CC BY
18
10. Management impact and benefit of cover crops on soil quality: A review // Soil and Tillage Research. 2020. Vol. 204. 104717. URL: https:// doi.org/10.1016/j.still.2020.104717 (дата обращения: 27.01.2023).
11. Fageria N., Baligar V., Bailey B. Role of cover crops in improving soil and row crop productivity // Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2005. Vol. 36. P. 2733-2757. doi: 10.1080/00103620500303939.
12. Cover crops and ecosystem services: insights from studies in temperate soils / H. Blanco-Canqui, T. M. Shaver, J. L. Lindquist, et al. // Agronomy Journal. 2015. Vol. 107. P. 2449-2474. doi: org/10.2134/agronj15.0086.
13. Quantitative synthesis on the ecosystem services of cover crops / S. Daryanto, B. Fu, L. Wang, et al. // Earth-Science Reviews. 2018. Vol. 185. P. 357-373. doi: org/10.1016/j. earscirev.2018.06.013.
14. Using cover crops and cropping systems for nitrogen management / S. M. Dabney, J. A. Delgado, J. J. Meisinger, et al. // Soil and Water Conservation Society. 2010. P. 230-281.
15. Olson K., Ebelhar S. A., Lang J. M. Long-term effects of cover crops on crop yields, soil organic carbon stocks and sequestration // Open Journal of Soil Science. 2014. Vol. 4. P. 284-292. doi:10.4236/ojss.2014.48030.
16. Poeplau C., Don A. Carbon sequestration in agricultural soils via cultivation of cover crops - A meta-analysis // Agriculture, Ecosystems & Environment. 2015. Vol. 200. P. 33-41. doi: org/10.1016/j.agee.2014.10.024.
17. Cover crop biomass and species composition affect soil microbial community structure and enzyme activities in semiarid cropping systems // Applied Soil Ecology. 2021. Vol. 157. 103735. URL: https://doi.org/10.1016/j. apsoil.2020.103735 (дата обращения: 27.01.2023).
18. Soil Organic Carbon Dynamics in Response to Tillage Practices in the Steppe Zone of Southern Russia / T. Minnikova, G. Mokrikov, K. Kazeev, et al. // Processes. 2022. Vol. 10 (2). P. 244. URL: https://doi.org/10.3390/pr10020244 (дата обращения: 27.01.2023).
19. Use of soil enzyme activity in assessing the effect of No-Till in the South of Russia / G. Mokrikov, T. Minnikova, K. Kazeev et al. // Agronomy Research. 2021. Vol. 19 (1). P. 171-184. doi: 10.15159/AR.20.240.
20. Влияние сельскохозяйственна культур на ферментативную активность черноземов Ростовской области при использовании различных агротехнологий / Т. В. Минникова, Г. В. Мокриков, К. Ш. Казеев и др. // Агрохимия. 2020. № 10. С. 20-27. doi: 10.31857/ S0002188120100051.
21. Влияние запасов продуктивной влаги и количества атмосферных осадков на урожайность при условии прямого посева сельскохозяйственных культур в Ростовской области / Г В. Мокриков, Т. В. Минникова, К. Ш. Казеев и др. // Самарский научный вестник. 2019. Т. 8. № 1 (26). С. 69-75. doi: 10.24411/2309-43702019-11111.
22. Методы биодиагностики наземных экосистем / К. Ш. Казеев, С. И. Колесников, Ю. В. Акименко и др. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2016. 356 с.
23. Бакиров Ф. Г., Поляков Д. Г., Васильев И. В. Накопление и сохранение влаги почвенной и соломенной мульчей в Оренбургской области // Земледелие. 2022. № 3. С. 3-7. doi 10.24412/0044-3913-2022-3-3-7.
24. Продуктивность озимой пшеницы в зависимости от сочетания почвопокровных
культур в полевом севообороте и No-Till в предгорно-степном Крыму / О. Л. Томашова, А. В. Ильин, П. С. Захарчук и др. // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. 2021. № 28 (191). С. 32-41.
Evaluation of the influence of cover crops on the biological activity of chernozems using direct seeding technology
A. N. Fedorenko, G. V. Mokrikov, K. Sh. Kazeev, A. A. Gobarova, Yu. S. Kozun, S. I. Kolesnikov
Ivanovsky Academy of Biology and Biotechnology of Southern Federal University, prosp. Stachki, 194/1, Rostov-na-Donu, 344090, Russian Federation
Abstract. The research aimed to study the effect of cover crops on the biological activity of ordinarychernozems using directseeding technology. The work was carried out in the Rostov region on the territory of the farm with a 14-year-old use of direct seeding technology. The experiment was started after harvesting winter barley. On plots of 1.2 ha each, 9 varieties of cover crop mixtures (buckwheat, flax, pea, chickpea, corn, sorghum, Sudanese grass, radish, coriander, phacelia, mustard) were sown. The biological activity was judged by the intensity of soil respiration, as well as the activity of oxidoreductases (catalase and dehydrogenase) and hydrolases (invertase, urease, and phosphatase). In a month after sowing cover crops, an increase in invertase activity by an average of 16%, and urease activity by 34% was observed. The emission of carbon dioxide from the soil of most experimental variants was higher than in the control by 4-154%, the average increase in the intensity of soil respiration was 42%. Cover crops in any combinations increased the value of the integral indicator of the biological state (IIBS) of soils: in three variants - by13-19%, in the rest - less significantly (by 4-6%). The biological activity was most effectively stimulated by buckwheat with a sowing rate of 30 kg/ha and its mixture with flax, peas, chickpeas and corn with a total sowing rate of 24 kg/ha. Correlation analysis showeda positive relationship between IIBS and soil respiraton (r= 0.85), urease activity (r = 0.69) and the total seeding rate ofcovercrop seeds (r=0.61). Covercrops in some combinations increased soil phytotoxicity relative to the test crop (winter wheat). With an increase in the number of species in the sown mixture of cover crops, it decreased.
Keywords: direct sowing; cover crops; common chernozem; enzymatic activity; carbon dioxide emission; biodiagnostics; biological activity.
Author Details: A. N. Fedorenko, junior research fellow; G. V. Mokrikov, Cand. Sc. (Agr.), research fellow; K. Sh. Kazeev, D. Sc. (Geogr.), director (e-mail: kamil_kazeev@mail.ru); A. A. Gobarova, junior research fellow; Yu. S. Kozun, Cand. Sc. (Biol.), assoc. prof.; S. I. Kolesnikov, D. Sc. (Agr.), head of department.
For citation: Fedorenko AN, Mokrikov GV, Kazeev KSh, et al. [Evaluation of the influence of cover crops on the biological activity of chernozems using direct seeding technology]. Zemledelie. 2023;(1):23-7. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2023-1-23-27.
doi: 10.24412/0044-3913-2023-1-27-31 УДК 631.51:631.452: 631.445.25:(571.12)
Влияние систем обработки на агрофизические параметры темно-серой лесной почвы в Северном Зауралье*
Н. В. ПЕРФИЛЬЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, зав. отделом О. А. ВЬЮШИНА, научный сотрудник (e-mail: vyushina63@mail) Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Северного Зауралья - филиал Федерального исследовательского центра Тюменского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук, ул. Бурлаки, 2, noc. Московский, Тюменский р-н, Тюменская обл., 625501, Российская Федерация
Исследования с целью изучения влияния систем основной обработки на агрофизические свойства темно-серой лесной тяжелосуглинистой почвы проводили в 1988-2022 гг. в Тюменской области. В стационарном полевом опыте сравнивали отвальную, безотвальную, комбинированную, дифференцированную, плоскорезную и поверхностную системы. При увлажнении 0...30 см слоя почвы перед проведением обработки на уровне 56.95 % от НВ и хорошей обеспеченности осадками осенне-зимнего периода (92.153 % к климатической норме) все изучаемые системы обеспечивали благоприятные условия по запасам влаги начала вегетации (82,6.98,1 % от НВ в слое 0.100 см), а также оптимальную плотность слоя 0...20см(1,16.1,25г/см3). Принедоста-точных запасах влаги перед проведением обработки в слое 0...30 см (55. 64 % от НВ), высокой (1,28.1,32г/см3) плотности, средней и низкой обеспеченности осад- е ками осенне-зимнего периода (67.109 м %) к посеву формировались удовлетво- е рительные запасы влаги (63.78 % от е НВ), при этом плоскорезная и поверх- л ностная обработки приводили к их сни- е жению в метровом слое на 6,7.17,8 мм z (6,3.15,2 %), по отношению к отвальной 1
*работа выполнена в рамках раздела госу- 2 дарственного задания №121041600037-3. 3
системе. На фоне обработок без оборота пласта (плоскорезная и безотвальная) плотность почвы возрастала на 0,03...0,08 г/см3, отмечена тенденция наибольшей чувствительности к изменениям условий в годы исследований с вариабельностью величины этого показателя 3,07.3,36 %. Отвальная, плоскорезная и дифференцированная системы обработки обеспечивали самое высокое в опыте содержание агрономически ценных агрегатов в слое 0.20 см (72,8.77,8 %), способствуя его увеличению за 6 ротаций севооборота на 6,12.13,45 %, коэффициента структурности - в 1,2...1,6 раза. В среднем за 2003-2022 гг. на фоне безотвальной, дифференцированной и поверхностной систем обработки, в сравнении с отвальной, урожайность ячменя без удобрений снижалась на 0,31.0,35 т/га, а при их внесении - на 0,18.0,21 т/га.
Ключевые слова: системы обработки почвы, запасы влаги, плотность, структура почвы, урожайность.
Для цитирования: Перфильев Н. В., Вьюшина О. А. Влияние систем обработки на агрофизические параметры темно-серой лесной почвы в Северном Зауралье // Земледелие. 2023. №1. С. 27-31. бо1: 10.24412/0044-3913-2023-1-27-31.
При вовлечении пашни в сельскохозяйственное использование в течение десятилетий при использовании средств интенсификации (удобрений, средств защиты) происходит постоянное пополнение почвы неотчуждаемой с поля биомассой в виде растительных остатков. Применение, наряду с традиционной отвальной системой обработки с ежегодной вспашкой, получивших широкое распространение ресурсосберегающих систем основной обработки с использованием мелких, чередованием мелких и глубоких обработок создает различные условия для распределения этой биомассы по почвенным горизонтам и ее минерализации [1, 2, 3]. В этой связи изменяются основополагающие показатели агрофизического состояния плодородия - плотность, водный режим, структурно-агрегатный состав почвы, что может оказывать значительное влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур [4, 5, 6].
Наиболее чувствительны к этим изменениям почвы с относительно низким естественным плодородием, к числу которых относятся и серые лесные [7, 8]. На почвы этого типа ° приходится 34 % пашни Тюменской области, из которых 40 % (357,4тыс. ^ га) - темно-серые лесные почвы с о» более высоким потенциальным пло-| дородием, эффективность использования которых при преодолении ® характерных для них негативных 5 агрофизических свойств может при-$ ближаться к черноземным [9, 10].
Среди недостатков темно-серых лесных почв можно назвать высокую равновесную плотность, что приводит к чрезмерному уплотнению пахотного слоя почвы, атакже короткий период физической спелости, что затрудняет формирование мелкокомковатой структуры почвы при ее обработке [11, 12].
Наряду с длительностью применения различных систем обработки на агрофизические свойства почвы и их проявление влияют складывающиеся гидротермическиеусловия, от которых зависит деформация почвы, ее уплотнение при иссушении или наоборот набухание и разуплотнение при увлажнении [13, 14]. Поэтому необходимы исследования для определения условий,способствую-щих оптимизации агрофизических свойств почвы.
Цель исследований - определить влияние длительного воздействия систем основной обработки на состояние агрофизических параметров темно-серой лесной почвы в Северном Зауралье.
В работе рассмотрено продолжительное (в течение 7-и ротаций севооборота, 1988-2022 гг) влияние различных систем основной обработки на агрофизические свойства темно-серой лесной почвы. Стационарный опыт был заложен в НИИСХ Северного Зауралья - филиале ТюмНЦ СО РАН в северной лесостепи Тюменской области. Исследования проводили в зернопаровом севообороте, развернутом во времени и пространстве, со следующим чередованием культур: чистый пар, озимая рожь, пшеница, пшеница, ячмень. Изучали следующие варианты систем основной обработки почвы: 1) отвальная (контроль) - ежегодная вспашка на 20.. .22 см; 2) безотвальная - ежегодное безотвальное рыхление на 20.22 см; 3) комбинированная - чередование вспашки и безотвального рыхления на 20.22 см; 4) дифференцированная - в пару и после озимой ржи культивация на 12.14 см, под 2-ю пшеницу вспашка на 20.22 см, под ячмень и после него дискование на 10.12 см; 5) плоскорезная - ежегодная обработка культиватором типа КПЭ-3,8 (в последние годы - Смарагд-6) на 12.14 см; 6) поверхностная - ежегодное дискование на 10.12 см.
Наблюдения и учеты выполняли в посевах культуры, завершающей севооборот - ячменя. При всех системах основной обработки предпосевную обработку осуществляли культиватором типа КПС-4 (в последние годы - Смарагд-6), посев - сеялкой СЗП-3,6, прикатывание - ЗККШ-6, гербициды применяли общим фоном. В процессе уборки культур солому измельчали и оставляли на поле.
Исследование выполняли на фоне внесения минеральных удобрений из расчета Ы40Р40К40 на 1 га севооборотной площади, урожайность учитывали в вариантах безудобрений и с их применением. Почва опытного участка темно-серая лесная, тяжелосуглинистая, содержание в пахотном (0. 20 см) слое гумуса - 4,2.5,0 %, подвижного фосфора и калия (по Чирикову) - соответственно 137.281 и 157.228 мг/кг рН солевой вытяжки - 6,0.6,4, глубина гумусного горизонта - 25.27 см. Сумма поглощенных оснований в пахотном слое составляла 18,6.25,6 мг-экв./100 г почвы. Площадь опытных делянок 346.378 м2, учетная - 100 м2, повторность 3-кратная.
Агрофизические свойства определяли по Н. А. Качинскому (Качинский Н. А. Физика почв. М.: Высшая школа, 1965. 324 с.), статистическую обработку данных проводили методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.) с использованием специализированных компьютерных программ (Сорокин О. Д. Прикладная статистика на компьютере. Краснообск: ГУП РПО СО РАСХН, 2004. 162 с.).
В годы исследований метеорологические условия вегетационных периодов отличались разнообразием. По обеспеченности осадками и теплом 45,7 % лет были близкими к среднемноголетним, 22,9 % - влажными с недостатком тепла, 31,4 % -засушливыми.
Состояние обеспеченности почвенными запасами влаги в условиях нестабильности режима поступления осадков и расхода влаги поверхностью поля в процессе вегетации зачастую имеет решающее значение для реализации всех других элементов почвенного плодородия урожаем [15].
В этой связи важно и необходимо дать оценку длительного воздействия различных систем основной обработки по влагонакопительной способности к началу периода вегетации. В наших исследованиях влияние систем основной обработки на запасы продуктивной влаги в почве перед посевом зависело от обеспеченности осадками перед проведением основной обработки (август, сентябрь), запасов влаги пахотного слоя в этот период, а также от осадков в осенне-зимне-весенний период.
Так, при близких к оптимальным запасах продуктивной влаги в слое почвы 0.30 см перед проведением основной обработки на уровне 34. 58 мм (56.95 % от НВ) изучаемые системы обработки к началу вегетации в среднем за 1-ю, 2-ю и 7-ю ротации севооборота обеспечивали благо-
1. Запасы продуктивной влаги в почве от системы основной обработки почвы
в период посев-всходы в зависимости в среднем за ротации севооборота, мм
Слой почвы, см Ротация севооборота (годы) Сред-
Вариант I (19881992) II (19931997) III (19982002) IV (20032007) V(2008-2012) VII (20182022) нее за 19882022 гг.
1 0...30 49,2 42,7 37,9 38,1 28,2 44,3 40,1
0...100 133,9 130,0 111,2 106,4 117,0 141,4 123,3
2 0...30 52,7 37,8 35,6 37,2 27,5 42,2 38,8
0...100 132,4 123,9 109,9 106,4 103,4 142,8 119,8
3 0...30 49,8 42,4 34,9 36,2 25,0 44,8 38,8
0...100 136,1 127,1 103,6 103,0 115,6 142,1 121,2
4 0...30 45,7 41,9 35,6 35,1 26,1 42,1 37,8
0...100 126,2 129,2 109,8 95,2 99,2 147,2 117,8
5 0...30 51,2 40,1 34,8 31,7 26,6 41,4 37,6
0...100 134,2 125,5 104,0 99,7 102,5 140,8 117,9
6 0...30 45,7 41,9 34,9 37,0 24,5 43,7 38,0
0...100 126,2 129,2 103,4 98,0 109,2 141,5 117,9
НСР05 0...30 3,6 2,9 3,0 4,4 3,3 3,0
0...100 6,2 5,9 6,8 6,3 12,5 6,5
приятные условия обеспеченности влагой метрового слоя почвы - соответственно по ротациям севооборота 126,2.136,1 мм (84,1.90,7 % от НВ), 123,9.130,0 мм (82,6.86,6 % от НВ) и 141,4.147,2 мм (94,3.98,1 % от НВ). Этому способствовало то, что в преимущественное число лет за период, предшествующий основной обработке, а также в осенне-зимний период количество осадков находилось на уровне или превышало среднемноголетние значения - соответственно 90.202 % и 92.153 % от нормы (табл. 1).
В этих условиях в среднем за 1-ю ротацию севооборота некоторое снижение запасов влаги на 7,7 мм, в сравнении с контролем, отмечено при ежегодном применении поверхностной обработки БДТ-2,5 на 10.12 см и ее чередовании с другими обработками в дифференцированной системе. В среднем за 2-ю ротацию севооборота наблюдали незначительное снижение на 4,5.6,1 мм при безотвальной и плоскорезной системах обработки. Остальные изучаемые системы с различной степенью ресурсосбережения способствовали влагонакоплению к периоду посева-всходов на уровне отвальной. В среднем за 7-ю ротацию все системы обработки также оказывали равнозначное влияние на состояние влагообеспеченности. В течение 3.5 ротаций севооборота, в большинстве лет прохождения которых отмечали недостаток осадков (43.87 %) в период, предшествующий проведению обработки почвы (август-сентябрь), почва была сухой - 55.64 % от НВ и в осенне-зимний период зачастую отмечали недостаточную или близкую к норме обеспеченность осадками (67.109 % от среднемно-голетнего количества), к периоду посева-всходов по всем изучаемым системам обработки формировались удовлетворительные запасы влаги 95,2.117,0 мм (63,5.78,0 % от НВ).
В этихусловиях системы обработки с применением поверхностной и плоскорезной обработки ухудшали условия влагонакопления, снижали запасы влаги в среднем за 3-ю ротацию на 7,2.7,8 мм (на 6,5.7,0 %), за 4-ю ротацию - на 6,7.8,4 мм (на 6,3.7,9 %), за 5-ю ротацию - на 7,8. 17,8 мм (на 6,7.15,2 %), в сравнении с отвальной системой обработки.
Важнейшим показателем агрофизических свойств почвы, определяющих состояние ее эффективного и потенциального плодородия, выступает плотность почвы [16, 17, 18]. Если учесть, что равновесная плотность исследуемых почв составляет 1,30.1,40 г/см3, то становится очевидной роль основной обработки в формировании сложения корнеоби-таемого слоя почвы,оптимального по своим параметрам (1,00.1,25 г/см3) для произрастания зерновых культур [19, 20].
Наши наблюдения показали, что в период посева-всходов в среднем по ротациям севооборота плотность почвы и влияние обработки почвы на нее не имели линейной зависимости от продолжительности воздействия. Она во многом определяется условиями сложения и влажности почвы в период обработки почвы, которые в свою очередь обусловливали метеоусловия, обеспеченность осадками в период, предшествующий проведению обработки и в осенне-зимний период. Так, за 1-ю и 4-ю ротации
плотность слоя почвы 0.20 см по большинству изучаемых вариантов, за исключением отвальной системы обработки, превышала оптимальные значения и составляла 1,25. 1,32 г/см3. Это объясняется тем, что в летне-осенний период перед проведением обработки в большинстве лет в указанные ротации отмечали дефицит осадков (43.87 % от среднемноголетних значений), почва была сухой (55.64 % от НВ) и плотной (1,28.1,38 г/см3), что ухудшало качество ее крошения. В таких условиях к посеву по плоскорезной и безотвальной обработкам плотность почвы была выше, чем по отвальной обработке, на 0,03.0,08 г/см3.
По остальным ротациям севооборота плотность слоя почвы 0.20 см по всем системам обработки оставалась в рамках оптимальныхзначений (1,16.1,25 г/см3), и не имела значительных различий между изучаемыми вариантами (табл. 2).
В среднем за 1988-2022 гг. все изучаемые системы обработки способствовали формированию близкого к оптимальному сложения почвы в слое 0.20 см - 1,23.1,26 г/см3. Тенденция некоторого повышения плотности на 0,03 г/см3, в сравнении с отвальной системой обработки, отмечена только по комбинированной системе.
По нашим данным, изменчивость плотности почвы по системам обработки в рассматриваемые ротации севооборота не имела значительных различий. Вариабельность величины этого показателя по шкале В. И. Са-вич была низкой - 1,76.3,36 % [10]. Наибольшей в опыте она оказалась по плоскорезной и безотвальной обработкам - 3,07.3,36 %, что свидетельствует о несколько большей изменчивости плотности почвы в этих вариантах.
Результаты исследования структурно-агрегатного состояния почвы в течение 30 лет свидетельствует, что содержание агрономически ценных агрегатов (10,0.0,25 мм) в слое 0.30 см характеризует его как близкое к оптимальному - 68,0.73,2 % [5, 21]. Анализ динамики изменения величины этого показателя за ука-
2. Плотность слоя почвы 0.. .20 см в период посева-всходов ячменя в зависимости от системы основной обработки в среднем за ротации севооборота, г/см3
Вариант Ротация севооборота (годы) Среднее за 19882022 гг. Вариабельность, %
I (19881992) II (19931997) III (19982002) IV (20032007) V (20082012) VII (20182022)
1 1,27 1,22 1,25 1,24 1,24 1,16 1,23 2,44
2 1,30 1,20 1,23 1,32 1,24 1,22 1,25 3,07
3 1,32 1,24 1,26 1,30 1,20 1,24 1,26 2,64
4 1,25 1,20 1,23 1,27 1,22 1,20 1,23 1,76
5 1,31 1,22 1,26 1,28 1,22 1,16 1,24 3,36
6 1,25 1,20 1,22 1,30 1,22 1,18 1,23 2,57
НСР05 0,04 0,03 0,03 0,05 0,04 0,06
(О Ф
Ш, ь
Ф
д
ф
ь
Ф
М О м и
Рисунок. Содержание агрегатов и коэффициент структурности (К) в слое почвы 0.. обработки по завершению 6-й ротации зернопарового севооборота в 2019 г. (исходное ■ — <0,25 мм.
занный продолжительный период свидетельствует об устойчивости структурно-агрегатного состояния исследуемой почвы (см. рисунок).
Так, в пахотном слое почвы (0...20 см) по истечении 6-и ротаций севооборота по изучаемым системам обработки структурное состояние оставалось на уровне исходного. Отвальная, плоскорезная и дифференцированная системы обработки обеспечили самое высокое в опыте содержание агрономически ценных агрегатов (10,0.0,25 мм) в слое почвы 0.20 см - 72,8.77,8 %. Они способствовали увеличению доли этой фракции агрегатов в почве за 6 ротаций севооборота на 6,1.13,4 %, коэффициента структурности - на 21.60 %. Все остальные системы обработки не оказали существенного влияния на содержание агрономически ценной фракции (67,5.69,8 %) и коэффициент структурности (2,07.2,31), которые оставались близкими исходному состоянию. Это следует оценить положительно, поскольку изучаемые системы обработки сохраняют плодородие почвы по одному из важнейших показателей агрофизических свойств.
Достаточно благоприятные и близкие между исследуемыми вариантами обработки условия водного ре-
жима, параметров сложения почвы и ее структурного состояния, которые формировались при воздействии изучаемых систем обработки почвы способствовали формированию урожайности ячменя на одном уровне. Так, без удобрений она составила 2,17.2,48 т/га, с применением удобрений - 3,21.3,41 т/га (табл. 3). Влияние обработки почвы на урожайность зависело от применения удобрений и гидротермических условий вегетационного периода. Так, в среднем за годы 4.7 ротаций без удобрений по безотвальной системе она снижалась на 0,24.0,52 т/га, по дифференцированной - на 0,26.0,40 т/га, по поверхностной
- на 0,28.0,47 т/га, в сравнении с отвальной. Это объяснялось недостатком в азотном питании и более высокой засоренностью посевов [22].
На фоне применения удобрений разница по урожайности ячменя уменьшалась. Так, по безотвальной системе она снижалась по ротациям севооборота на 0,11.0,31 т/ га, по дифференцированной - на 0,18.0,23 т/га, по поверхностной
- на 0,21.0,42 т/га, по отношению к отвальной системе обработки. Некоторое преимущество урожайности ячменя по отвальной системе
3. Урожайность ячменя в зависимости от систем основной обработки почвы в среднем по ротациям севооборота, т/га
со см о см
ш ^
Ф
и
ф
^
2
ш м
Вариант Применение удобрений Ротация севооборота, годы Среднее за 2003-2022 гг.
IV (2003-2007) IV (2008-2012)1 VII (2018-2022)
1 0 2,95 2,56 1,94 2,48
N Р К 40 40 40 3,52 3,76 2,94 3,41
2 0 2,78 2,32 1,42 2,17
N Р К 40 40 40 3,41 3,45 2,82 3,23
3 0 2,88 2,39 1,76 2,34
N Р К 40 40 40 3,36 3,82 2,93 3,37
4 0 2,62 2,30 1,54 2,15
N Р К 40 40 40 3,29 3,57 2,76 3,21
5 0 2,76 2,48 1,62 2,29
N Р К 40 40 40 3,45 3,76 2,69 3,30
6 0 2,93 2,09 1,66 2,23
N Р К 40 40 40 3,54 3,34 2,73 3,20
нср05 0 0,16 0,23 0,29 0,26
N Р К 40 40 40 0,21 0,30 0,20 0,20
20 см в зависимости от систем основной — 1988г.): ■ — >10мм; ■ — 10...0,25мм;
обработки объясняется формированием более устойчивых по годам благоприятных агрофизических свойств почвы, питательного режима и фитосанитарного состояния посевов [23].
Применение удобрений повышало урожайность ячменя по всем системам обработки в среднем за 2003-2022 гг. на 0,93.1,07 т/га. Отзывчивость на их использование в вариантах с ресурсосберегающими системами обработки была довольно близкой контролю. Так, если прибавка урожая от внесения удобрений по отвальной системе составляла 0,93 т/га, то по ресурсосберегающим системам - 0,97.1,06 т/га. Тенденция в несколько большей отзывчивости на применение удобрений объясняется реакцией на устранение более значимого дефицита питания по ресурсосберегающим системам обработки почвы (см. табл. 3).
Таким образом, при увлажнении слоя почвы 0.30 см в период перед проведением основной обработки почвы на уровне 56.95 % от НВ все изучаемые системы обработки обеспечивали благоприятные условия по запасам влаги к началу вегетации (82,6.98,1 % от НВ) в слое почвы 0.100 см, а также сложение слоя почвы 0...20 см в рамках оптимальных значений - 1,16.1,25 г/см3.
При запасах влаги перед проведением обработки в слое почвы 0...30 см 55.64 % от НВ и высокой плотности почвы 1,28.1,32 г/см3 плоскорезная и поверхностная системы обработки приводили к снижению запасов влаги метрового слоя в период посева-всходов на 6,7.17,8 мм (на 6,3. 15,2 %) и повышали плотность почвы на 0,03.0,08 г/см3, по отношению к отвальной системе обработки.
Отвальная, плоскорезная и дифференцированная системы обработки обеспечивали самые высокие показатели структурного состояния по содержанию агрономически ценных агрегатов (10,0.0,25 мм) в слое 0.20 см 72,8.77,8 %, способствуя
повышению их содержания за 6 ротаций севооборота на 6,1.13,4 %, коэффициента структурности - на 21.60 %.
Влияние систем основной обработки на урожайность определялось фоном применения минеральных удобрений. Без их использования безотвальная, дифференцированная, поверхностная системы обработки уменьшали урожайность ячменя, в сравнении с отвальной, на 0,31.0,35 т/га, на фоне удобрений это снижение было менее значительным - 0,18.0,21 т/га.
Литература
1. Изменение агрофизических свойств чернозёмных почв при интенсификации земледелия в лесостепи Западной Сибири / Л. В. Юшкевич, А. Г. Щитов, Д. Н. Ющенко и др. // Пермский аграрный вестник. 2022. № 2 (38). С. 99-105. doi: 10.47737/2307-2873_2022_38_99.
2. Влияние ресурсосберегающих обработок на агрофизические свойства обыкновенного чернозема и урожайность яровой пшеницы в предгорной степи южного Урала / Я. З. Каипов, Р. Л. Акчурин, З. Р. Султангазин и др. // Земледелие. 2020. № 1. С. 40-43. doi: 10.24411/0044-39132020-10111.
3. Cook R. L., Trlica A. Tillage and fertilizer effects on crop yield and soil propertisover 45 years in Southern Illions // Agronomy Journal. 2016. Vol. 108. No. 1. P. 415-426. doi: 10.2134/agronj2015.0397.
4. Поляков Д. Г. Обработка почвы и прямой посев: агрофизические свойства черноземов и урожайность полевых культур // Земледелие. 2021. № 2. С. 37-43. doi: 10.24411/0044-3913-2021-10208.
5. Еремина Д. В., Груздева Н. А., Еремин Д. И. Сравнительная оценка структурно-агрегатного состава темно-серых лесных почв лесостепной зоны Зауралья // Вестник КрасГАУ. 2019. № 12 (153). С. 57-63. doi: 10.36718/1819-4036-2019-12-57-63.
6. Measurement of soil dry aggregate size distribution using the laser diffraction method / C. Polakowski, A. Sochan, M. Ryzak, et al. // Soil and Tillage Research. 2021. Vol. 211. 105023. URL: https://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/S0167198721000933?via%3Dihub (дата обращения: 10.10.2022) doi: 10.1016/j. still.2021.105023.
7. Влияние различных систем обработки почвы на агрофизические свойства чернозема выщелоченного / А. Л. Пакуль, Н. А. Лапшинов, Г. В. Божанова и др. // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2019. Т. 49. № 3. С. 16-23. doi: 10.26898/0370-8799-2019-3-2.
8. Киричеева Л. В., Лентяева Е. А. Восстановление антропогенно деградированных почв земель сельскохозяйственного назначения // Агрохимический вестник. 2016. № 5. С. 2-6.
9. Каретин Л. Н. Почвы Тюменской области. Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1990. 285 с.
10. Ерёмин Д. И., Каюгина С. М. Агрофизические свойства тёмно-серых лесных почв Северного Зауралья // Вестник Кур-
ганской ГСХА. 2022. № 2 (42). С. 3-10. 10.52463/22274227_2022_42_3.
11. Конищев А. А., Перфильев Н. В., Гарифуллин И. И. Исследование взаимосвязи «оптимальной плотности сложения» с влажностью почвы и урожайностью ячменя // Агрофизика. 2019. № 2. С. 25-31.
12. Перфильев Н. В., Вьюшина О. А. Агрофизические и агрохимические свойства темно-серых лесных почв при различных системах основной обработки // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2021. Т. 51. № 3. С. 15-23. Ьо1: 10.26898/03708799-2021-3-2.
13. Кузина Е. В., Немцев С. Н. Итоги изучения различных систем обработки почвы в зернопаровом севообороте на черноземах среднего Поволжья. Ставрополь // Сельскохозяйственный журнал. 2019. № Э5 (12). С. 65-71. Ьо1: 10.25930/03723054/010.5.12.2019.
14. Слесарев В. Н., Бетехтин Ю. Ф. Устройство для регистрации вертикальных деформаций почвы // Почвоведение. 1976. № 6. С .134-137.
15. Перфильев Н. В., Вьюшина О. А. Элементы плодородия и продуктивность пашни в зависимости от обработки почвы // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2020. Т. 50. № 1. С. 5-12. Ьо1: 10.26898/0370-8799-2020-1-1.
16. Николаев В. А., Мазиров М. А., Зинченко С. И. Влияние разных способов обработки на агрофизические свойства и структурное состояние почвы // Земледелие. 2015. № 5. С. 18-20.
17. Постников П. А., Попова В. В., Васина О. В. Плотность серой лесной почвы в зависимости от способов основной обработки // Владимирский земледелец. 2017. № 4 (82). С. 8-10.
18. Исследование взаимодействия «оптимальной плотности» почвы с урожайностью зерновых культур / А. А. Конищев, И. И. Гарифуллин, Н. В. Перфильев и др. // Агрофизика. 2017. № 4. С. 16-24.
19. Агроэкологические особенности возделывания ячменя в лесостепи Западной Сибири / Л. В. Юшкевич, О. Ф. Хамова, А. Г. Щитов и др. // Плодородие. 2019. № 4 (109). С. 42-46. Ьо1: 10.25680/ S19948603.2019.109.14.
20. Шевченко Н. В. Изменение элементов плодородия чернозема типичного в зависимости от способов основной обработки почвы // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 5. С. 57-59.
21. Самофалова И. А. Влияние способов основной обработки на структурно-агрегатный состав дерново-подзолистой почвы в Нечерноземной зоне // Земледелие. 2019. № 1. С. 24-28. Ьо1: 10.24411/00443913-2019-10107.
22. Перфильев Н. В., Вьюшина О. А. Валовое содержание элементов питания в темно-серой лесной почве при различных системах основной обработки // Земледелие. 2022. № 3. С. 23-27. Ьо1: 10.24412/0044-3913-2022-3-23-27.
23. Перфильев Н. В., Вьюшина О. А. Засоренность и урожайность посевов ячменя в зависимости от систем основной обработки почвы // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2019. Т. 49. № 1. С. 19-26. Ьо1: 10.26898/0370-87992019-1-3.
Influence of tillage systems on agrophysical parameters of dark grey forest soil in the Northern Trans-Urals
N. V. Perfilyev, O. A. Vyushina
Research Agricultural Institute of the Northern Trans-Urals, branch of the Federal Research Center of Tyumen Scientific Center, Siberian branch, Russian Academy of Sciences, ul. Burlaki, 2, pos. Moskovskii, Tyumenskii r-n, Tyumenskaya obl., 625501, Russian Federation
Abstract. The research aimed to study the effect of primary tillage systems on the agrophysical properties of dark grey forest heavy loamy soil were carried out in 19882022 in the Tyumen region. In a stationary field experiment mouldboard, non-mould-board, combined, differentiated, flat-cut and surface systems were compared. With moistening of 0-30 cm soil layer before tillage at the level of 56-95% of HB and a good supply of precipitation in the autumn-winter period (92-153% of the climatic norm), all the studied systems provided favourable conditions for moisture reserves at the beginning of the growing season (82.6-98.1% of HB in a layer of 0-100 cm), as well as the optimal layer density of 0-20 cm (1.16-1.25 g/cm3). In case of insufficient moisture reserves before processing in a layer of 0-30 cm (5564% of HB), high (1.28-1.32g/cm3) density, medium and low precipitation in the autumn-winter period (67-109 %) before sowing, satisfactory moisture reserves were formed (63-78% of HB), while flat-cutting and surface treatments led to their decrease in the meter layer by 6.7-17.8 mm (6.3-15.2%), in relation to the dump system. Against the background of tillage without seam turnover (flat-cutting and mouldboardless), the density of the soil increased by 0.03-0.08 g/cm3, there was a tendency of the greatest sensitivity to changes of conditions during the years of research with a variability in the value of this indicator of 3.07-3.36%. Mouldboard, flat-cutting and differentiated processing systems provided the highest content of agronomically valuable aggregates in the 0-20 cm layer (72.8-77.8%), contributing to its increase by 6.12-13.45% over 6 crop rotations, structural coefficient - 1.2-1.6 times. Average for 2003-2022 against the background of non-mouldboard, differentiated and surface treatment systems, in comparison with the mouldboard, the yield of barley without fertilizers decreased by 0.310.35 t/ha, and when they were applied - by 0.18-0.21 t/ha
Keywords: tillage systems; moisture 3 reserves; density; soil structure; yield. ®
Author Details: N. V. Perfilyev, D. Sc. | (Agr.), chief research fellow; O. A. Vyushina, g research fellow (e-mail: vyushina63@mail). e
For citation: Perfilyev NV, Vyushina OA | [Influence of tillage systems on agrophysi- -cal parameters of dark grey forest soil in the Z Northern Trans-Urals]. Zemledelie. 2023; — (1):27-31. Russian. doi: 10.24412/0044- 0 3913-2023-1-27-31. 2
■ 3
