CC BY
41
УДК / UDK 631.445.25:631.51.021 :(631.46+633.11 "324":631.559)
ВЛИЯНИЕ ПРИЕМОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ НА ЕЁ БИОЛОГИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ И УРОЖАЙНОСТЬ
ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ
INFLUENCE METHODS OF MAIN GREY FOREST SOIL ON ITS BIOLOGICAL ACTIVITY AND PRODUCTIVITY OF WINTER WHEAT
Сорокина M.B., аспирант Sorokina M.V., Post-graduate student Лобков B.T., доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Lobkov V.T., Doctor of Agricultural Sciences, Professor Бобкова Ю.А., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Bobkova Y.A., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина», Орел, Российская Федерация Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education,«Orel State Agrarian University present name N.V. Parahin», Orel, Russian Federation
E-mail: gorbunova1991 [email protected]
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
обработка почвы, влажность, агрохимические показатели, урожайность озимой пшеницы, биологическая активность почвы.
KEY WORDS
soiltreatment, structuralaggregatecontent, crop capacity of winter wheat, biological activity of soil.
Всякое воздействие на почву ведёт к изменению её свойств. Особенно это касается обработок почвы. Любая обработка нацелена на улучшение условий роста и развития растений и, как следствие, повышение урожайности сельскохозяйственных культур [4,6,7,11,12].
С другой стороны, в современных условиях развития земледелия необходим прогноз и анализ процессов, происходящих в почве [3].
Биологическая активность почвы находится в тесной связи с почвенным плодородием, является его надежным индикатором [8]. Е. М. Мишустин [9] считал допустимым отождествлять активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов с интенсивностью микробиологических процессов, протекающих в почве. Поэтому часто в качестве индикатора биологической активности почвы используют методику по степени разложения льняного полотна [2], которая была использована и в наших исследованиях.
Цель наших исследований - определить влияние приемов основной обработки почвы на биологическую активность тёмно-серой лесной почвы и урожайность озимой пшеницы.
Исследования проводились на опытном поле кафедры земледелия ФГБОУ ВО Орловского ГАУ в условиях полевого стационарного опыта.
Биологическая активность почвы в опыте изучалась под озимой пшеницей сорта Московская 39 (сорт районирован, наиболее распространен в Орловской области, создан в НИИСХ Центральных районов Нечерноземной зоны), через 30, 60 дней и перед уборкой после начала исследования.
Почва опытного поля представляла собой типичную для области тёмно-серую лесную среднесуглинистую глееватую почву, почвообразующие и подстилающие породы - оглееные покровные суглинки. Микрорельеф участка выровненный.
В исследованиях изучались следующие варианты обработки почвы:
1. Нулевая обработка (прямой посев);
2. Плоскорезная обработка КПШ (20-22 см);
3. Комбинированная обработка агрегатом KOS 3,7 (14-16см);
4. Вспашка отечественным плугом ПЛН 5-35 (20-22 см),
5. Вспашка оборотным плугом фирмы LEMKEN (20-22 см).
Рядовой посев проводили сеялкой культиваторного типа John Deere 730 с нормой высева семян 220 кг/га.
Агротехника возделывания озимой пшеницы общепринятая для зоны за исключением приемов, предусмотренных схемой опыта.
Учетная площадь делянок - 102 м2, повторность опыта трехкратная, размещение делянок систематическое. Все наблюдения, анализы и учёт проводили по общепринятым методикам.
Погодные условия в период проведения полевых исследований имели некоторые отличия от среднемноголетних данных, при этом они достаточно полно отражали характерные особенности климата зоны. В целом, период вегетации озимой пшеницы, с сентября 2014 года по август 2015 года, можно охарактеризовать как благоприятный. При изучении биологической активности почвы наибольшее значение из метеорологических факторов имеет количество выпавших осадков. Данные по распределению осадков за период вегетации озимой пшеницы представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 - Распределение осадков за период вегетации (с сентября 2014г. по
август 2015г.) озимой пшеницы
Исходя из данных представленных на графике видно, что наиболее резко от средних многолетних значений отличается количество осадков в июне месяце 2015 года, их выпало почти вдвое меньше нормы.
Полевые и лабораторные исследования осуществлялись в соответствии с методиками, изданными в специализированной литературе, на базе Орловского ГНУ ВНИИЗБК, а так же, агроэкологической лаборатории и ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование» Орловского ГАУ. Целлюлозолитическую активность пахотного слоя почвы определяли методом Мишустина, Вострова и Петровой (по интенсивности разложения льняного полотна), изложенном в практикуме по земледелию [2]. Данный метод приближает исследования к естественным условиям, применим к различным типам почв и позволяет получить объективную и достоверную информацию о деятельности целлюлозоразлагающих микроорганизмов, а также может характеризовать различные агротехнические мероприятия.
На целлюлозолитическую активность почвы оказывает влияние наличие в ней доступного азота и других минеральных элементов, необходимых для обмена веществ и другие факторы. Нами была проведена агрохимическая оценка почвы по вариантам опыта во ВВВ и в конце вегетации озимой пшеницы (табл.1).
Таблица 1. Агрохимические показатели почвы по вариантам опыта при возделывании озимой пшеницы, 2015г.
Варианты опыта
Показатели почвы Начало вегетации Конец вегетации
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
Содержание, мг/100г:
подвижного фосфора обменного калия азота легкогидролизуемого 15,10 14,80 14,80 14,30 14,40 14,80 14,30 14,50 14,30 14,10
3,40 3,40 3,40 3,40 3,40 3,35 3,38 3,35 3,35 3,40
14,00 13,60 14,00 14,00 14,00 14,00 12,60 12,60 14,00 12,40
Гумус, % 3,3 3,5 3,8 4,1 4,0 3,2 3,4 3,7 4,1 4,0
Кислотность, pH 4,9 4,8 5,0 4,9 4,9 4,8 4,8 5,0 5,0 5,1
примечание: 1 - нулевая обработка; 2 - плоскорезная обработка; 3 - комбинированная обработка; 4 - вспашка ПЛН 5-35, 5 - вспашка оборотным плугом.
Анализ полученных данных показал, что почвы под опытом были среднекислыми, с повышенным содержанием подвижных форм фосфора и низким содержанием обменного калия. Содержание гумуса по вариантам опыта варьировало от 3,2 до 4,1%. Учитывая, что опыт по данной схеме закладывался уже шестой год, можно наблюдать некоторое колебание по содержанию гумуса между вариантами опыта. Варианты 1 и 2 отличались пониженными значениями по этому показателю, что, по-видимому, связано с преобладанием процесса минерализации гумуса над гумификацией. Это происходит, так как перемешивания слоев почвы в результате обработок на вариантах 1 и 2 не происходит в отличие от остальных трёх вариантов.
Каких-либо значительных изменений по агрохимическим показателям в процессе выращивания озимой пшеницы отмечено не было.
Интенсивность разложения целлюлозы как показатель биологической активности почвы зависит от целого факторов, среди которых немаловажное значение имеет влажность почвы (рис. 2).
нулевая КПШ 5 KOS 3,7 ПЛН-5-35 вспашка
обработка оборотным
плугом
Влажность почвы, % (июнь) Влажность почвы, % (июль) ■ Влажность почвы, % (август)
Рисунок 2 - Динамика влажности почвы в слое 0-30 см, %
Нами определялась влажность почвы в те же периоды, когда и извлекались льняные полотна. В первый период экспозиции (начало июня) влажность пахотного слоя почвы в посевах озимой пшеницы находилась на уровне 19...24%, во второй период из-за длительного периода без осадков, наблюдалось снижение влажности пахотного слоя почвы на всех вариантах опыта (8...10%), к концу вегетации озимой пшеницы после непродолжительных дождей влажность почвы снова повысилась до 15.19%. Необходимо отметить, что варианты со вспашкой отличались повышенными показателями влажности пахотного слоя во все три отбора, что должно было способствовать большей активности почвенной биоты. Однако этого не произошло.
Данные, характеризующие биологическую активность почвы в зависимости от ее обработки, приведены в таблице 2.
Анализ деятельности целлюлозоразрушающих микроорганизмов показывает, что их активность по вариантам основной обработки почвы под озимой пшеницей проявлялась по-разному.
Уже в первый срок (через 30 дней после закладки полотен) наблюдалось различие в активности деятельности микроорганизмов по вариантам опыта. Варианты со вспашкой отличались пониженными показателями активности микроорганизмов (11,3.12,2%). По нулевой и плоскорезной обработке разложение льняного полотна было примерно одинаковым и составляло 23%.
За следующие 30 дней разложение ткани проходило менее интенсивно, что связано с недостатком влаги в пахотном слое (Рис.1) на фоне отсутствия осадков в этот период. К моменту уборки наибольший процент разложившейся ткани был на варианте комбинированной обработки (41,7%), по нулевой и плоскорезной обработке почвы активность микроорганизмов характеризовалась средними значениями (32,6-36,9%). В обоих вариантах со вспашкой активность целлюлозоразлагающих организмов была самая низкая (26,4-27,7%).
Таблица 2. Разложение льняного полотна в пахотном слое почвы (0-30см) на посевах озимой пшеницы по вариантам опыта, %
Разложение льняного полотна, % к исходной массе Вариант обработки почвы
Нулевая обработка Плоскорезная обработка Комбинированная обработка Вспашка ПЛН 5-35 Вспашка оборотным плугом
Через 30 дней 23,3 23,4 17,9 11,3 12,2
Через 60 дней 25,7 28,1 19,6 13,8 12,4
Через 85 дней (перед уборкой) 36,9 32,6 41,7 27,7 26,4
За следующие 30 дней разложение ткани проходило менее интенсивно, что связано с недостатком влаги в пахотном слое (Рис.1) на фоне отсутствия осадков в этот период. К моменту уборки наибольший процент разложившейся ткани был на варианте комбинированной обработки (41,7%), по нулевой и плоскорезной обработке почвы активность микроорганизмов характеризовалась средними значениями (32,6-36,9%). В обоих вариантах со вспашкой активность целлюлозоразлагающих организмов была самая низкая (26,4-27,7%).
Обработки почвы, различаясь по глубине и интенсивности, приводят к неравномерному распределению растительных остатков по профилю. При нулевой, безотвальной и комбинированной обработках наибольшее количество их сосредоточено в верхней части пахотного слоя почвы. Так как органическое вещество является для большинства организмов источником питательных веществ и энергии, то при поверхностной обработке они концентрируются в верхних слоях пахотного слоя, при глубокой - более равномерно распределяются по всему корнеобитаемому слою. Данная закономерность уже неоднократно подтверждалась исследованиями ряда авторов [4; 5], подтвердилась она и в наших опытах.
Повышенную активность целлюлозоразрушающих организмов на фоне поверхностной обработки по сравнению со вспашкой неоднократно отмечали С.С. Балабанов, Н.В. Беседин, НИ. Картамышев, Н.М. Тимофеева, 2013 [1]; М.К. Зинченко, Л.Г. Стоянова, Н.И. Безменко, И.М. Щукин,2013 [3].
Для определения интенсивности разложения целлюлозы пользовались шкалой O.E. Пряженниковой (2011), представленной в таблице 3 [10].
Таблица 3. Шкала интенсивности разрушения целлюлозы за вегетационный сезон, %
Выраженность процесса Оценка
<10 Очень слабая
10-30 Слабая
30-50 Средняя
50-80 Сильная
>80 Очень сильная
Исходя из этой градации мы получили, что на вариантах со вспашкой интенсивность разложения целлюлозы была слабой (менее 30%), а на остальных вариантах опыта - средней (30-50%).
Уборка озимой пшеницы в опыте проводилась в фазу восковой спелости, методом сплошного комбайнирования. Применялся специальный комбайн для опытных участков Тето^атро. Результаты полевых опытов показали, что на урожайность озимой пшеницы оказали влияние различные способы обработки почвы (рис. 3).
39,37
Нулевая Плоскорезная Комбинированная Вспашка ПЛН 5-35 Вспашка
обработка обработка обработка оборотным плугом
НСР„. = 3.05 «Урожайность, ц/га
Рисунок 3 - Урожайность озимой пшеницы в зависимости от способа основной обработки почвы
Наибольшая урожайность получена на варианте с комбинированной обработкой почвы (37,9 ц/га). Варианты по нулевой обработке и вспашке оборотным плугом по показателю урожайности отличались несущественно. Самая низкая урожайность была получена в вариантах с плоскорезной обработкой и вспашкой ПЛН-5-35 (35,8 и 34,8ц/га соответственно).
Данные корреляционного анализа позволили установить достоверную корреляционную связь между показателями урожайности озимой пшеницы и интенсивностью разложения целлюлозы микроорганизмами (коэффициент корреляции г= 0,63).
Влияние приемов основной обработки почвы на целлюлозоразлагающую активность почвенных микроорганизмов под озимой пшеницей определяется в основном распределением растительных остатков в обрабатываемом слое. Их количество в верхнем слое при нулевой и комплексной обработках способствовало формированию микробного сообщества с высокой целлюлозоразлагающей активностью. В благоприятные по условиям увлажнения годы на темно-серых лесных почвах под озимую пшеницу рекомендуется использовать наряду с отвальной обработкой почвы также нулевую и комбинированную обработку. Исследования на эту тему будут продолжены.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Балабанов С.С. Биологическая активность почвы в зернопаропропашном севообороте в зависимости от приемов биологизации земледелия / С.С. Балабанов, Н.В. Беседин, Н.И. Картамышев, Н.М. Тимофеева // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. № 3. -С. 43-44.
2. Васильев И. П. Практикум по земледелию / И. П. Васильев, А. М. Туликов, Г. И. Баздырев и др. - М.: Колос, С., 2005. - 424 с.
3. Зинченко М.К. Влияние вида угодий и приемов основной обработки на биологическую активность серой лесной почвы / М.К. Зинченко, Л.Г. Стоянова, Н.И. Безменко, И.М. Щукин // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 4. -С. 14-16.
4. Касмынин ГГ. Влияние способов обработки почвы при возделывании подсолнечника на целлюлозолитическую активность чернозема, выщелоченного / Г.Г. Касмынин // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 4. -С. 546.
5. Коржов С.И. Влияние обработки на биологические процессы / С.И. Коржов // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. -2010.№3. -с.14-17.
6. Лобков В.Т. Интенсификация биологических факторов воспроизводства плодородия почвы в земледелии / В.Т. Лобков, Н.И. Абакумов, Ю.А. Бобкова, В.В. Наполов. - Орел: Издательство ОрелГАУ, 2016. -160 с.
7. Лобков В.Т. Оценка эффективности возделывания сельскохозяйственных культур в зависимости от способов основной обработки почвы в Центрально-Черноземном регионе / В.Т. Лобков, Н.К. Кружков, А.А. Забродкин, А.С. Новикова // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2013. Т. 40. № 1. С. 8-11.
8. Минеев В.Г., Рашпе Е.Х. Агрохимия, биология и экология почвы. - М.: Росагропромиздат, 1990. - 260 с.
9. Мишустин E. H. Микроорганизмы и продуктивность земледелия / Е. М. Мишустин. - М., Наука, 1972.
10. Пряженникова, О.Е. Целлюлозолитическая активность почв в условиях городской среды / О.Е. Пряженникова // Вестник Кемеровского государственного университета. - 2011. - № 3 (47). - С. 10-13.
11. Сорокина, М.В. Урожайность и качество зерна сои при различной интенсивности обработки почвы / М.В. Сорокина, В.Т. Лобков, Н.И. Абакумов, Ю.А. Бобкова // Сборник материалов международной научно-практической он-лайн конференции «Антропогенная эволюция современных почв и аграрное производство в изменяющихся почвенно-климатических условиях». - Орёл: Орловский ГАУ, 2015. - С. 69-71.
12. Lobkov V.T. The efficiency of different methods of primary tillage at broomcorn millet production in the Orel region / V.T. Lobkov, N.I. Abakumov, Y.A. Bobkova, Y.L. Mikhaylova // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2013. Т. 45. № 6. - С. 9-13.
13. Хазиев, Ф.Х. Воспроизводство плодородия серых лесных почв [Текст] / [Ф. X. Хазиев, Р. Я. Рамазанов, Г. А. Кольцова, Ф. Я. Багаутдинов, И. К. Хабиров, Я. М. Агафарова, И. М. Габбасова] ; под ред. Ф. X. Хазиев ; АН РБ, Ин-т биологии УНЦ РАН. - Уфа : Гилем, 1999. - 163 с.
