- | вала верхней границе оптимальных д значений - 1,24-1,28 г/см3, главным е образом, за счет благоприятного сло- | жения слоя почвы 0-10 см. В периоды № посев-всходы и кущение она состав- ю ляла 1,15-1,18 г/см3, в период полной м спелости - 1,17-1,21 г/см3. Вместе 1 с тем, уже к периоду посев-всходы 6
Система основной обработки, обработка под ячмень После посева Кущение Полная спелость
слой почвы см слой почвы см слой почвы см
0-10 10-20 20-301 0-20 0-30 0 10 10-20 |20-30| 0-20 0-30 0 10 10-20 20-30 I 0-20 0-30
Отвальная,
ПН-4-35 на 20-22 см 1,17 1,32 1,33 1,25 1,27 1 15 1,33 1,33 1,24 1,27 1 ,21 1,30 1,33 1,25 1,28
Безотвальная,
СибИМЭ на 20-22 см 1,18 1,34 1,38 1,26 1,30 1 15 1,35 1,37 1,25 1,30 1 ,19 1,30 1,36 1,24 1,28
Комбинированная, ПН-4-35, СибИМЭ на 20-22 см 1,18 1,32 1,40 1,25 1,30 1 17 1,40 1,39 1,28 1,32 1 ,20 1,33 1,35 1,27 1,27
Дифференцированная, БДТ-2,5 на 10-12 см 1,18 1,30 1,36 1,24 1,28 1 18 1,36 1,40 1,27 1,31 1 ,17 1,31 1,34 1,23 1,21
Плоскорезная, Смарагд на 12-14 см 1,18 1,33 1,37 1,26 1,29 1 15 1,31 1,40 1,23 1,30 1 ,18 1,33 1,36 1,26 1,30
Дискование, БДТ-2,5 на 10-12 см 1,15 1,32 1,33 1,24 1,27 1 18 1,36 1,39 1,27 1,31 1 ,18 1,30 1,32 1,24 1,27
НСР05 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02 0,03 0,02 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03
отмечается значительное переуплотнение слоев почвы 10-20 и 20-30 см, плотность которых составляла соответственно 1,30-1,34 и 1,33-1,40 г/см3. В фазу кущения значения составляли, соответственно, 1,31-1,40 и 1,331,40 г/см3, перед уборкой - 1,30-1,33 и 1,32-1,36 г/см3.
Как видим, плотность 10-20 и 20-30 см слоев почвы превышала оптимальные значения для зерновых культур на 0,05-0,40 г/см3, но была близка к равновесному показателю - 1,36-1,40 г/см3. Длительное (в течение 25 лет) применение ежегодных безотвальных глубоких, а также глубоких и мелких обработок в системе комбинированной и дифференцированной обработки почвы в севообороте не ведет к значительному переуплотнению почвы в пахотном слое относительно традиционной отвальной обработки.
Так, после посева ячменя в среднем за 1998-2012 гг (табл. 1) в слое 0-20 см плотность почвы по изучаемым вариантам систем обработки была практически одинаковой с вариантом вспашки.
За указанный период, все изучаемые способы обработки обеспечивали равный и благоприятный режим сложения 0-20 см слоя почвы. Применение глубокого безотвального рыхления, мелкой плоскорезной обработки приводило к большему, чем по вспашке, уплотнению слоя 20-30 см. Значения изучаемого параметра по этим обработкам увеличивались на 0,05-0,07 г/см3.
К периоду кущения указанные закономерности влияния обработки почвы на ее плотность сохранялись и, в некоторой степени, становились более отчетливыми. В среднем в слое 0-20 см безотвальные и мелкие обработки увеличивали плотность на 0,03-0,04 г/см3. «о При этом повышение плотности по о безотвальным и мелким обработкам отмечено, в отличие от 1-го срока на-^ блюдения, и в слое почвы 10-20 см. о» Увеличение же значений этого пара-| метра в горизонте 10-30 см достигало £ 0,03-0,07 г/см3.
® К уборке по различным системам 5 обработки складывался одинаковый $ режим сложения почвы.
Сейчас остро встает проблема выбора приема основной обработки почвы, прогноза его целесообразности и эффективности. В связи с этим нами был проведен анализ влияния различных приемов обработки в зависимости от условий состояния почвы, а также величины осенне-зимних осадков, на плотность пахотного слоя в период посева.
Основными показателями состояния почвы были влажность и плотность пахотного слоя почвы перед основной обработкой.
Установлено, что при плотности пахотного слоя перед проведением обработки, близкой к оптимальной для зерновых культур - 1,121,25 г/см3 в годы с различной влажностью и величиной осенне-зимних осадков плотность сложения к посеву приобретает близкие значения по всем приемам обработки. В благоприятных условиях при плотности перед обработкой 1,20-1,26 г/см3 и влажности 17,6-19,6% (61-68% от наименьшей влагоемкости (НВ)), при обеспеченности осенне-зимними осадками, близкой к среднемноголет-ним значениям, мелкие и безотвальные обработки обеспечивали более рыхлое сложение пахотного слоя (на 0,04-0,20 г/см3) к посеву зерновых.
В условиях с высокой плотностью пахотного слоя перед обработкой, 1,32-1,38 г/см3, при влажности 14-24% (48-82% от НВ), при обеспеченности
осенне-зимними осадками от низкой до близкой к среднемноголетней норме (51-117%) безотвальная обработка стойками СибИМЭ, плоскорезная обработка Смарагдом и дискование увеличивали плотность почвы к посеву на 0,03-0,16 г/см3 относительно отвальной обработки. Это дает основание для планирования системы основной обработки почвы в зависимости от плотности и влажности почвы перед ее выполнением: при плотности 1,12-1,26 г/см3, влажности 10,4-21,4% (66-74% от НВ) наряду со вспашкой эффективно применение безотвальных и мелких обработок; при высокой плотности почвы 1,32-1,38 г/см3, при влажности 14-24 % (48-82 % от НВ) -вспашка на 20-22 см [16].
При складывающемся режиме плотности пахотного слоя почвы, изучаемые системы обработки обеспечивали в период вегетации ячменя условия увлажнения в слое почвы 0-30 см, равные варианту отвальной системы (табл. 2). Некоторое увеличение плотности 20-30 см слоя почвы при длительном применении мелких обработок, по нашему мнению, ухудшало условия водопроницаемости, усвоения осенне-зимних осадков, что вело к снижению запасов продуктивной влаги метрового слоя в период посева и кущения на 6,5-10,5 мм или на 6,4-9,4%, в сравнении с вариантом ежегодной вспашки.
2. Запасы продуктивной влаги (мм) в поле ячменя в зависимости от основной обработки почвы, в среднем за 1998-2012 гг.
Слой Фаза развития
Система обработки, под ячмень почвы, см посев-всходы кущение полная спелость
Отвальная, 0-30 34,7 29,8 43,2
ПН-4-35 на 20-22 см 0-100 111,9 101,7 93,0
Безотвальная. 0-30 33,4 29,0 41,3
стойки СибИМЭ на 20-22 см 0-100 106,6 96,6 91,1
Комбинированная, стойки СибИМЭ на 20-22 см 0-30 0-100 32,0 107,4 29,3 96,0 41,4 87,7
Дискование, 0-30 32,1 30,0 42,6
БДТ-2,5 на 10-12 см 0-100 103,5 95,2 90,2
Плоскорезная, Смарагд на 12-14 см 0-30 0-100 31,0 102,1 27,8 94,0 40,7 89,5
Дифференцированная, 0-30 32,3 29,0 41,5
БДТ-2,5 на 10-12 см 0-100 101,4 101,2 86,4
НСР05 0-30 3,1 1,8 2,8
0-100 4,3 3,7 3,9
3. Урожайность ячменя в зависимости от систем основной обработки почвы
(1998-2012 гг.)
Система обработки, обработка под ячмень Урожайность, т/га
без удобрений с применением удобрений
Отвальная, ПН-4-35 на 20-22 см 2,77 3,61
Безотвальная. стойки СибИМЭ на 20-22 см, ежегодно 2,65 3,55
Комбинированная, ПН-4-35, СибИМЭ, на 20-22 см 2,59 3,58
Дискование, БДТ-2,5 на 10-12 см 2,66 3,47
Плоскорезная, Смарагд на 12-14 см, ежегодно 2,69 3,58
Дифференцированная, БДТ-2,5 на 10-12 см 2,57 3,48
НСР05 0,18 0,12
сосберегающие системы обработки почвы. М.: Агропромиздат, 1990. С. 145-162.
15. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. 415с.
16. Перфильев Н.В. Научные основы оптимизации системы обработки темно-серой лесной почвы. Новосибирск: НИИСХ Северного Зауралья Россельхозакадемии, 2014. 308 с.
Parameters of Dark Grey Forest Soil at Prolonged Application of Different Tillage Systems
N.V. Perfiliev, O.A. Vyushina
Research Institute of Agriculture of the Northern Trans-Ural Region, ul. Burlaki, 2, pos. Moskovsky, Tumenskaya obl., 625501, Russian Federation
Однако в среднем за годы исследований данное снижение запасов влаги нивелировалось осадками вегетационных периодов.
При отвальной системе обработки получена наибольшая урожайность ячменя (табл. 3).
В то же время, на фоне без удобрений отмечена тенденция снижения урожая по ресурсосберегающим системам обработки, оно составило 0,08-0,2 т/га, или 2,9-7,2%, в сравнении с вариантом вспашки. На фоне применения удобрений наблюдали несущественное снижение - 0,8-3,6%.
Таким образом, наблюдения за плотностью темно-серой лесной почвы показали, что в период вегетации ячменя оптимальные значения этого показателя 1,15-1,21 г/см3 по всем изучаемым системам обработки сохраняются лишь в 0-10 см слое почвы. В пахотном 0-20 см слое плотность соответствовала верхнему пределу оптимума для этой культуры, 1,241,28 г/см3, при том, что плотность в слое почвы 10-30 см превышала его на 0,05-0,40 г/см3.
В период посева-всходов изучаемые обработки обеспечивали равный и благоприятный режим сложения пахотного горизонта почвы, к периоду кущения плотность слоя 0-20 см по безотвальной и мелкой плоскорезной обработкам увеличивалась, по сравнению с вариантом вспашки, на 0,030,04 г/см3, 10-30 см слоя почвы - на 0,03-0,07 г/см3. Поэтому, обеспечивая равные условия увлажнения в период вегетации ячменя в слое 0-30 см почвы, длительное применение мелких обработок из-за ухудшения условий водопроницаемости вело к снижению запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы в период посев-кущение на 6,5-10,5 мм, или на 6,4-9,4%, в сравнении с ежегодной вспашкой.
При отвальной системе обработки получена наиболее высокая урожайность ячменя, снижение продуктивности по ресурсосберегающим системам обработки на фоне без удобрений составляло 2,9-7,2%, на фоне применения удобрений - 0,8-3,6%.
При планировании приемов основной обработки нужно учитывать условия плотности и влажности почвы. При плотности 1,12-1,26 г/см3, влажности
10,4-21,4% (66-74% от НВ), наряду со вспашкой, эффективно применение безотвальных и мелких обработок. При высокой плотности почвы 1,321,38 г/см3, при влажности 14-24% (4882% от НВ) - вспашка на 20-22 см.
Литература.
1. Вильямс В.Р. Почвоведение. Земледелие с основами почвоведения. М.: Гос. изд-во с.-х. лит-ры, 1949. 471 с.
2. Качинский Н.А. Физика почв. М.: Высшая школа, 1965. Ч. 1. 324 с.
3. Ревут И.Б. Физика почв. Л.: Колос, 1972. 365 с.
4. Пупонин А.И. Обработка почвы в интенсивном земледелии нечерноземной зоны. М.: Колос, 1984. 184 с.
5. Слесарев В.Н. Агрофизические основы совершенствования основной обработки выщелоченных черноземов Западной Сибири: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Омск, 1984. 32 с.
6. Кирюшин В.И. О теоретических основах зональных систем земледелия // Земледелие. 1988. № 1. С. 15-19.
7. Воронова Н.Т. Безотвальная и минимальная обработка темно-серых лесных почв Северного Зауралья // Ресурсосберегающие системы обработки почвы. М.: Агропромиздат, 1990. С. 186-195.
8. Трушин В.Ф., Крылов Э.Ф. Бесплужная обработка оподзоленного чернозема на Среднем Урале // Ресурсосберегающие системы обработки почвы. М.: Агропромиздат, 1990. С. 84-92.
9. Абрамов Н.В. Совершенствование основных элементов систем земледелия в лесостепи Западной Сибири: автореф. дис. ... д-ра с.-х. наук. Омск, 1992. 32 с.
10. Турусов В.И., Корнилов И.М. Обработка почвы под ячмень на различных элементах агроландшафта // Земледелие. 2013. № 1. С. 19-20.
11. Совершенствование технологии возделывания ячменя в лесостепи Западной Сибири / Л.В. Юшкевич, А.Г. Щитов, Н.И. Егорова, Е.В. Штро // Земледелие.
2013. № 2. С. 26-28.
12. Динамика плотности почвы чернозема южного при минимализации основной обработки / А.П. Солодовников, А.В. Летучий, Д.С. Степанов, Б.З. Шагиев, А.С. Линьков // Земледелие. 2015. № 1. С. 5-7.
13. Состояние почвы и урожайность культур при разных системах основной обработки / Л.Н. Скипин, Н.В. Перфильев, Е.В. Захарова, Е.В. Гаевая // Плодородие.
2014. № 4 (16). С. 29-32.
14. Ильина Л.В. Оценка различных систем основной обработки почвы // Ресур-
Summary. The aim of the research carried out in 1998-2012 at the stationary experiment of the Research Institute of Agriculture of the Northern Trans-Ural Region was the determination of long-term impact of different tillage systems on soil density, moisture reserves and barley yields in a five-field grain-fallow crop rotation. It was found that during the vegetation period the optimal density of 1.15-1.21 g/cm3 for all studied systems was maintained only in the soil layer 0-10 cm. In the arable layer 0-20 cm this parameter corresponded to the upper optimal limit for barley-1.24-1.28g/cm3, while the density in the soil layer 10-30 cm exceeded it by 0.05-0.40 g/cm3. During the period from sowing to germination the studied treatments ensured equal and favorable structure of the topsoil. To tillering the density of soil layer 0-20 cm with subsurface and shallow treatments increased, in comparison with plowing, by 0.03-0.04g/cm3, soil layer 10-30 cm-to 0.030.07 g/cm3 that worsened the absorption of autumn-winter precipitations. Therefore, prolonged use of shallow processing caused the reduction of reserves of productive moisture in a meter layer of soil during the sowing-tillering period by 6.5-10.5 mm or 6.4-9.4%, compared with the annual plowing. The highest yield of barley was obtained with the moldboard processing system. The decrease in productivity at resource-saving technologies against the background without fertilizer was 2.9-7.2%, with fertilizers-0.8-3.6%. When planning the use of tillage methods it should be taken into account the conditions of soil density and moisture. With the density of 1.12-1.26 g/cm3 and humidity of 10.4-21.4% (66-74% of the least moisture capacity (MC)) it is effective to use both plowing and nonmoldboard and shallow processing. At high soil density of 1.32-1.38 g/ cm3 and humidity of 14-24% (48-82% of MC) it is better to use plowing at 20-22 cm.
Keywords: tillage system, processing W method, soil density, moisture reserves, 2 yield of barley. e
Author Details: N. V. Perfiliev, D. Sc. (Agr.), W chief research fellow(e-mail: natalya_sharapov@ § bk.ru); O.A. Vyushina, research fellow. e
For citation: Perfiliev N.V., Vyushina O.A. Pa- z rameters of Dark Grey Forest Soil at Prolonged 2 Application of Different Tillage Systems. Zemle- 2 delie. 2016. No 2. Pp. 23-25 (in Russ.). O
