CC BY
39
DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11204 УДК 631.51 : 631.452 : 633.16
влияние способов обработки на плодородие чернозема обыкновенного и урожайность ячменя в условиях юго-востока ЦЧр
в. и. турусов, в. м. гармашов
Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. В.В.Докучаева, квартал 5, 81, пос. 2 участка Института имени Докучаева, Таловский р-н, Воронежская обл., 397463, Российская Федерация
резюме. Цель исследований - изучить эффективность различных способов основной обработки почвы под ячмень в почвенно-климатических условиях юго-востока ЦЧР. При минимализации обработки почвы плотность сложения имеет тенденцию к увеличению, но это не оказывает существенного влияния на изменение водно-физических свойств чернозема обыкновенного. Применение поверхностной и нулевой обработок почвы под ячмень способствует снижению общей численности микроорганизмов, по сравнению со вспашкой на глубину 20...22 см (контроль), на 11,8...12,0 %. При мелкой отвальной и безотвальной обработках уменьшения биологической активности почвы не отмечали. Самая низкая в опыте численность минерализаторов гумуса установлена при поверхностной и нулевой обработках (11,4 и 11,8 млн КОЕ в 1 г абс. сухой почвы соответственно). Минимализация обработки чернозема обыкновенного, обладающего хорошими физическими свойствами, под ячмень не снижала нитрификационной способности почвы. Отвальные обработки приводили к усилению развития микроорганизмов в слое 10.20 см, безотвальная, поверхностная и нулевая - в слое 0.10 см, там, где сосредотачивается органическое вещество в виде растительных остатков. В наибольшей степени урожайность ячменя зависит от содержания нитратного азота в почве. Коэффициент корреляции с величиной этого показателя в слое 0.40 см в период кущения составил r=0,94, в период колошения - r=0,68, в период созревания - r=0,69. Самая высокая в опыте урожайность ячменя при внесении удобрений (3,25 т/га) отмечена на фоне вспашки на глубину 20.22 см в комбинированной системе обработки почвы в севообороте. В этом же варианте зафиксирована наибольшая прибавка от внесения N60P60K60 (1,61 т/га). Безотвальная и поверхностная обработки почвы приводят к снижению урожайности ячменя, по сравнению с контролем, на 0,14.0,24 т/га (5,8.18,5 %), нулевая - на 1,20 т/га (49,4 %).
ключевые слова: плодородие почвы, плотность сложения, микробиологическая активность, способ обработки почвы, вспашка, безотвальная обработка, нулевая обработка, ячмень (Hordeum vulgare L.).
Сведения об авторах: В. И. Турусов, доктор сельскохозяйственных наук, академик РАН, директор (e-mail: niish1c@mai1. ru); В. М. Гармашов, доктор сельскохозяйственных наук, зав. отделом.
для цитирования: Турусов В. И., Гармашов В. М. Влияние способов обработки на плодородие чернозема обыкновенного и урожайность ячменя в условиях юго-востока ЦЧР // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 12. С. 20-25. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11204.
Influence of Tillage Methods on the Fertility of Ordinary Chernozem and Barley Productivity under Conditions of the Southeast of the Central Chernozem Region
V. I. Turusov, V. M. Garmashov
V. V. Dokuchaev Research Institute of Agriculture of the Central Black-Earth Zone, kvartal 5, 81, pos. 2 uchastka Instituta imeni Dokuchaeva, Talovskii r-n, Voronezhskaya obl., 397463, Russian Federation
Abstract. The purpose of the work was to study the effectiveness of various methods of primary tillage for barley under the soil and climatic conditions of the southeast Central Chernozem Region. With minimal tillage, bulk density tended to increase, but this did not have a significant effect on the water-physical properties of ordinary chernozem. The use of surface and zero tillage for barley helped to reduce the total number of microorganisms, compared with ploughing to the depth of 20-22 cm, by 11.8-12.0%. With shallow moldboard and subsoil tillage, no decrease in soil biological activity was noted. The smallest number of humus mineralizers in the experiment was registered at the surface and zero tillage (11.4 and 11.8 million CFU in 1 g of abs. dry soil, respectively). Minimization of tillage of ordinary chernozem with good physical properties for barley did not reduce the nitrification capacity of the soil. Moldboard tillage led to an increase in the development of microorganisms in the layer of 10-20 cm; nonmoldboard, surface, and zero tillage led to an increase in the development of microorganisms in the layer of 0-10 cm, where organic matter was concentrated in the form of plant residues. To the greatest extent, barley yield depended on the content of nitrate nitrogen in the soil. During tillage, the correlation coefficient with the value of this indicator in the 0-40 cm layer amounted to r = 0.94; during earing, it amounted to r = 0.68; during ripening, it amounted to r = 0.69. The highest barley yield in the experiment with the application of fertilizers (3.25 t/ha) was observed against the background of ploughing at the depth of 20-22 cm when using the combined tillage system during crop rotation. In the same option, the largest increase from the introduction of N60P60K60 (1.61 t/ha) was recorded. Nonmoldboard and surface tillage led to a decrease in the barley yield by 0.14-0.24 t/ha (5.8-18.5%) compared to the control, and by 1.20 t/ha (49.4 %) compared to zero tillage.
Keywords: soil fertility; bulk density; microbiological activity; tillage method; ploughing; nonmoldboard tillage; zero tillage; barley.
Author Details: V. I. Turusov, D. Sc. (Agr.), member of the RAS,directorchief research fellow (e-mail: niish1c@mai1.ru); V. M. Garmashov, D. Sc. (Agr.), head of division.
For citation: Turusov V. I., Garmashov V. M. Influence of Tillage Methods on the Fertility of Ordinary Chernozem and Barley Productivity under Conditions of the Southeast of the Central Chernozem Region. Dostizheniyanauki i tekhniki APK. 2019. Vol. 33. No. 12. Pp. 20-25. (in Russ.).DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11204.
Один из важнейших аспектов повышения эффективности современных адаптивно-ландшафтных систем земледелия - совершенствование приемов и систем обработки почвы, которое идет в основном в сторону ресурсосбережения и природоохранной направленности. К таким приемам
относятся, главным образом, поверхностные и мелкие безотвальные основные обработки почвы или полный отказ от их проведения, а также совмещение или упрощение отдельных приемов, составляющих предпосевную подготовку.
Необходимость перехода к менее трудоемким
энергосберегающим технологиям возделывания основных сельскохозяйственных культур связана прежде всего с ростом топливно-энергетических затрат в структуре себестоимости продукции.
Минимальная обработка почвы позволяет сократить материально-денежные издержки на 20...25 %, производственные затраты в расчете на гектар посева - на 30.40 %, в том числе расход топлива в 1,5.2,0 раза, повысить рентабельность производства зерна до 30 %, снизить эрозионные процессы, увеличить содержание органического вещества в верхнем 0.10 см слое почвы и во многих случаях обеспечить равный урожай зерновых культур, в сравнении с традиционной вспашкой [1, 2, 3]. Однако, как показывает практика, использование минимальных обработок в различных почвенно-климатических условиях и под культуры с различными биологическими особенностями часто приводит к противоречивым результатам, как по урожайности, так и по влиянию на показатели почвенного плодородия [4, 5, 6].
Цель исследований - изучить эффективность различных способов основной обработки почвы под ячмень в почвенно-климатических условиях юго-востока ЦЧР.
условия, материалы и методы. Объект исследований - чернозем обыкновенный среднегумусный, среднемощный, тяжелосуглинистый, с благоприятными физико-химическими и агрохимическими характеристиками 30-сантиметрового слоя: гумус (по Тюрину в модификации В.Н. Симакова, ГОСТ 2613-91) - 6,48 %, общий азот (по Гинзбург) - 0,36 %, общий фосфор (по Гинзбург и Щегловой) - 0,35 %, общий калий (по Ожигову) - 1,85 %, азот гидролизуемый (по Тюрину и Кононовой) - 61,2 мг/кг почвы, сумма поглощенных оснований (ГОСТ 27821-88) - 66,4 мг/кг почвы, рН солевой вытяжки - 6,99, гидролитическая кислотность - 0,57 мг-экв./100 г почвы.
В опыте изучали влияние различных приемов и систем обработки почвы в севообороте на плодородие чернозема обыкновенного и продуктивность ячменя. Схема стационарного полевого опыта включала следующие варианты:
система обработка почвы (фактор А) - отвальная под все культуры севооборота на 20.22 см (контроль); отвальная под все культуры севооборота на 25.27 см; отвальная под все культуры севооборота на 14.16 см; безотвальная под все культуры севооборота на 14. 16 см; комбинированная - чередование отвальной и безотвальной обработки почвы под различные культуры севооборота (под ячмень - отвальная на 20.22 см); разноглубинная отвальная под различные культуры севооборота (под ячмень - отвальная на 14.16 см); разноглубинная безотвальная под различные культуры севооборота (под ячмень - безотвальная на 20.22 см); поверхностная под все культуры севооборота на 6.8 см; без обработки (нулевая по технологии No-till) под все культуры севооборота;
удобрения (фактор В) - без удобрений (0); N60P60K60 под все культуры севооборота.
Отвальную обработку почвы проводили плугом ПКС-4, безотвальную и поверхностную - противоэро-зионным культиватором КПЭ-3,8. Посев осуществляли сеялкой СЗ-3,6.
При изучении изменения свойств чернозема обыкновенного под воздействием различных приемов и способов обработки в качестве эталона природного состояния плодородия почвы использовали залежь.
Гербициды применяли фоном на всех культурах севооборота. В вариантах с различными системами обработки почвы допосевные и послепосевные обработки выполняли в соответствии с зональными рекомендациями, за исключением прямого посева (без обработки), где после уборки предшественника применяли гербицид Торнадо 500, ВР нормой 2,5 л/ га. Опыт заложен в трехкратной повторности. Размещение повторений и делянок систематическое. Схема опыта построена по методу расщепленных делянок. Площадь делянок первого порядка (обработка почвы)
- 390 м2 (65 м х 6 м), второго порядка (удобрения) -150 м2 (25 м х 6 м), учетная площадь делянок - 80 м2 (20 м х 4 м).
Приемы и системы обработки почвы изучали в зернопропашном севообороте со следующим чередованием культур: горох - озимая пшеница (пожнивно горчица на сидерат) - кукуруза на зерно - ячмень -однолетние травы (горох + овес) - озимая пшеница
- подсолнечник - ячмень. Стационар заложен тремя полями севооборота. В опыте высевали ячмень сорта Таловский 9 нормой 5,0 млн всхожих зерен на 1 га. Наблюдения, анализы и учеты проводили согласно действующим методикам, принятым в полевых и лабораторных исследованиях по земледелию (Доспехов Б. А. Методика полевого опыта, М., 1985.; Доспехов Б. А. и др. Практикум по земледелию, М., 1987.).
Агрометеорологические условия в годы исследований в течение вегетации были контрастными, а в среднем за вегетационный период, в основном, близкими к типичным для юго-востока ЦЧЗ. Вегетационный период 2018 г. складывался неблагоприятно для ячменя. Май, июнь и август были жаркими и засушливыми (ГТК - 0,37, 0,16 и 0,20 соответственно). Обильно влажным и теплым выдался июль, в третьей декаде выпало почти две месячные нормы осадков, ГТК составил 2,0.
Вегетация ячменя в 2019 г. проходила при повышенном температурном режиме и недостаточном увлажнении. ГТК в мае составил 0,77, в июне - 0,53, в июле - 0,80, что привело к ускоренному прохождению фенологических фаз, ухудшению условий формирования и налива зерна и, соответственно, урожайности ячменя.
Математическую обработку данных проводили методами дисперсионного и корреляционного анализа с использованием программного обеспечения ПК.
результаты и обсуждение. Изучение изменения агрофизических показателей чернозема обыкновенного показало, что плотность сложения при минимализации основной обработки почвы имеет тенденцию к увеличению, но в течение вегетации во всех вариантах в слое 0.30 см она не выходила за пределы оптимальных для роста и развития ячменя значений (1,20 г/см3): в период кущения - от 1,00 г/см3 при вспашке на глубину 25.27 см до 1,04 г/см3 при нулевой обработке и до 1,11 г/см3 при поверхностной обработке на 6.8 см; в период колошения - от 1,05 до 1,12 и 1,14 г/см3, соответственно. В среднем за вегетационный период в слое 0.30 см она находилась в пределах от 1,03 г/см3 до 1,11 г/см3.
Изучение запасов доступной влаги показало, что приемы обработки не существенно влияли на водный режим почвы под ячменем (см. рисунок). Средневе-гетационные запасы влаги в метровом слое почвы находились в пределах от 94,7 мм при безотвальной обработке на 14.16 см до 87,7 мм при поверхностной
Рисунок. Средневегетационные запасы доступной влаги работки под ячмень (2018-2019 гг.)
на 6.8 см (НСР05=8,1 мм). При нулевой обработке они были на уровне остальных вариантов (91,9 мм). На залежи средневегетационные запасы влаги составляли 85,2 мм. Также не отмечено различий в величине этого показателя в зависимости от приемов обработки и по изучаемым слоям почвенного профиля.
Воздействие обработки почвы на ее свойства происходит как через изменение физических параметров, так и через почвенную биоту, поскольку растительные остатки выращиваемых культур, их количество, химический состав и сосредоточение в обрабатываемом слое во многом определяют интенсивность и направленность развития микробиологических процессов.
Ячмень, выращивали по предшественнику кукуруза на зерно. После ее уборки оставалось 7,0.
в метровом слое почвы при различных приемах основной об-
7,5 т/га сухой высокоуглеродистой массы, которую при отвальных обработках заделывали в пахотный слой почвы.
Аммонифицирующие микроорганизмы специализируются на разложении свежего органического вещества, поступающего в почву в виде растительных остатков и отмерших корней, а при вспашке происходит наибольшее поступление растительных остатков в обрабатываемый слой [7]. В связи с этим в вариантах с обработкой почвы отмечается явный рост численности аммонификаторов, развивающихся на мясо-пептонном агаре (МПА), по сравнению с залежью, где их количество в слое 0.20 см было минимальным в опыте и составляло 7,1 млн КОЕ в 1 г абс. сух. почвы (табл. 1). Из агрогенной почвы наибольшая в опыте численность аммонифицирующих микроорганизмов
Таблица 1. Структура микробного ценоза при различных приемах основной обработки почвы под ячмень (2018-2019 гг.)
Группа микроорганизмов Слой почвы, см Отвальная на 20...22 см Отвальная на 14.16 см Безотвальная на 14.16 см Минимальная на 6.8 см Нулевая НСР05 Залежь
Усваивающие органические 0.. .10 9,8 13,4 12,2 9,3 8,4 7,1 7,1
формы азота на МПА, млн КОЕ 10. ..20 11,0 10,9 9,7 9,0 8,6 6,5 7,1
в 1 г абс. сух. почвы 0. .20 10,4 12,2 11,0 9,2 8,5 6,6 7,1
Усваивающие минеральные 0. 10 17,3 18,9 18,8 15,1 17,3 3,6 12,3
формы азота на КАА, млн КОЕ 10. 20 17,5 17,1 16,1 16,4 13,7 7,2 10,4
в 1 г абс. сух. почвы 0. 20 17,4 18,0 17,5 15,8 15,5 5,0 11,4
КАА/МПА 0. 20 1,67 1,48 1,59 1,72 1,82 1,61
Актиномицеты, млн КОЕ в 1 г 0. 10 2,4 2,7 2,5 2,8 2,8 0,82 2,2
абс. сух. почвы 10. 20 2,5 2,3 2,1 2,2 2,1 0,82 1,6
0. 20 2,4 2,5 2,3 2,5 2,4 0,37 1,9
Минерализаторы гумуса, млн 0. 10 13,7 17,6 14,4 10,7 12,2 4,2 11,0
КОЕ в 1 г абс. сух. почвы 10. 20 12,6 15,3 14,7 12,2 11,4 4,3 10,5
0. 20 13,2 16,4 14,6 11,4 11,8 4,0 10,8
Общая численность микро- 0. 10 43,2 52,6 47,9 37,9 40,7 7,1 32,6
организмов, млн КОЕ в 1 г абс. 10. 20 43,6 45,6 42,6 39,8 35,8 11,6 29,6
сух. почвы 0. 20 43,4 49,1 45,2 38,8 38,2 8,8 31,1
Грибы, тыс. КОЕ в 1 г абс. сух. 0. 10 29,1 26,0 30,9 29,4 26,2 12,2 28,2
почвы 10. 20 29,8 22,4 26,1 29,4 21,4 15,6 22,0
0. 20 29,4 24,2 28,5 29,4 23,8 10,5 25,1
Целлюлозоразлагающие, тыс. 0. 10 60,5 59,2 48,8 51,4 56,3 23,0 50,3
КОЕ в 1 г абс. сух. почвы 10. 20 65,5 66,5 49,8 55,2 65,2 33,9 39,9
0. 20 63,0 62,8 49,3 53,3 60,8 27,3 45,1
Нитрификаторы, тыс. КОЕ в 1 г 0. 10 0,41 0,49 0,50 0,55 0,48 0,21 0,41
абс. сух. почвы 10. 20 0,47 0,50 0,44 0,53 0,48 0,05 0,31
0. 20 0,44 0,49 0,47 0,54 0,48 0,12 0,36
Азотобактер, КОЕ в 50 г абс. 0. 10 438 438 449 288 440 133 0
сух. почвы 10. 20 413 474 414 260 386 190 0
0. .20 426 456 432 274 413 150 0
под посевами ячменя была при вспашке на глубину 14...16 см, наименьшая - при нулевой обработке (8,5 млн КОЕ в 1 г абс. сух. почвы).
Микроорганизмы, использующие минеральные формы азота и учитываемые на крахмало-аммиачном агаре (КАА), наиболее активно в почве под ячменем размножались также при вспашке на глубину 14. 16 см. Их количество в среднем за вегетационный период ячменя в 1 г абс. сух. почвы составляло 18,0 млн КОЕ. Считается, что микроорганизмы этой группы - активные иммобилизаторы легкодоступного углерода, участвующие в процессах разложения органических соединений растительного происхождения. При минимализации обработки чернозема обыкновенного под ячмень (при поверхностной и нулевой обработках) микроорганизмы, усваивающие минеральные формы азота, развивались несколько хуже. Снижение их численности в слое 0.20 см, по сравнению с контролем, составило 9,8 и 10,9 %. В почве залежи она была минимальной в опыте - 11,4 млн КОЕ в 1 г абс. сух. почвы.
Актиномицеты менее требовательны к условиям существования и меньше реагируют на изменение экологических факторов, чем другие микроорганизмы. Обладая большим набором ферментов, они участвуют в более поздних стадиях минерализации органических веществ и разлагают соединения, недоступные другим бактериям и грибам. Их численность в почве под ячменем мало изменялась в зависимости от изучаемых приемов обработки и находилась в пределах от 2,5 млн КОЕ в 1 г абс. сух. почвы при мелкой вспашке под ячмень до 2,3 млн КОЕ в 1 г абс. сух. почвы при мелкой безотвальной обработке. На залежи их численность составляла 1,9 млн КОЕ в 1 г абс. сух. почвы при неравномерном распределении по профилю.
В почве постоянно идут процессы минерализации и гумификации растительных остатков, синтеза и минерализации гумуса. В группу минерализаторов гумуса входят представители разных систематических единиц, способные усваивать не только легкодоступные органические соединения, но и более сложные вещества ароматической природы, к которым относится и гумус. Микроорганизмы этой группы обладают мощным ферментативным аппаратом, способным окислять сложные циклические соединения.
Наименьшую численность минерализаторов гумуса в слое 0.20 см отмечали при поверхностной и ну-
левой обработках почвы под ячмень (11,4 и 11,8 млн КОЕ в 1 г абс. сух. почвы соответственно), так же как и в почве залежи (10,8 млн КОЕ в 1 г абс. сух. почвы). Это связано со снижением интенсивности рыхления почвы и процессов минерализации органического вещества.
Различные обработки почвы приводят к изменению распределения микроорганизмов по слоям. Наиболее наглядно это просматривается на примере микроорганизмов, учитываемых на КАА, и актиноми-цетов. Отвальные обработки способствуют усилению развития микроорганизмов этих групп в слое 10.20 см, безотвальная, поверхностная и нулевая - в слое 0.10 см, там, где сосредотачивается органическое вещество растительных остатков. Об усилении минерализационных процессов свидетельствует и коэффициент минерализации, рассчитываемый по отношению численности микроорганизмов, развивающихся на КАА, к численности бактерий на МПА (КАА/ МПА). Несмотря на уменьшение интенсивности рыхления, самая «глубокая» минерализация органических остатков отмечена при минимализации обработки, в виду их меньшего поступления в почву.
Самый низкий коэффициент минерализации в почве под ячменем отмечен при мелкой вспашке и безотвальной обработке на 14.16 см - 1,48.1,59. Поверхностная и нулевая обработки способствовали росту коэффициента минерализации до 1,72 и 1,82 соответственно, на залежи он составлял 1,61.
Определенной закономерности изменения численности грибов в зависимости от приемов обработки почвы не установлено. Минимальной в опыте она была при нулевой обработке и составляла 23,8 тыс. КОЕ в 1 г абс. сух. почвы в слое 0.20 см. В почве залежи численность грибов находилась на уровне 25,1 тыс. КОЕ в 1 г абс. сух. почвы.
Поступление растительных остатков в обрабатываемый слой при отвальной вспашке на глубину 20.22 и 14.16 см способствовало росту численности целлюлозоразлагающих микроорганизмов. Минима-лизация обработки почвы приводила к уменьшению насыщения обрабатываемого слоя свежим органическим веществом и снижению целлюлозолитической активности почвы. Наименьшую численность целлю-лозоразлагающих микроорганизмов наблюдали при мелкой безотвальной обработке (49,3 тыс. КОЕ в 1 г абс. сухой почвы) и в почве залежи (45,1 тыс. КОЕ в 1 г абс. сух. почвы).
Таблица 2. Содержание элементов минерального питания под посевами ячменя при различных
приемах основной обработки почвы в среднем за вегетационный период (2018-2019 гг.)
Слой почвы, см Фон Обработка почвы Залежь
отвальная на глубину, см безотвальная на 14.16 см поверхностная на 6.8 см нулевая НСР05
20...22 25.27 14.16
N-N0,, мг/кг
0.20 ЫРК 17,9 17,8 14,3 14,4 13,0 12,3 4,0
0 13,7 13,9 13,1 12,5 11,2 11,2 2,4 9,6
0.40 ЫРК 15,8 15,4 14,1 13,5 12,5 11,3 3,2
0 12,1 12,7 11,9 11,8 10,4 10,5 1,9 8,7
Р,0., мг/кг
0.20 ЫРК 124 118 111 126 112 153 3,4
0 137 128 109 144 122 150 3,0 34
0.40 ЫРК 106 100 94 100 93 125 2,2
0 114 110 98 113 103 126 2,5 34
КО, мг/кг
0.20 ЫРК 92 94 91 86 93 92 2,3
0 93 86 88 82 81 96 2,6 35
0.40 ЫРК 72 72 70 61 64 64 1,7
0 70 65 66 59 61 69 1,7 26
В годы проведения исследований наиболее благоприятные условия для развития нитрифицирующих микроорганизмов складывались при поверхностной обработке почвы под ячмень, на фоне которой отмечена их наибольшая средневегетационная численность (0,54 тыс. КОЕ в 1 г абс. сух. почвы). Минимальная в опыте величина этого показателя в слое почвы 0.20 см зафиксирована при вспашке на глубину 20.22 см - 0,44 тыс. КОЕ в 1 г абс. сух. почвы. В почве залежи она составляла 0,36 тыс. КОЕ в 1 г абс. сух. почвы.
Важный показатель плодородия почвы и благоприятного течения биологических процессов - интенсивность развития свободноживущих азотфиксирующих бактерий. Минимализация обработки под ячмень практически не сказалась на развитии азотобактера в черноземе обыкновенном. Средневегетационная численность его в слое почвы 0.20 см по изучаемым обработкам находилась в пределах от 456 КОЕ в 50 г почвы при вспашке на глубину 14.16 см до 413 КОЕ в 50 г почвы при нулевой обработке. Однако при поверхностной обработке отмечали снижение величины этого показателя до 274 шт. КОЕ в 50 г почвы. В почве залежи азотобактер отсутствовал.
Результаты анализа пула почвенных микроорганизмов свидетельствуют о том, что в почвенно-климатических условиях юго-востока ЦЧЗ минимализация обработки приводит к снижению биологической активности чернозема обыкновенного. При поверхностной и нулевой обработках почвы под ячмень общая численность микроорганизмов, по сравнению со вспашкой на 20.22 см, снижается на 11,8.12,0 %. В почве залежи отмечена наименьшая численность микроорганизмов - 31,1 млн КОЕ в 1 г абс. сух. почвы, или на 28,4 % ниже, чем при вспашке. Применение мелкой отвальной и безотвальной обработки на 14.16 см под ячмень не приводило к уменьшению биологической активности почвы, по сравнению со вспашкой на 20.22 см.
Обеспеченность почв элементами минерального питания - один из важнейших показателей плодородия и фактор, определяющий продуктивность возделываемых культур [8, 9].
Различные способы обработки почвы под ячмень оказывали неоднозначное влияние на средневеге-тационное содержание нитратного азота в почве (табл. 2). Максимальную в опыте величину этого показателя в среднем за вегетационный период в слоях 0.20 и 0.40 см на фоне естественного плодородия
почвы наблюдали при вспашке на 25.27 см (13,9 и 12,7 мг/кг соответственно), на фоне ^0Р60К60 - при вспашке на 20.22 см (17,9 и 15,8 мг/кг).
Уменьшение глубины отвальной обработки до 14.16 см и применение мелкой безотвальной, поверхностной и нулевой обработок почвы под ячмень приводило к достоверному снижению содержания нитратного азота в слое 0.20 см на фоне естественного плодородия почвы на 0,6.2,5 мг/кг, или на 4,4.18,2 %, при использовании удобрений - на 3,5.4,9 мг/кг почвы, или на 20.31 %. Аналогичная закономерность в обеспеченности почвы нитратным азотом отмечена и в слое 0.40 см. В почве залежи его содержание было почти в 1,5 раза меньше, чем в вариантах с обработками.
Наилучшую в опыте средневегетационную обеспеченность почвы подвижным фосфором на удобренном и неудобренном фонах в слое 0.20 см отмечали при мелкой безотвальной (126.144 мг/кг) и нулевой (150.153 мг/кг) обработках, по сравнению с поверхностной (112.122 мг/кг) и отвальными (109.137 мг/кг), а в слое 0.40 см - при нулевой обработке (125.126 мг/кг), по сравнению с другими изучаемыми вариантами (93.114 мг/кг). На залежи содержание подвижного фосфора было в 3 раза ниже, чем в обрабатываемой почве.
Обеспеченность почвы обменным калием в слоях 0.20 и 0.40 см на фоне естественного плодородия была существенно ниже при поверхностной и безотвальной обработках (соответственно по слоям 81.82 и 59.61 мг/кг), по сравнению с отвальными и нулевой обработками (86.96 и 65.70 мг/кг). При внесении удобрений эта закономерность сохранялась, но различия были менее значительными. На залежи содержание обменного калия было почти в 2 раза ниже, чем в обрабатываемой почве.
Наибольшую в опыте урожайность (2,45 т/га) в среднем по фонам удобренности наблюдали при вспашке на глубину 25.27 см (табл. 3). Применение безотвальной и поверхностной обработок почвы под ячмень привело к снижению сбора зерна культуры, по сравнению с контролем, на 0,14.0,24 т/га (5,8.18,5 %), нулевой - на 1,20 т/га (49,4 %).
Наибольшая в опыте урожайность ячменя на фоне внесения удобрений зафиксирована при вспашке на глубину 20.22 см при комбинированной системе обработки почвы в севообороте (3,25 т/га). В этом же варианте отмечена и наибольшая прибавка от внесения ^0Р60К60 (1,61 т/га).
Таблица 3. Урожайность ячменя при различных приемах основной обработки почвы (20182019 гг.), т/га*
Обработка почвы и глубина (фактор А)
Удобрение (фактор В)
0 N Р К 60 60 60
1,65 3,20
1,70 3,21
1,64 3,17
1,55 3,04
1,64 3,25
1,55 3,05
1,44 2,95
1,31 2,65
0,87 1,59
1,48 2,90
Средняя по фактору А (НСРо5 = _02)_
Ежегодная отвальная на 20.22 см (контроль) Ежегодная отвальная на 25.27 см Ежегодная отвальная на 14.16 см Ежегодная безотвальная на 14.16 см
Комбинированная в севообороте (под ячмень вспашка на 20. 22 см)
Отвальная разноглубинная в севообороте (под ячмень вспашка на 14.16 см)
Безотвальная разноглубинная в севообороте (под ячмень на 20.22 см)
Ежегодная поверхностная на 6.8 см Нулевая
Средняя по фактору В (НСР05= 0,13)_
2.43 2,45 2,40
2.29
2.44
2.30
2,19
1,98 1,23
*НСР для АВ - 0,29, для частных различий - 0,38
Таблица 4. Коэффициенты корреляции (г) между содержанием элементов минерального питания в корнеобитаемом слое в различные фазы развития и урожайностью ячменя
Фаза Слой почвы, см
развития 0.10 10.20 0.20 20.40 0.40
ячменя
Содержание нитратного азота (мг/кг)
Кущение 0,77 0,82 0,87 0,85 0,93
Колошение 0,51 0,67 0,68 0,54 0,67
Созревание 0,43 0,77 0,71 0,51 0,69
Содержание подвижного фосфора (мг/кг)
Кущение -0,21 -0,51 -0,36 -0,57 -0,62
Колошение -0,39 -0,70 -0,58 -0,70 -0,66
Созревание -0,43 -0,63 -0,57 -0,33 -0,54
Содержание обменного калия (мг/кг)
Кущение 0,05 0,03 -0,02 0,07 0,09
Колошение 0,05 0,28 0,18 0,37 0,33
Созревание 0,05 0,28 0,18 0,54 0,33
Статистическая обработка данных показала, что сбор зерна ячменя в наибольшей степени зависел от содержания нитратного азота в почве: коэффициент корреляции для слоя 0.40 см в период кущения -г=0,94, в период колошения - г=0,68, в период созревания - г=0,69, в том числе для слоя 10.20 см соответственно 0,81, 0,67 и 0,77 (табл. 4). С обеспеченностью почвы подвижным фосфором урожайность ячменя имела обратную среднюю зависимость по слою 0.20 см г= -0,36.-0,58, по слою 0.40 см - г= -0,66.-0,54.
Влияние обеспеченности почвы подвижным калием на урожайность ячменя в большинстве случаев
было слабым. Наибольшая зависимость сбора зерна культуры от обеспеченности почвы этим минеральным элементом (г=0,54) отмечена в конце вегетации по слою 20.40 см.
Выводы. В условиях юго-востока ЦЧР минима-лизация обработки не приводит к существенному ухудшению водно-физических свойств чернозема обыкновенного. Наиболее благоприятное течение микробиологических процессов при общей численности микроорганизмов 43,4.49,1 млн КОЕ в 1 г абс. сух. почвы и существенное увеличение в слое 0.20 см содержания нитратного азота до 13,1.13,9 мг/кг при выращивании ячменя отмечено на фоне отвальной обработки. Применение поверхностной и нулевой обработок под ячмень приводит к снижению биологической активности чернозема обыкновенного, а также обеспеченности нитратным азотом в слое 0.20 см без удобрений на 0,6.2,5 мг/кг (4,4.18,2 %), на фоне ^0Р60К60 - на 3,5.4,9 мг/кг (20.31 %), а также к дифференциации корнеобитаемого слоя почвы по содержанию подвижных форм элементов питания.
Наибольшая в опыте урожайность ячменя (3,25 т/га) и прибавка от внесения ^0Р60К60 (1,61 т/га) отмечены при вспашке на глубину 20.22 см в комбинированной системе обработки почвы в севообороте. Применение безотвальной, поверхностной и нулевой обработок почвы под ячмень привело к снижению сбора зерна культуры, по сравнению с контролем, соответственно на 0,14, 0,24 и 1,20 т/га (5,8, 18,5 и 49,4 %).
Литература.
1. Котлярова Е. Г., Лубенцов С. М. Экономическая и энергетическая эффективность возделывания гороха на зерно //Земледелие. 2013. № 8. С. 34-35.
2. Черкасов Г. Н., Пыхтин И. Г., Гостев А. В. Возможности применения нулевых и поверхностных способов основной обработки почвы в различных регионах // Земледелие. 2014. № 5. С. 13-16.
3. Гармашов В. М. Плодородие чернозема обыкновенного и урожайность культур зернопропашного севооборота при различных способах обработки почвы // Биологизация земледелия: перспективы и реальные возможности. Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2019. С. 282-294.
4. Продуктивность зерновых и зернобобовых культур при различных способах обработки почвы / Р. Л. Акчурин, И. О. Ченышев, Р. К. Нафиков и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 8. С. 14-17.
5. Оценка степени физической деградации и пригодности черноземов к минимализации основной обработки почвы / Т. А. Трофимова, С. И. Коржов, В. А. Гулевский и др.// Почвоведение. 2018. Т. 51. № 9. С. 1080-1085.
6. Королев В. А., ГромовикА. И., Боронтов О. К. Изменение основных показателей плодородия чернозема выщелоченного при разных способах основной обработки // Почвоведение. 2016. Т. 49. № 1. С. 95-101.
7. Турусов В. И., Гармашов В. М., Гармашова Л. В. Структура микробного ценоза агрогенных почв и естественных экосистем // Плодородие. 2011. № 1. С. 34-35.
8. Азот в черноземах при традиционной технологии обработки и прямом посеве (обзор)/А. А. Завалин, В. К. Дридигер, В. П. Белобров и др. // Почвоведение. 2018. Т. 51. № 12. С. 1506-1516.
9. Лукин С. В. Динамика агрохимических показателей плодородия пахотных почв юго-западной части ЦентральноЧерноземных областей России//Почвоведение. 2017. Т. 50. № 11. С. 1367-1376.
References
1. Kotlyarova EG, Lubentsov SM. [Economic and energy efficiency of cultivating pea for grain]. Zemledelie. 2013;(8):34-5. Russian.
2. Cherkasov GN, Pykhtin IG, Gostev AV. [Possibilities of applying zero and surface methods of primary tillage in various regions]. Zemledelie. 2014;(5):13-6. Russian.
3. GarmashovVM. Plodorodie chernozema obyknovennogo i urozhainost'kul'turzernopropashnogo sevooborota prirazlichnykh sposobakh obrabotki pochvy [Fertility of ordinary chernozem and crop yields in the grain-row crop rotation under various tillage methods]. In: Biologizatsiya zemledeliya: perspektivy i real'nye vozmozhnosti [Agriculture biologization: prospects and real opportunities]. Voronezh (Russia): Voronezhskii GAU; 2019. p. 282-94. Russian.
4. Akchurin RL, Chenyshev IO, Nafikov RK, et al. [Effect of various tillage methods on productivity of grain and leguminous crops]. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2019;33(8):14-7. Russian.
5. Trofimova TA, Korzhov SI, Gulevskii VA, et al. [Assessment of the degree of physical degradation and the suitability of chernozems to minimize primary tillage]. Pochvovedenie. 2018;51(9):1080-5. Russian.
6. Korolev VA, Gromovik AI, Borontov OK. [Changes in the main indicators of the fertility of leached chernozem with different methods of primary processing]. Pochvovedenie. 2016;49(1):95-101. Russian.
7. Turusov VI, Garmashov vM, Garmashova LV. [The structure of microbial cenosis of agrogenic soils and natural ecosystems]. Plodorodie. 2011;(1):34-5. Russian.
8. Zavalin AA, Dridiger VK, Belobrov VP, et al. [Nitrogen in chernozems with traditional processing technology and direct sowing (review)]. Pochvovedenie. 2018;51(12):1506-16. Russian.
9. Lukin SV. [Dynamics of agrochemical indicators of arable soil fertility in the south-western part of the Central Chernozem regions of Russia]. Pochvovedenie. 2017;50(11):1367-76. Russian.
