CC BY
13
ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА СОДЕРЖАНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО АЗОТА ПОД КУЛЬТУРАМИ СЕВООБОРОТА
1 2 © Постников П.А. , Васина О.В.
1Кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
ФГБНУ «Уральский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»; младший научный сотрудник ФГБНУ «Уральский научно-исследовательский институт
сельского хозяйства»
Аннотация
В стационарном опыте на серой лесной тяжелосуглинистой почве Среднего Урала изучена возможность минимализации основной обработки почвы. Использование сидератов и соломы в севообороте в качестве удобрения способствовало разуплотнению почвы в слое 0-20 см, плотность почвы перед посевом культур составила 1,00-1,12 г/см . Обогащение почвы легкоусвояемым азотом при запашке рапса в паровом поле снизило отрицательный момент минимализации обработки почвы, а именно, в обеспечении растений минеральным азотом в течение всей вегетации. Наибольшее количество минеральных форм азота (N-NO3 + N-NH4) в слое 0-20 см в весенний период обнаружено под пшеницей и овсом.
Ключевые слова: обработка почвы, севооборот, плотность, минеральный азот, урожайность.
Keywords: soil tillage, crop rotation, density, mineral nitrogen, productivity.
Переход на ресурсосберегающие технологии обработки почвы обусловлен резким удорожанием материально-технических средств, выпускаемых промышленностью, а также высокими ценами на ГСМ. Снижение затрат при возделывании зерновых культур достигается заменой отвальной вспашки на безотвальное рыхление, сокращением или совмещением операций при весенней обработке. В сельском хозяйстве Среднего Урала в основном применяют осеннюю безотвальную обработку почвы дискаторами, тяжелыми культиваторами, а весной комбинированные агрегаты при посеве [1,103; 2, 13; 3,274].
Выбор способа основной обработки во многом определяется механическим составом почвы, ее агрофизическими свойствами, состоянием почвы после уборки предшествующей культуры. Обобщение результатов других научных учреждений свидетельствует, что на черноземах и темно-серых лесных почвах возможна поверхностная и нулевая обработка, особенно, в регионах с недостаточным количеством осадков, а на серых лесных и дерново-подзолистых - глубокая отвальная или безотвальная обработки почвы [4,28; 5,13; 6,274; 7, 26].
При внедрении минимальных обработок возникают отрицательные моменты, главным образом, недостаток минерального азота в начале вегетации и увеличение засоренности посевов. Это требует внедрения элементов биологизации в севооборотах и применения средств защиты растений [8,49; 9,66; 10,319].
Цель исследований - изучить влияние способов основной обработки на содержание минерального азота в серой лесной почве.
Материалы и методы. Исследования проводились с 2011 г. на серой лесной тяжелосуглинистой почве в зернопаросидеральном севообороте: сидеральный пар (рапс), пшеница, овес, горох, ячмень. Серая лесная почва в опыте характеризуется следующими показателями: гумус - 4,92 %, рН -5,0, содержание подвижного фосфора - 184 мг/кг и обменного калия - 102 мг/кг, гидролитическая кислотность - 4,56, сумма поглощенных оснований - 23,1 мг. - экв. на 100 г почвы.
© Постников П.А., Васина О.В., 2016 г.
Основная обработка в стационарном полевом севообороте проводилась по следующей схеме: 1. Отвальная вспашка ежегодно ПН-3-35 (контроль) -В5 (сокращенное название варианта, аналогично в таблицах); 2. Отвальная вспашка 2 раза за ротацию + безотвальная обработка культиватором ТерраМикс 300 под овес и ячмень (глубина 15-16 см) - В2+К3; 3. Отвальная вспашка 2 раза за ротацию + поверхностная обработка дискатором БДМ под овес и ячмень (8-10 см) - В2+Д3; 4. Вспашка 1 раз за ротацию + безотвальная обработка культиватором ТерраМикс 300 под горох + поверхностная обработка дискатором БДМ под овес и ячмень - В1+Д2+К2; 5. Отвальная вспашка 1 раз за ротацию + поверхностная обработка дискатором БДМ под овес, горох, ячмень - В1+Д4; 6. Отвальная вспашка 1 раз за ротацию + безотвальная обработка культиватором ТерраМикс 300 под горох, под овес, ячмень осенние обработки не проводились - В1+К1+б/о3.
В сидеральном пару с осени отвальная вспашка была проведена в контроле, в других вариантах - минимальная обработка, согласно схемы опыта. Перед посевом сидеральной культуры (вторая декада июня) обработка почвы осуществлялась по типу полупара во всех изучаемых вариантах. В паровом поле было запахано 17-19 т/га зеленой массы крестоцветной культуры.
В течение ротации севооборота при проведении комбинированных обработок почвы вспашка во всех экспериментальных вариантах проводилась под пшеницу (запашка рапса на сидерат), вторую отвальную обработку почвы при двукратном ее проведении за ротацию осуществляли под горох.
Весной на всех фонах основной обработки выполняли закрытие влаги, культивацию. Посев пшеницы, овса, гороха и ячменя проводили сеялкой СЗП-3,6 поперек вариантов с основной обработкой почвы.
Под сельскохозяйственные культуры сложные удобрения вносили из расчета в среднем на 1 га севооборотной площади в дозе К30Р30К30. В 2012 г. высевали яровую пшеницу Красноуфимская 100, в 2013 г. - овес Стайер, в 2014 г. - горох Красноус, в 2015 г. -ячмень Сонет. Для защиты растений на всех вариантах с обработкой почвы осуществлялось протравливание семян зерновых культур фунгицидом виал ТТ, горох - ТМТД. По вегетирующим растениям была проведена обработка гербицидом агритокс, посевы гороха обрабатывали препаратом для сои. Измельченная солома зерновых и зернобобовых культур использовалась на удобрение, в среднем на 1 га севооборотной площади было внесено около 2,7-3,0 т побочной продукции.
Результаты исследований и обсуждение. Под культурами зернопаросидерального севооборота в весенний период отмечено уплотнение почвы в слое 10-20 см, особенно в вариантах с применением поверхностной обработки на глубину 8-10 см (таблица 1). В то же время в послеуборочный период использование комбинированных обработок не вызвало уплотнения по сравнению с отвальной вспашкой, за исключением варианта, где в отдельные годы осенняя обработка не применялась.
Таблица 1
Плотность почвы под культурами зернопаросидерального севооборота, г/см (2011-2015
гг.)
Слой почвы, см Способ обработки почвы
В5 В2+ К3 В2+Д3 В1+Д2+К2 В1+Д4 В1+К1+б/о3
В период посева
0-10 0,97 0,99 1,01 1,02 1,07 1,04
10-20 1,02 1,14 1,10 1,13 1,18 1,12
0-20 1,00 1,07 1,05 1,08 1,12 1,08
После уборки
0-10 1,22 1,19 1,18 1,19 1,17 1,25
10-20 1,20 1,17 1,20 1,18 1,21 1,27
0-20 1,21 1,18 1,19 1,18 1,19 1,26
Уплотнение почвы к уборке по сравнению с весенним периодом выявлено как в верхнем слое, так и в нижнем. Наибольшая разница в показателе отмечена в слое 0-10, колебалась в пределах от 0,10 до 0,25 г/см3. В слое почвы 10-20см различия по плотности были менее значительны, за исключением вариантов с ежегодной вспашкой и отсутствия обработки почвы в осенний период. В среднем за ротацию значительной разницы в плотности почвы между ресурсосберегающими обработками в конце вегетации не отмечено. Несмотря на уплотнение почвы под действием выпавших осадков, плотность почвы в слое 0-20 см по всем системам обработки не превышала интервалы оптимальных значений для серой лесной почвы, за исключением варианта, где в отдельные годы обработка почвы осенью не проводилась.
Наибольшее количество минерального азота под культурами зернопаросидерального севооборота обнаружено при традиционной вспашке и комбинированной обработке с использованием тяжелого культиватора ТерраМикс. При применении поверхностных обработок или при их отсутствии с осени содержание доступного азота было меньше на 1,43,6 мг по сравнению с контрольным вариантом (таблица 2).
Таблица 2
Содержание нитратного азота в зависимости от способов обработки почвы перед посевом, мг/кг (зернопаросидеральный севооборот, 2011-2015 гг.)
Слой Способ обработки почвы
почвы, см
В5 В2+ К3 В2+Д3 В1+Д2+К2 В1+Д4 В1+К1+б/о3
0-10 5,06 5,24 4,92 4,62 3,87 3,29
10-20 4,74 5,28 3,37 5,30 2,97 2,84
20-30 3,00 3,76 2,90 3,8 2,92 2,29
30-40 2,26 2,15 1,90 2,30 1,84 1,67
40-50 1,62 2,51 1,59 1,94 1,70 1,36
0-20 9,80 10,5 8,39 9,92 6,84 6,13
0-50 16,7 18,9 14,8 17,9 13,3 11,4
Наблюдения за доступностью минеральных форм азота в серой лесной почве показали, что в первые два года после парового поля, при запашке рапса на сидерат, в большинстве вариантов заметных различий в содержании доступного азота в фазе полных всходов не отмечено. Наименьшее количество нитратного и аммиачного азота обнаружено в 2014 г., что связано со снижением последействия сидерального пара (третья культура) и неблагоприятными гидротермическими условиями для процесса нитрификации. В фазе полных всходов ячменя выявлена тенденция снижения доступности минерального азота при комбинированных обработках на 1,6-8,8 мг по отношению к ежегодной отвальной вспашке. В среднем за 4 года обеспеченность доступным азотом в слое 0-20 см была несколько ниже в вариантах с применением поверхностных обработок почвы. По мнению некоторых авторов [7,26; 8,49], при неглубоких обработках или полном ее отсутствии процесс минерализации почвенного азота несколько заторможен в первой половине вегетационного периода. Однако в середине лета накопление минерального азота практически выравнивалось
Под культурами зернопаросидерального севооборота в процессе их вегетации, благодаря запашке рапса на удобрение, нивелируется отрицательный момент безотвальных обработок, а именно, снижение доступности минерального азота для зерновых культур. В среднем за ротацию суммарное содержание доступного азота в слое 0-30 см варьировало на уровне 41-47 мг/кг (таблица 3). При этом доступность азота при использовании приемов биологизации (запашка рапса, наличие гороха) практически не снижалась при использовании безотвальных обработок по отношению к отвальной вспашке.
Таблица 3
Влияние способов основной обработки почвы на содержание минеральных форм азота под культурами зернопаросидерального севооборота, мг/кг, 2011-2015
гг.
Дата определения Глубина замеров, см Способ обработки почвы
В5 В2+ К3 В2+Д3 В1+Д2+ К2 В1+Д4 В1+К1+ б/о3
Май 0-10 18,3 20,0 19,5 22,0 16,6 20,9
10-20 15,2 12,3 14,6 13,4 11,9 13,8
20-30 11,1 11,8 13,1 11,6 12,6 11,5
0-20 33,5 32,3 34,1 35,4 28,6 34,7
0-30 44,6 44,1 47,2 47,0 41,2 46,2
Июнь 0-10 7,34 5,86 8,98 7,72 7,88 6,13
10-20 5,83 5,23 4,91 5,13 5,31 5,89
20-30 4,19 5,17 5,69 5,54 6,10 5,47
0-20 13,2 11,1 13,9 12,8 13,2 12,0
0-30 17,4 16,3 19,6 18,3 19,3 17,5
Июль 0-10 6,93 6,74 6,88 6,05 6,61 7,32
10-20 6,66 6,94 6,02 6,33 6,79 7,34
20-30 6,10 6,75 5,21 5,52 5,23 5,77
0-20 13,6 13,7 12,9 12,4 13,4 14,6
0-30 19,7 20,4 18,1 17,9 18,6 20,4
В процессе вегетации растений по мере потребления минерального азота и ухудшения условий для минерализации органического вещества количество его в слое 0-20 см уменьшалось, минимум отмечен в фазу колошения зерновых культур и образования бобиков у гороха. Различия между способами обработки почвы практически исчезают.
Использование зеленого удобрения в паровом поле оказало благоприятное воздействие на продуктивность зерновых культур в первые два года действия. Установлено, что после запашки зеленой массы рапса на сидеральное удобрение урожайность пшеницы в 2012 г. мало зависела от способов основной обработки, проведенных в предыдущие годы исследований, сбор зерна варьировал в пределах от 3,21 до 3,59 т/га. Достоверных различий между вариантами не выявлено. Применение зеленых удобрений в севообороте позволяло нивелировать отрицательные моменты минимализации почвы, в первую очередь, недостаток минерального азота в первой половине вегетации растений.
На второй культуре (овес) после сидерального пара выявлены подобные же закономерности. Урожайность овса в зависимости от способа основной обработки находилась в пределах 3,05-3,21 т/га.
На третий год действия зеленых удобрений нивелирующее последействие их затухало, т.к. по сравнению с отвальной вспашкой обнаружено снижение урожайности гороха на 0,17-0,38 т/га в вариантах, где применялась поверхностная обработка почвы дискатором БДМ. На пятой культуре (ячмень), уменьшение сбора зерна в вариантах с ресурсосберегающей обработкой составило 0,26-0,49 т/га. При этом наименьшая урожайность получена при применении безотвальной обработки почвы дискатором БДМ-4,0 или при полном ее отсутствии в осенний период.
В среднем за 5 лет исследований, благодаря положительному воздействию органических удобрений (сидераты и солома), заметных различий в среднегодовой урожайности зерновых и зернобобовых культур по вариантам основной обработки почвы, где вспашка применялась 2 раза за ротацию, не выявлено. Это свидетельствует о том, что при соблюдении агротехники возделывания зерновых культур на окультуренных почвах возможна замена традиционной ежегодной отвальной вспашки безотвальной обработкой тяжелыми культиваторами типа ТерраМикс или дискаторами БДМ на 1 раз в 2-3 года.
При использовании вспашки один раз за ротацию среднегодовой недобор зерна в среднем за ротацию достиг 0,13-0,23 т/га, т.е. экономия затрат при минимализации обработки не всегда может окупиться прибавками урожая, в особенности при нарушении технологии возделывания зерновых культур.
Выводы. Применение сидератов и соломы в севообороте способствовало разуплотнению серой лесной тяжелосуглинистой почвы. Под пшеницей и овсом заметных различий по плотности почвы по вариантам комбинированной обработки не установлено. Сильное уплотнение пахотного горизонта отмечено под последней культурой (ячмень) в избыточно увлажненных условиях при применении вспашки 1 раз за ротацию.
В обеспечении культур минеральным азотом положительное действие зеленого удобрения проявлялось в течение двух лет. В зернопаросидеральном севообороте ухудшение пищевого режима выявлено на третий и четвертый годы действия сидератов при поверхностной обработке почвы.
Замена ежегодной отвальной вспашки на 1 раз в 2-3 года ресурсосберегающими приемами обработки почвы не снижала урожайности культур севооборота. При применении в системе основной обработки почвы отвальной вспашки 1 раз за ротацию зернопаросидерального севооборота на третьей (горох) и четвертой (ячмень) культурах после пара отмечено снижение сбора зерна на 0,17-0,49 т/га по сравнению с традиционной обработкой плугом.
Литература
1. Адаптивное земледелие на Среднем Урале: состояние, проблемы и пути их решения / П.А. Постников, Л.П. Огородников, Т.В. Павленкова ...[и др.] // Под общей ред. д. с.-х. наук Н.Н. Зезина, д. с.-х. наук, член-корреспондента РАСХН А.Н. Семина. - Екатеринбург, 2010. - 338 с.
2. Руководство по проведению полевых работ в сельскохозяйственных предприятиях Свердловской области в 2013 году / Н.Н. Зезин, А.П. Колотов, П.А. Постников .[и др.]. -Екатеринбург, 2015. - 56 с.
3. На пути к бесплужному земледелию / С.Д. Гилев, Н.Н. Зезин, П.А. Постников ... [и др.]. -Курган: ООО «Куртамышская типография, 2015. - 312 с.
4. Мингалев С.К. Ресурсосберегающие технологии обработки почвы в системах земледелия Среднего Урала. - Екатеринбург, 2004. - 322 с.
5. Кирюшин В.И. Минимализация обработки почвы: перспективы и противоречия // Земледелие. -2006. - № 5. С. 12-14.
6. Гуреев И.И. Минимизация обработки почвы и уровень ее допустимости // Земледелие. - 2007. -№ 4. - С.25-28.
7. Шарков И.Н. Минимализация обработки и ее влияние на плодородие почвы // Земледелие. -2009. - № 3. - С.24-27.
8. Данилов А.Н., Летучий А.В., Шагиев Б.З. Влияние удобрений и обработки почвы на элементы ее плодородия и урожайность яровой пшеницы на черноземах Поволжья // Нива Поволжья. - 2015.
- № 3 (36). -С.46-53.
9. Пегова Н.А. Влияние пара, биоресурсов и системы обработки почвы на показатели плодородия пахотного слоя // Вестник Ижевской ГСХА. - 2015. № 4 (45). - С.64-70.
10. Постников П.А., Пономарев А.Б., Попова В.В., Васина О.В. Влияние способов обработки почвы на урожайность зерновых культур и продуктивность севооборота // АПК России. - 2016. - Т.23.
- № 2. - С.315-320.
