CC BY
101
Влияние основной обработки на агрофизические свойства обыкновенного чернозема
Я.З. Кампов, к.с.-х.н, Х.М. Сафин, д.с.-х.н, Башкирский НИИ сельского хозяйства; Г.Х. Япаров, к.с.-х.н., Башкирский ГАУ
Изменение глубины основной обработки почвы оказывает разностостороннее и достаточно сильное влияние на ее плодородие. Как правило, почвы, менее окультуренные и обладающие неблагоприятными физическими свойствами, нуждаются в более глубокой и частой обработке [1]. По мере повышения степени окультуренности и улучшения агрофизических свойств отзывчивость почв на интенсивные обработки ослабевает. Появляется возможность получения одинаковых урожаев на фонах как с более глубокими, так и мелкими обработками [2, 3]. Более того, в ряде случаев плодородие почвы при минимализации обработки оказывается выше, чем при обычной глубокой обработке [4, 5].
Основным критерием допустимости или даже необходимости минимальной обработки является оптимальность параметров агрофизических свойств почвы: высокое содержание агрономически ценных структурных и водопрочных агрегатов, достаточная порозность, влагоемкость и др. Окультуренные черноземы степной зоны в определенных условиях обладают оптимальными агрофизическими свойствами, позволяющими уменьшить глубину и частоту их механической обработки.
Минимализация обработки, при правильном ее применении, решает в основном две задачи: сохранение плодородия почвы и уменьшение энергоемкости технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Однако при этом возникает диалектическое противоречие, которое выражается в ухудшении плодородия почвы при достижении определенного уровня (предела) ми-нимализации механического воздействия на почву. Типичным примером представляется дифференциация слоев пахотного горизонта по содержанию питательных веществ и плотности, что не всегда благоприятно для культурного растения.
С учетом вышеизложенного нами была поставлена задача: разработать умеренные способы минимализации обработки черноземов, лишенные недостатков (или противоречий) предельной мини-мализации — поверхностной и нулевой обработок, в то же время позволяющие сокращать производственные затраты на обработку. Полевые опыты проводились в ОПХ «Баймакское» Башкирского НИИ сельского хозяйства (в 2001—2005 гг.), расположенном в зауральской степной зоне Республики Башкортостан.
Рельеф опытного поля — равнинный, почва — чернозем обыкновенный среднемощный средне-гумусный тяжелосуглинистый. Среднегодовая сумма атмосферных осадков составляет 320 мм, за вегетационный период — 192 мм. Среднесуточная температура воздуха за вегетационный период +14,8°С, ГТК за период с температурами более 10°С составляет 0,6—0,8, что свидетельствует о засушливости климата.
Система основной обработки почвы изучалась на полях двух кормовых севооборотов: 1) 7-польный лугопастбищный (многолетние травы 1—5 гг. жизни — ячмень с поукосным рапсом — вико-овсяная смесь с поукосной суданской травой), 2) 5-польный прифермский (кукуруза — озимая рожь с поукосной вико-овсяной смесью — вика + овес в основном и поукосном посевах — могар + донник — донник второго года жизни ). Создавали два фона увлажнения: без орошения, с орошением. Сроки и нормы полива назначались исходя из расчета поддержания влажности 0—70 см слоя почвы на уровне не ниже 70—75% НВ. Изучались следующие варианты систем основной обработки почвы: 1) обычная, 2) минимальная.
Система минимальной обработки почвы заключалась в значительном уменьшении глубины вспашки в севообороте по сравнению с традиционной вспашкой — вариантом обычной обработки. В лугопастбищном севообороте при обычной обработке под многолетние травы и ячмень по пласту глубина вспашки составляла 28—30 см, при
минимальной — 20—22 см, под вико-овсяную смесь по ячменю, соответственно, 25—27 и 16—20 см. В прифермском севообороте вариант обычной обработки под кукурузу осуществлялся путем вспашки на глубину 28—30 см, при минимальной
— 25—27 см; под вико-овес обычная обработка проводилась на глубину от 20 до 27 см, при минимальной — 16—20 см в зависимости от предшественника; под могар + донник, соответственно, на 25—27 и 23—25 см.
В обоих севооборотах выявлена высокая ост-руктуренность пахотного (0—20 см) и подпахотного (20—40 см) слоев почвы. Содержание структурных агрегатов (диаметром 10—0,25 мм) в указанных слоях почвы составляло 95,6—98,9%, водопрочных агрегатов — 65—70%. Почвы, содержащие в пахотном слое водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм не меньше 60%, обладают высокоустойчивым сложением, имеют равновесную плотность 1,0—1,2 г/см3 и хорошо подходят для минимальных обработок [6, 7].
Между вариантами обработки почвы не обнаруживалось существенной разницы по содержанию «сухих» структурных отдельностей. Однако в среднем наблюдалась слабая тенденция к повышению оструктуренности на фоне применения системы минимализированной вспашки, по сравнению с обычным, более глубоким, отвальным рыхлением почвы. Положительное влияние минимальной обработки на содержание водопрочных агрегатов выражено сильнее по сравнению с влиянием на содержание структурных агрегатов (табл. 1). В лугопастбищном севообороте на фоне минимальной обработки в пахотном слое почвы содержалось 67—73% водопрочных структурных
агрегатов, в подпахотном — 65—73%, что на 2,3— 2,5 и 5,7—7,1 % выше, чем при обычной обработке. В прифермском севообороте соответствующие показатели составляли 66,8—72,8 и 68,0—70,3%, с разницей между вариантами обработок на 2,3—5,0 и 3,2—4,1% в пользу минимальной обработки. Это свидетельствует о том, что минимализация обработки обыкновенного чернозема, прежде всего, положительно сказывается на улучшении водопроч-ности структуры почвы, что важно в рациональной организации оросительной мелиорации.
Преимущество минимальной обработки в улучшении структурно-агрегатного состава почвы мы объясняем тремя благоприятными факторами, возникающими при осуществлении данной обработки, по сравнению с обычной обработкой.
Первый фактор — это меньшая деформация почвы из-за снижения ее сопротивления к сдвигу как результат уменьшения толщины обрабатываемого слоя. Второй — отсутствие разрушающего влияния плуга на нижнюю часть пахотного слоя, в которой идет процесс восстановления структуры почвы. Третий благоприятный фактор связан с концентрацией корневых и пожнивных остатков при минимальной обработке преимущественно в верхней половине пахотного слоя, как результат значительного уменьшения глубины оборачиваемой отвалом плуга почвенной массы.
Минимальная обработка почвы, способствуя улучшению ее структурного состояния, привела к более рыхлому сложению пахотного слоя по сравнению с обычной обработкой (табл. 2).
Анализируемые показатели в опыте соответствуют равновесной плотности, так как определение данного свойства почвы проводили в середине
1. Влияние основной обработки на содержание водопрочных агрегатов в пахотном и подпахотном слоях почвы (среднее за 2003—2005 гг.)
Севооборот Фон Вариант* Диаметр фракций, мм; их содержание, % Разница
10-5 3-1 0,5-0,25 10-0,25 по фр. 10-0,25
О 5,1* 24,9 40,0 70,1
без 5,8 29,3 31,2 66,3
орошения М 3,2 33,8 35,7 72,6 +2,5
7-польный 4,0 33,5 35,4 73,4 +7,1
лугопастбищный с ороше- О 10,3 9,9 20,3 19,1 36,1 36,0 66,8 65,1 -
нием М 6,0 30,8 32,2 69,1 +2,3
7,3 25,6 37,8 70,9 +5,7
без О 44 3,4 24,4 32,7 39,0 30,9 67,8 67,1 -
орошения М 26 27,8 42,4 72,8 +5,0
5-польный 2,0 40,2 28,1 70,3 +3,2
прифермский с ороше- О 5,0 3,7 21,2 21,4 38,3 38,8 64,5 63,9 -
нием М 39 25,3 37,6 66,8 +2,3
2,9 30,6 34,5 68,0 +4,1
*в числителе — содержание фракции в слое 0—20 см; в знаменателе — содержание фракции в слое 20—40 см.
О — обычная обработка на основе глубокой вспашки; М — минимальная обработка на основе мелкой вспашки.
2. Влияние основной обработки на плотность пахотного горизонта почвы (0—30 см) под культурами кормовых севооборотов
Севооборот, культура Варианты обработки Раз- ница % снижения плотности при минимальной обработке
обыч- ная мини- маль- ная
Прифермский, 1,13 1,09 -0,04 3,5
вика + овес
Лугопастбищный, 1,15 1,09 -0,06 5
многолетние травы
1-2 года жизни
Многолетние травы 1,14 1,09 -0,05 4
2-3 года жизни
вегетации основных культур. Интервал значений плотности пахотного слоя почвы в экспериментальных севооборотах составлял 1,09—1,15 г/см3. Они оптимальны для черноземных почв. В идеале на такой почве для нормальной заделки семян достаточно разрыхлять только ее поверхностный слой. Однако на практике задача борьбы с сорняками во многом определяет необходимость более глубоких и интенсивных обработок почвы. В нашем опыте глубокое рыхление пахотного слоя почвы способствовало более плотному ее сложению. Плотность пахотного слоя почвы составляла 1,13—1,15 г/см3, приближаясь к верхнему пределу оптимума (1,2 г/см3). При минимальной же обработке, как видно из таблицы 2, плотность пахотного слоя почвы под культурами севооборотов составляла 1,09 г/см3, оставаясь близкой к нижней границе оптимального интервала (1,0 г/см3).
Наши результаты согласуются с мнением В.М. Гармашова [8], который полагает, что оптимальная глубина обработки обыкновенного чернозема должна составлять 20—25 см. В нашем эксперименте увеличение глубины вспашки выше данного интервала приводит к более плотному сложению почвы. Наблюдается совпадение наших результатов с данными И.Ф. Пронина и И.А. Чу-данова [9], которые указывают, что плотность 0—30 см слоя обыкновенного чернозема по вспашке на глубину 20—22 см была ниже по сравнению со вспашкой на глубину 28—30 см.
Обработка почвы оказывала влияние и на ее водопроницаемость. По нашим данным, при ми-
нимальной обработке она заметно повышается. Так, в первом поле первого севооборота с травосмесью вики с овсом водопроницаемость на фоне без орошения составила: при обычной обработке
— 2,14, при минимальной обработке — 2,25 мм/мин, с орошением — 1,94—2,17 мм/мин соответственно (табл. 3). В пятом поле с многолетними травами третьего года жизни изменение водопроницаемости от обработки менее заметное по сравнению с первым полем. Разница между показателями водопроницаемости по вариантам обработки почвы на фоне без орошения незначительная, меньше значения НСР (табл. 3). Следовательно, можно говорить о примерно одинаковой водопроницаемости почвы по вариантам обработки под травостоем многолетних трав в условиях без орошения. На орошаемом фоне наблюдается тенденция слабого увеличения водопроницаемости при минимальной обработке. Факт слабого влияния вариантов обработки на водопроницаемость почвы в полях многолетних трав объясняется и с течением длительного времени после проведения основной обработки.
Изменение запасов продуктивной влаги в метровом слое почвы зависело от сложившегося в севооборотах агрофона. Средние за четыре года первоначальные запасы продуктивной влаги в полях многолетних трав лугопастбищного севооборота составляли 148 мм в обоих вариантах обработки почвы. В прифермском севообороте в поле перед посевом вико-овсяной смеси — 186—212 мм, что на 26—43% больше по сравнению с многолетними травами (табл. 4). По запасам продуктивной влаги в середине вегетации и перед уборкой разницы по агрофонам небольшие, что обусловливается примерно одинаковым водопотреблением многолетних и однолетних трав за указанный промежуток времени. В среднем за 2002—2005 гг. заметных различий по запасам продуктивной влаги между вариантами обработки почвы в течение вегетационного периода в полях многолетних трав не наблюдается. Данный факт — свидетельство того, что в этом агрофоне прошло более одного года после основной обработки, почвенная толща приобрела равномерное по фонам обработки состояние.
В полях, обработанных для посева однолетних трав, прослеживается четкое положительное влияние минимальной обработки на содержание про-
3. Влияние основной обработки и орошения на водопроницаемость почвы (среднее за 2003—2005 гг.)
Севооборот, культура Фон Средняя водопроницаемость за 6 часов, мм/мин. Разница
О М
Севооборот №1, без орошения 2,14 2,25 +0,11
вика + овес по ячменю с орошением 1,94 2,17 +0,23
Севооборот №1, без орошения 1,99 2,09 +0,10
многолетние травы 3 г.ж. с орошением 1,88 1,99 +0,11
НСР05 по фонам - 0,10, по обработкам - 0,11
4. Динамика запасов продуктивной влаги в слое почвы 0—100 см под культурами севооборотов в зависимости от основной обработки, мм (среднее за 2002—2005 гг.)
Севооборот, культура Перед посевом В середине вегетации Перед уборкой Среднее за вегетацию
О М О М О М О М
Севооборот №1, многолетние травы 2-3 г.ж. 148 148 88 93 45 49 94 97
Севооборот №2, вика + овес на зеленую массу 186 212 93 99 43 56 108 121
дуктивной влаги в метровом слое почвы. Как видно из таблицы 4, перед посевом смеси вика+овес в течение вегетации и перед уборкой во все годы наблюдения содержание продуктивной влаги в почве при минимальной обработке было значительно выше по сравнению с обычной обработкой. Улучшение водного режима при минимальной обработке объясняется положительным влиянием такой обработки на агрофизические свойства почвы.
Литература
1 Гарифуллин, Ф.Ш. Физические свойства почв и их изменение в процессе окультуривания. М.: Наука, 1979. 153 с.
2 Акулов, А.А. Низкозатратные приемы продуционного процесса в севооборотах биологического земледелия // Кормопроизводство. 2004. №7. С. 2—6.
3 Почвозащитные технологии и современные малозатратные технологические приемы возделывания сельскохозяйственных культур. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2001. 28 с.
4 Мукатанов, А.Х. Ландшафты и почвы Башкортостана. Уфа, 1992. С. 87-88.
5 Чуданов, И.А. Новые системы обработки черноземных почв в севооборотах Среднего Поволжья // Достижения аграрной науки Урала и пути их реализации в новых условиях производства. Челябинск: ЧНИИСХ, 2005. С. 30-35.
6 Буянкин, Н.И. Ключевые показатели минимализации обработки / Н.И. Буянкин, В.Н. Слесарев, А.Г. Красноперов // Земледелие. 2004. №4. С. 14-15.
7 Зыбалов, В.С. Агроэкосистемный подход к управлению плодородием почв Южного Урала: дис... докт. с.-х. наук. Челябинск: Чел. гос. агроинж. ун-т, 2002. С. 134-151.
8 Гармашов, В.М. Влияние основной обработки на агрофизические показатели чернозема обыкновенного // Земледелие. 2004. №6. С. 12-13.
9 Пронин, И.Ф. Основная обработка почвы под кукурузу / И.Ф. Пронин, И.А. Чуданов // Вопросы изучения почв, повышения их плодородия и эффективного применения удобрений. Куйбышев, 1972. С. 452-454.
