CC BY
49
ОБРАБОТКА ПОЧВЫ
Влияние различных приемов обработки почвы на продуктивность культур и агрофизические свойства слитых черноземов
DOI: 10.24411/0044-3913-2019-10308 УДК [631.4:631.559:631.8] (470.621)
Н. И. ДЕВТЕРОВА,
старший научный сотрудник (e-mail: gnufniish@mail.ru) О. А. БЛАГОПОЛУЧНАЯ, старший научный сотрудник
Адыгейский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Ленина, 48, пос. Подгорный, Майкоп, 385064, Российская Федерация
Исследования проводили на мапогумус-ных сверхмощных тяжелоглинистых слитых выщелоченных черноземах в 2015-2017 гг. в Республике Адыгея в звене севооборота: ячмень озимый - пшеница озимая - кукуруза на зеленый корм. Изучали влияние приемов обработки почвы и уровня удобренности на продуктивность культур и агрофизические свойства. Схема опыта предусматривала следующие варианты: прием основной обработки почвы - вспашка на 20. ..22 см (под ячмень озимый и пшеницу озимую) или 25...27 см (под кукурузу на зеленый корм); дискование на 12... 16 см под все культуры; уровень удобренности - без основного удобрения; рекомендованная для зоны норма внесения минеральныхудобрений (фон); фон + заделка соломы зерновых + Nt0 на каждую тонну соломы; фон+пожнивный посев рапса на сидерат после озимой пшеницы с заделкой под кукурузу. Ежегодное дискование приводило к снижению продуктивности культур звена севооборота, в сравнении со вспашкой, в среднем на 0,16 тыс. зерн. ед./га, или на 5 %. Увеличение продуктивности звена севооборота в среднем по обоим приемам обработки, в сравнении с неудобренным фоном, при внесении рекомендуемыхв зоне доз минеральныхудобрений составило 0,93 тыс. зерн. ед./га(36%), минеральныхудобрений и соломы - 0,50 тыс. зерн. ед./га (19%), минеральныхудобрений и рапса насидерат- 1,15 тыс. зерн. ед./га (44 %). Приемы обработки оказывали одинаковое влияние на плотность сложенияпочвывслое0...30см(1,20...1,21 г/ см3). Количество агрономически ценныхагре-гатов размером 3...0,25 мм в слое 0...10смпо обоим приемам обработки было одинаковым (37,1...37,3 %), а в слое 0...30 см - на 0,9 % больше при дисковой обработке. Запасы продуктивной влаги в слое 0...30 см по вспашке оказалисьвыше, чемподискованию.
Ключевые слова: чернозем слитой, звено севооборота, ячмень озимый, пшеница
озимая, кукуруза на зеленый корм, обработка почвы, удобрения, урожайность, продуктивность, плотность сложения, продуктивная влага, агрегатный состав.
Для цитирования: Девтерова Н. И., Благополучная О. А. Влияние различных приемов обработки почвы на продуктивность культур и агрофизические свойства слитых черноземов //Земледелие. 2019. № 3. С. 31-33. ЭО!: 10.24411/0044-3913-2019-10308.
Актуальность научно-обоснованной оценки и прогноза физического состояния корнеобитаемого слоя почвы обусловлена интенсивной эксплуатацией земель, широким применением средств химизации, увеличением антропогенного воздействия. Влияние перечисленных факторов привело к отрицательным для плодородия изменениям - ухудшению физических свойств пахотного слоя при уплотнении его техникой, появлению токсичных веществ в корнеобитаемом слое, повышению потерь гумуса. Поэтому изучение свойств слитых черноземов, а также отслеживание в динамике их физико-химических параметров, под влиянием интенсивного сельскохозяйственного использования позволит прогнозировать процессы деградации и намечать пути более рационального использования земель с учетом требований высокоэффективного земледелия и охраны окружающей среды.
Основная физическая характеристика и определяющий фактор физики почв - плотность сложения, характеризующая ее структурное состояние. Плотность почвы зависит от изменения внутренних (естественных) и внешних (антропогенных) факторов. Внутренние факторы - влажность, давление влаги, структура, иссушение корневыми системами - ведут к естественному изменению плотности, достигающей при определенных величинах содержания и давления почвенной влаги своего равновесного значения. Чаще всего на черноземах равновесная плотность
находится на уровне оптимальной для роста и развития сельскохозяйственных культур. Однако вусловияхинтенсивного земледелия под воздействием тяжелых машин и почвообрабатывающих орудий плотность почвыувеличивается, особенно в пахотном и подпахотном слоях.
В многочисленных исследованиях установлено, что черноземные почвы обладают устойчивым сложением, «равновесная» плотность, мало изменяющаяся во времени, находится на уровне оптимальных значений показателя для развития зерновых культур. Этот факт дает основания для уменьшения интенсивности обработки по глубине путем минимизации ееприемов [1].
Плотность черноземовидных сли-тоземов варьирует в зависимости от влажности от 1,3 до 1,6 г/см3. В верхних горизонтах целинных почв, благодаря деятельности корневых систем травянистой растительности, она снижается
до 1,05___1,1 г/см3. Такой же эффект в
пахотных почвах достигается в сухие годы механической обработкой культиватором или тяжелой дисковой бороной на 10...12 см. Во влажные годы из-за набухания плотность почвы в верхних слоях может снижаться до 0,8...0,9 г/ см3, тогда как при сильном иссушении -
возрастать до 1,6___1,8, а иногда до 2,0
г/см3- Плотность твердой фазы почвы имеет общую тенденцию увеличения вниз по профилю, составляя в верхних горизонтах 2,62.. .2,66 г/см3 [2].
Цель работы - определить влияние различныхприемов основной обработки на агрофизические свойства слитого чернозема и продуктивность сельскохозяйственных культур.
Исследования проводили в 20152017 гг на опытном поле Адыгейского НИИСХ (44,7402° с. ш. и 40,0688° в. д.) в звене севооборота ячмень озимый (сорт Павел) - озимая пшеница (Май-копчанка) - кукуруза на зеленый корм (ДКС 35-11), развернутом во времени. Закладку опыта, учеты, наблюдения и исследования проводили с использованием общепринятых методов [3].
Схема опыта предусматривала изучение следующих вариантов: ы
прием основной обработки почвы о (фактор А) - вспашка на глубину 20... | 22 см (под ячмень озимый и пшеницу ^ озимую) или 25...27 см (под кукурузу ® на зеленый корм) плугом ПН-4,35; дис- | кование на глубину 12...16 см под все 2 культуры звена севооборота дисковой ™ бороной БДМ-4; м
уровень удобренности (фактор В)- ® 1) без основного удобрения; 2) реко- <о
1. Урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность звена севооборота в зависимости от приемов обработки почвы и удобрений
О) о
N СО
ш
S ^
ф
и
ф
^
2
ш м
Обработка почвы (фактор А) Уровень удобрен-ности (фактор В) Ячмень озимый (2015 г.) Пшеница озимая (2016 г.) Кукуруза на зеленый корм (2017 г.) Среднее (пофак-торуА)
т/га тыс. зерн. ед./га т/га тыс. зерн. ед./га т/га тыс. зерн. ед./га тыс. зерн. ед./га
Вспашка 1 2 48 2,48 4,06 4,06 10,5 1 79 2,80
2 2 64 2,64 5,95 5,95 12,5 2 12 3,60
3 2 81 2,81 4,09 4,09 14,0 2 38 3,10
4 3 52 3,5 5,35 5,35 15,9 2 70 3,80
среднее 2 86 2,86 4,86 4,86 13,22 2 25 3,32
Дискование 1 1 88 1,88 4,04 4,04 8,50 1 44 2,40
2 2 57 2,57 5,95 5,95 11,0 1 87 3,46
3 2 62 2,62 4,45 4,45 12,6 2 14 3,10
4 3 35 3,35 5,33 5,33 14,0 2 38 3,70
среднее 2 60 2,60 4,94 4,94 11,52 1 96 3,16
Среднее 1 2 18 2,18 4,05 4,05 9,50 1 62 2,60
2 2 60 2,60 5,95 5,95 11,75 2 04 3,53
3 2 72 2,72 4,27 4,27 13,30 2 26 3,10
4 3 44 3,44 5,34 5,34 14,95 2 54 3,75
среднее 2 74 2,74 4,90 4,90 12,38 2 12 3,24
НСР05 для частных средних 0,21 0,28 1,00
НСР05 для фактора А 0,11 - 0,14 - 0,44 - -
НСР05 для фактора В 0,16 - 0,20 - 0,63 - -
мендованная для зоны норма внесения минеральныхудобрений(под ячмень-
60 60'х40
под кукурузу - N
60 90 60' 90Р80К60)-Ф°Н;3)Ф°Н
+ заделка соломы зерновых культур + 1М10 на каждую тонну соломы; 4) фон + пожнивный посев рапса на сидерат после озимой пшеницы с заделкой под кукурузу.
В посевах всех культур общим фоном проводили азотную подкормку (ячмень озимый - Ы40 в фазе кущения, пшеница озимая - 1М3[1в фазе возобновления вегетации и Ы30 в фазетрубкования, кукуруза - 1М40 в фазе 2.. .Злистьев).
Почва опытного участка - чернозем слитой выщелоченный, мапогумусный сверхмощный, тяжелоглинистый (содержание физической глины до 78 %).
Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом, плотность сложения - по методу Н. А. Качин-ского, структурно-агрегатный состав - по методу Н. И. Саввинова [4]. Отбор почвенных образцов проводили в фазе выхода в трубку зерновых культур и в фазе 6...7 листьев кукурузы, когда растения наиболее чувствительны к недостатку влаги и питательных веществ.
Годы исследований характеризовались повышенным количеством осадков. За сентябрь - июнь в 20142015 гг. выпало 592 мм, в 20152016 гг. - 820 мм, в 2016-2017 гг - 724 мм при норме 579 мм.
Период посева озимых культур отличался сухой прохладной погодой, а более высокие, в сравнении с нормой, средние температуры марта и апреля (+7,6 и +13,6°С при норме соответственно +4,2 и+10,7°С) способствовали прохождению фазы кущенияу ячменя и пшеницы в бла-гоприятныхусловиях(2015,2016гг).
Период апрель - август 2017 г также характеризовался повышенным (409
мм при норме 339 мм) количеством осадков. Критические в формировании урожая кукурузы фазы 2...3 и 6...7 листьев протекали в условиях сильного переувлажнения.
Продуктивность 1 га пашни звена севооборота в среднем за 2015-2017 гг составила 3,24 тыс. зерн. ед./га, в том числе 3,32 тыс. зерн. ед./га по вспашке, 3,1 бтыс. зерн. ед./га по дискованию, при преимуществе вспашки 0,16 тыс. зерн. ед./га, или 5,1 % (табл. 1).
Рекомендованные для зоны нормы удобрений (вариант 2) обеспечили увеличение средней продуктивности звена севооборота, в сравнении с контролем, по вспашке и по обработке дисковой бороной соответственно на0,80и 1,06тыс. зерн. ед./га, илина28,6и44,2 %.
При использовании соломызерновых культур (3) продуктивность звена севооборота по обоим приемам обработки снижалась до 3,10 тыс. зерн. ед./га, или на 0,50 и 0,36 тыс. зерн. ед./га (13,9 и 10,4 %), в сравнении с применением минеральных удобрений без соломы, вследствие резкого снижения урожайности озимой пшеницы.
Продуктивность звена севооборота по обоим приемам обработки почвы при использовании основного минерального
оказалась самой высокой в опыте по вспашке 3,80 тыс. зерн. ед./га, по дисковой обработке - 3,70 тыс. зерн. ед./га, что превышало неудобренный фон на 1,00 и 1,30 тыс. зерн. ед./га (35,7 и
54.2 %) соответственно.
В процессе исследований отмечено, что при проведении дисковых обработок на меньшую, по сравнению со вспашкой, глубину происходит разуплотнение почвы. В частности, под ячменем озимым в среднем по слою почвы 0...30 см она уменьшалась с 1,25 до 1,15 г/см3. В среднем плотность верхнего слоя почвы по обоим приемам обработки оказалась меньшей, чем в более глубоких слоях на 12,0...18,6 %. Величина плотности сложения почвы в слое 0.. .10 см под кукурузой изменялась в пределах0,83.. .0,97, под пшеницей 1,06... 1,20, под озимым ячменем 1,12...1,22 г/см3 (табл. 2).
В слоях 10.. .20 и 20.. .30 см плотность сложения не превышала оптимальных значений, за исключением фона с дискованием под кукурузу, где отмечено ее увеличение до 1,34.. .1,38 г/см3. В целом плотность слоя почвы 0.. .30 см при возделывании культур в звене севооборота не превысила оптимальных для слитых черноземов значений, которые для пшеницы втакихусловиях составляют 1,24...
I,27, для ячменя озимого - 1,08...1,26, для кукурузы -1,22.. .1,29 г/см3 [5].
Различия по количеству агрегатов почвы размером З..Д25 мм между вариантами со вспашкой и дискованием в слое 0.. .10 см под ячменем и кукурузой составляли 8,5.. .8,6 % в пользу последнего (табл. 3). Под пшеницей преимущество в 16,3 % было в пользу вспашки. Резкое снижение доли агрегатов 3.. .0,25 мм в этом случае связано с проведением дисковой обработки почвы в условиях сильного переувлажнения.
В среднем затри года исследований количество агрономически ценных агрегатов размером 3.. .0,25 мм в слое почвы 0...10 см по обоим приемам обработки было практически одинаковым - 37,1 и
37.3 %, а в слоях 10.. .20 и 20.. .30 см некоторое преимущество осказалось за дискованием - соответственно 10,3 и
II,1 %, 6,3 и 8,0 %. Различия по величине этого показателя в слое 0.. .30 см между изучаемыми приемами обработки находились науровне 0,9 % в пользу дисковой обработки.
удобрения и заделке рапса, каксидерата
2. Изменение плотности сложения почвы в зависимости от приемов основной обработки
Основная обработка почвы Слои почвы, см Плотность сложения почвы, г/см 3
ячмень озимый (28.05.2015) пшеница озимая (24.05.2016) кукуруза (03.07.2017) средняя
Вспашка 0...10 1,22 1,20 0,83 1,08
10...20 1,26 1,26 1,31 1,28
20...30 1,26 1,28 1,28 1,27
0...30 1,25 1,24 1,14 1,21
Дискование 0...10 1,12 1,06 0,97 1,05
10...20 1,15 1,28 1,34 1,26
20...30 1,17 1,32 1,38 1,29
0...30 1,15 1,22 1,23 1,20
3. Агрегатный состав почвы в зависимости от приемов основной обработки
Количество агрегатов почвы
Основная Слой почвы, см размером 3...0,25 мм в почве, по купьп /рам, %
обработка почвы ячмень озимый (28.05.2015) пшеница озимая (24.05.2016) кукуруза (03.07.2017) среднее
Вспашка 0. .10 37,6 33,5 40,1 37,1
10. ..20 17,9 6,1 6,8 10,3
20. ..30 5,8 5,2 8,0 6,3
0. .30 20,4 14,9 18,3 17,9
Дискование 0. .10 46,1 17,2 48,7 37,3
10. ..20 13,6 4,0 15,7 11,1
20. ..30 12,6 4,0 7,5 8,0
0. .30 24,0 8,4 24,0 18,8
Запасы продуктивной влаги в почве под посевами ячменя озимого и пшеницы озимой по слоям мало различались по приемам обработки (табл. 4).
культур звена севооборота на фонах с внесением рекомендованных для зоны доз минеральных удобрений - на 0,14 тыс. зерн. ед./га, при использовании
4. Влияние способа обработки на запасы продуктивной влаги в почве под культурами звена севооборота
Запасы продуктивной влаги, мм
Основная обработка почвы Слой почвы, см ячмень озимый (28.05.2015) пшеница озимая (24.05.2016) кукуруза (03.07.2017)
Вспашка 0...10 42,7 45,7 34,1
10...20 43,6 47,7 30,5
20...30 43,6 45,1 31,8
0...30 129,9 138,5 96,4
Дискование 0...10 39,8 44,1 9,3
10...20 40,4 42,2 17,2
20...30 41,4 43,8 33,3
0...30 121,6 130,1 59,8
Результаты многих исследователей, в частности Н. Л. Кураченко и А. А. Картавых, свидетельствуют о том, что запасы продуктивной влаги, накопленной в 0.. .20 см слое черноземов, зависели от приемов основной обработки [6]. В целом на величину накопления доступной влаги в большей степени влияло количество выпадающих осадков.
Под посевами кукурузы запасы продуктивной влаги по слоям почвы 0.. .10 и 10.. .20 см различались между вариантами в пользу вспашки - соответственно на 24,8 и 13,3 мм, в слое 20...30 см преимущество в пользу дискования составило всего 1,5 мм.
Осадки осенне-зимнего периода, при проведении дисковой обработки не полностью проникают в пахотный слой почвы, а при повышенном температурном режиме влага из верхнего слоя почвы быстро испаряется, что и способствует ее меньшему накоплению в верхнем слое почвы.
В среднем в почве под культурами звена севооборота в слое 0...30 см, в вариантах с дисковой обработкой влаги было меньше, чем по вспашке: под ячменем - на 8,3 мм; пшеницей - на 8,4 мм; кукурузой -на36,6мм.
Таким образом, в результате исследований выявлено, что ежегодное проведение дисковых обработок ведет к снижению урожайности культур звена севооборота, в сравнении с ежегодной вспашкой, на 0,16тыс. зерн. ед./га.
Применение отвальной обработки почвы, в сравнении сдискованием, способствовало увеличению продуктивности
основного минерального удобрения и рапса на сидерат - на 0,10 тыс. зерн. ед./га, тогда как в варианте с внесением минеральных удобрений и соломы продуктивность культур по вспашке не имела преимущества, по сравнению с дискованием.
В среднем затри года исследований запасы продуктивной влаги в слое почвы 0.. .30 см по культурам звена севооборота были выше на фоне вспашки, в сравнении сдисковой обработкой (под ячменем озимым-на8,3, под пшеницей озимой -на 8,4, под кукурузой на зеленый корм -на 36,6 мм).
Плотность верхнего слоя почвы по обоим приемам обработки была меньше, по сравнению с более глубокими слоями, на 12,0. ..18,6 %. В слое 0...30 см она не превышала оптимальных для слитых черноземов величин.
Отмечено положительное влияние дисковой обработки на содержание агрономически ценных агрегатов (3.. .0,25 мм), которых в этом варианте в слое 0.. .30 см было на 0,9 % больше, чем на фоне вспашки.
Литература.
1. Кузина Е.В. Влияние основной обработки почвы на запасы продуктивной влаги и агрофизические свойства чернозема выщелоченного // Пермский аграрный вестник. 2016. №3. С. 35-41.
2.Хитров Н. Б. Генезис, диагностика, свойства и функционирование глинистых набухающих почв Центрального Предкавказья. М.: Почвенный институт им. В.В, Докучаева, 2003.505 с.
3. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. М.:Агропромиздат, 1985.351 с.
4. Полевые исследования свойств почв: / М. А. Мазиров и др. Владимир: Изд-во ВлГУ 2012.72 с.
5. Мамсиров Н. И. Агрофизические параметры слитого чернозема при разных способах его обработки //Новые технологии. 2015. №2.С. 198-203.
6. Кураченко Н. Л., Картавых А. А. Агрофизическое состояние черноземов Красноярской лесостепи в условиях ресурсосберегающих технологий основной обработки // Земледелие. 2017.№2.С. 17-18.
Influence of Tillage Different Methods on Crop Productivity and Agrophysical Properties of Compacted Chernozem
N. I. Devterova,
O. A. Blagopoluchnaya
Adygeya Research Institute of Agriculture, ul. Lenina, 48, pos. Podgorny, Maykop, 385064, Russian Federation
Abstract. The studies were carried out on lowhumic, superthick, heavy loamy, compacted, leached chernozem in an experimental field of Adygeya Research Agricultural Institute in a part of a crop rotation: winter barley, winter wheat, corn for green fodder in 2015-2017. The article presents the results ofthe research on the impact of tillage methods on crop productivity and agro-physical properties of compacted chernozem (density, aggregate composition, and reserves of productive moisture). Annual disking reduced the productivity of crops in comparison with ploughing on average by 160 grain units/ha (5%). The average increase in the productivity of the crop rotation link in both tillage methods, compared to an unfertilized background, with the application ofthe recommended doses of mineral fertilizers in the zone amounted to 930 grain units/ha (36%), of mineral fertilizers and straw - 500grain units/ha (19%), of mineral fertilizers and rape for green manure - 1150 grain units/ha (44%). The processing methods had the same effect on the density of the soil in the layer of 0-30 cm (1.20-1.21 g/стЗ). Thenumberofagronomically valuable aggregates of 3-0.25 mm in the layer of 0-10 cm in both methods of treatment was the same (37.1-37.3%), and inthe layer of 0-30 cm it was 0.9% more in the case of disk processing. Productive moisture reserves under crop rotation link in the 0-30 cm layer turned out to be higher in ploughing, as compared with disking.
Keywords: compacted chernozem; crop rotation link; winter barley; winter wheat; corn for green fodder; tillage; fertilizers; crop capacity; productivity; density of soil structure; productive moisture; aggregate composition.
Author Details: N. I. Devterova, senior research fellow (e-mail: gnufniish@mail.ru); O. A. Blagopoluchnaya, seniorresearch fellow.
For citation: Devterova N. I., Blagopoluchnaya. Influence of Tillage Different Methods on Crop Productivity and Agrophysical Properties of Compacted Chernozem. Zemledelie. 2019. No. 3. Pp. 31-33 (in Russ.). DOI: 10.24411/00443913-2019-10308.
Ы (D 3 ь (D Ь (D Ь 5 (D
Ы N О
