CC BY
16
СЫ: 10.24412/0044-3913-2023-2-12-18 УДК 631.51
Влияние способов основной обработки почвы и удобрений на агрохимические свойства почвы и урожай зерна ярового ячменя
Belgorod Federal Agrarian Scientific Center of the RAS, ul. Oktyabr'skaya, 58, Belgorod, 308001, Russian Federation
Abstract. There is an opinion about the insignificant effect of potassium on the growth of crop productivity, in comparison with phosphorus and nitrogen. However, when perennial grasses and other fodder and industrial crops that take large amounts of potassium out of the soil are cultivated in crop rotation, its deficiency occurs quite quickly. The study was carried out to determine the effect of various methods of basic cultivation, crop rotations and fertilizers on the content of mobile potassium in the soil. The work was carried out in 20172021 during a field experiment located in the southwestern part of the Central Black Earth region on typical chernozem. We studied the influence of the following factors: methods of basic tillage - mouldboard ploughing, non-mouldboard and minimum tillage; crop rotation - grain-grass row, grain row, grain fallow; the use of mineral and organic fertilizers in various doses and combinations. The application of mineral fertilizers had the greatest impact on the content of potassium in the soil. Depending on the crop rotation, their use increased the value of this indicator in the arable layer, in comparison with the variant without fertilizers, by 18.3-41.0 mg/kg. Among the methods of tillage, ploughing contributed to the greatest accumulation of mobile potassium in the upper soil layer, after which its content was 1.5-2.0 times higher than with non-mouldboard and minimal tillage. The increase in the content of mobile potassium in the grain-row crop rotation, in comparison with the grain-grass-row and grain-fallow crop rotation, had the character of a trend and was most noticeable with the joint application of organic and mineral fertilizers in doses of 16 t/ha of the crop rotation area of manure and one or two doses of mineral fertilizers: 183.2-195.8 mg/kg versus 146.2-158.0 and 143.8-147.7mg/kg of soil, respectively. Without fertilizers, the content of mobile potassium in the sub-arable soil layer (30-50 cm) decreased by 15-25 mg/ kg compared to the arable layer, depending on the crop rotation and the method of tillage; when using fertilizers, the difference increased to 77 mg/kg of soil.
Keywords: typical chernozem; mobile potassium; ploughing; non-mouldboard and minimal tillage; crop rotation; organic fertilizers; mineral fertilizers.
Author Details: S. I. Tyutyunov, member of the RAS, director; E. V. Navolneva, Cand. Sc. (Agr.), research fellow (e-mail: Naveka-vika@gmail.com); V. V. Navalnev, Cand. Sc. (Agr.), deputy director; I. V. Logvinov, co junior research fellow; A. I. Litvinov, junior
research fellow. N For citation: Tyutyunov SI, Navolneva N EV, Navalnev VV, et al. [Influence of the Z main factors of the soil fertility reproduction ® system on the content of mobile potassium q in typical chernozem of the south-western part of the Central Chernozem Region] ® Zemledelie. 2023;(2):8-12. Russian. doi: | 10.24412/0044-3913-2023-2-8-12.
A.В. ДЕДОВ1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (e-mail: dedov050@mail.ru)
B.А. ШЕВЧЕНКО2, аспирант воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I, ул. Мичурина, 1, Воронеж, 394087, Российская Федерация
2Воронежский федеральный аграрный научный центр имени В.В. Докучаева, кв-л 5-й, 81, п. 2-го участка института им. Докучаева, Таловский р-н, Воронежская обл., 397463, Российская Федерация
Исследования с целью изучения влияния систем основной обработки почвы и удобрений на содержание в почве азота, фосфора, калия и урожайность ярового ячменя проводили в 2011-2014 гг. на черноземе обыкновенном в Воронежской области. В стационарном опыте сравнивали отвальную (контроль), безотвальную, поверхностную, нулевую системы обработки на трех фонах удобрения: без удобрений (контроль, 0); 10 кг д.в. N на 1 т соломы (N); 10 кг д.в. N на 1 тсоломы + 80 г/га Стернифаг (N + С). Годы проведения исследований характеризовались как засушливые (ГТК0,4...0,7). Лучшие условия для накопления нитратного азота отмечены в контроле. Применение безотвальной, поверхностной, нулевой обработок приводило к ухудшению обеспеченности чернозема обыкновенного этим элементом. Накопление подвижных фосфатов в почве во все фазы роста и развития ячменя было оптимальным при нулевой обработке и внесении азотных удобрений: в слое 0.20 см - 14,8.15,2 мг/кг; 20.40 см - 12,8.13,0 мг/кг. Большее содержание подвижного калия в почве во все фазы роста и развития ячменя отмечали в контроле и при безотвальной обработке на фоне внесения азотных удобрений, в слое 0.20 см оно варьировало от 138 до 135 мг/кг; 20.40 см - от 85 до 81 мг/кг. За годы исследований средняя урожайность при вспашке составила 36,8 ц/га. Отмечено достоверное ее снижение на фоне безотвального рыхления на 0,8 ц/га, при нулевой обработке - на 1,0 ц/га. Дополнительное внесение на фоне минеральных удобрений Стернифага достоверно снижало сбор зерна во всех вариантах основной обработки почвы на 0,9.1,6 ц/га, по сравнению с контролем. Поэтому в засушливых условиях исполь-
зование Стернифага не целесообразно. Наибольший в опыте коэффициент энергетической эффективности (3,39) отмечен при нулевой обработке почвы на фоне внесения минеральных удобрений.
Ключевые слова: яровой ячмень, основная обработка почвы, азот, фосфор, калий, урожайность, удобрения.
Для цитирования: Дедов А.В., Шевченко В.А. Влияние способов основной обработки почвы, удобрений на агрохимические свойства почвы и урожай зерна ярового ячменя//Земледелие. 2023. №2. С.12-18. doi: 10.24412/0044-3913-20232-12-18.
Содержание в почве доступных растениям питательных веществ -важное условие, определяющее размеры урожая. Основными элементами питания, необходимыми для жизни растений, служат азот, фосфор и калий. Валовое содержание азота в метровом слое различных почв варьирует от 6,6 до 35,8 т/га, фосфора - от 6,5 до 39,0 т/га, калия - от 130 до 260 т/га, но большая часть этих элементов либо малодоступна, либо недоступна растениям [1, 2]. Обработка почвы способствует увеличению доступности питательных веществ. Однако существует мнение, что содержание азота мало зависит от способа обработки, а обеспеченность растений фосфором и калием при плоскорезном рыхлении выше, чем при вспашке [2, 3, 4]. По мнению других авторов, содержание азота уменьшается при бесплужной обработке, по сравнению со вспашкой [5].
Цель исследования - разработать наиболее эффективные способы основной обработки почвы с использованием удобрений при выращивании ярового ячменя.
Работу проводили в 2011-2014 гг в полевом опыте на базе сельхозпредприятия ЗАО «Павловская Нива», расположенного в центре южной части Воронежской области. Опыт закладывали в трехкратной повторности, размещение делянок - систематическое, размер делянки - 84^120=10080 м2, учетной - 6* 100=600 м2. Объект исследований - чернозем обыкновенный среднегумусный, средне-мощный, тяжелосуглинистый со
следующей агрохимической характеристикой слоя 0...30 см: содержание гумуса (по Тюрину) - 6,0 %; подвижного фосфора и калия (по Чирикову) - соответственно 81 и 169 мг/кг почвы; рНКС| - 6,6; гидролитическая кислотность - 1 мг-экв/100 г почвы; сумма обменных оснований Са - 28,8 мг-экв/100 г почвы, Мд -2,8 мг-экв./100 г почвы.
Схема опыта предусматривала изучение следующих вариантов:
способ основной обработки почвы (фактор А) - вспашка на глубину 20.22 см (контроль), безотвальная обработка почвы на 20.22 см, поверхностная обработка (дисковое лущение) на 8.10 см, нулевая обработка (прямой посев);
удобрения (фактор В) - без удобрений (0), внесение 10 кг д. в. N на 1 т соломы внесение 10 кг д. в. N на 1 т соломы + 80 г/га Стернифаг СП ^ + С);
слой почвы (фактор С) - 0.20 см, 0.50 см, 0.100 см.
Стернифаг, СП - современный эффективный почвенный биологический фунгицид на основе микроскопического гриба Trichoderma harzianum, разработанный с целью ускорения разложения стерни и соломы злаковых, сои, кукурузы, подсолнечника, а также подавления фитопатогенов на растительных остатках и в почве.
Технологию возделывания ячменя сорта Вакула, за исключением изучаемых факторов, применяли общепринятую для региона. Схема севооборота: У горох, У соя - озимая пшеница - У кукуруза на зерно, У подсолнечник - ячмень. Предшественник ячменя - кукуруза на зерно. Удобрения (аммиачная селитра) вносили сразу после уборки предшественника.
Годы исследований по гидротермическим условиям (табл. 1) были засушливыми (ГТК<1,0).
Во всех вариантах опыта исследования проводили в динамике в три срока (посев, колошение, уборка), согласно общепринятым методикам с определением следующих параметров:
содержание нитратного азота -спектрофотометрическим методом; подвижного фосфора (Р2О5) и калия (К2О) - по Чирикову (ГОСТ 26204-91) в слоях почвы 0.10 см, 10.20 см, 20.40 см;
влажности почвы - термостатно-весовым методом (ГОСТ 5180-84) с отбором образцов почвы послойно (через 10 см) до глубины 100 см в трех точках делянки.
Учет урожайности осуществляли поделяночно методом сплошного обмолота с последующим приведением к стандартной влажности и 100 %-ной чистоте. Экспериментальные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа с использованием типовых программ для ПК (Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.). Расчет энергетической эффективности проводили согласно методическим указаниям, разработанным на кафедре земледелия Воронежского ГАУ (Зезюков Н.И., Придворев Н.И., Дедов А.В. Методические указания по расчету энергетической эффективности агротехнологий с использованием ПЭВМ. Воронеж: ВГАУ, 1993. 45 с.)
Запасы доступной влаги в фазе колошения при отвальной вспашке в слое почвы 0.20 см в 2011 г. и 2012 г. были удовлетворительными - соответственно 33,1 мм и 25,8 мм (табл. 2), а в 2013 и 2014 гг. - плохими
(3,2 и 5,1 мм). Это связано с неравномерным выпадением осадков и в критические фазы (кущение - колошение) растения ощущали недостаток влаги. Ее дефицит в начальные фазы роста приводил к слабому кущению, недостаточному развитию вторичной корневой системы и зачаточного колоса. При использовании безотвальной, поверхностной и нулевой обработок почвы картина по годам была аналогичной. В слое почвы 0.50 см изменение запасов влаги по годам исследований носило такой же характер. Запасы доступной влаги в контроле в слое почвы 0.100 см были удовлетворительными во все годы исследований на всех фонах питания и основной обработки почвы. Дополнительное внесение минеральных удобрений отдельно и совместно со Стернифагом не оказало существенного влияния на накопление и сохранение почвенной влаги.
Нитраты - подвижная форма азота почвы, конечный продукт минерализации органического азотсодержащего вещества. Содержание нитратного азота в почве зависит от влажности, температуры, реакции почвенного раствора, ее плотности и аэрации. Различные способы основной обработки изменяют эти условия, оказывающие влияние на биологическую активность почвы, процессы синтеза элементов минерального питания и их распределения в корнеобитаемом слое [2, 5].
В контроле (вспашка без удобрений) в период кущения ячменя в слое почвы 0.20 см содержание нитратов соответствовало средней степени обеспеченности - 16,8 мг/кг абс. сух. почвы (табл. 3), в слое 20. 40 см - низкой (10,2 мг/кг). Уменьшение содержания нитратных форм азо-
1. Метеорологические условия в 2011-2014 гг. (по данным АГМС Павловска)
Годы В предыдущем году В текущем году Сумма за
X XI XII I 1 II 1 III 1 IV 1 V VI VII VIII IX X-III М-К | с -х. год
Осадки
Средняя
многолетняя
норма 19,7 39,8 37,0 49,8 32,9 37,8 37,0 41,0 66,0 58,0 21,0 29,0 217,0 252,0 469,0
2011 67,0 69,1 57,3 63,4 33,7 10,1 20,1 39,0 25,2 36,3 57,9 18,7 300,6 197,2 497,8
2012 61,2 20,7 46,1 40,5 60,3 42,0 15,8 23,0 2,3 38,0 45,8 25,1 270,8 150,0 420,8
2013 78,2 18,9 38,6 63,0 15,0 48,0 5,1 25,0 7,6 0 48,0 101,1 261,7 186,8 448,5
2014 68,0 12,0 19,0 53,6 19,8 32,5 35,9 24,6 93,8 20,0 34,5 30,0 204,9 198,8 443,7
Температура
Средняя
многолетняя
норма 7,1 -0,5 3,8 5,5 3,6 1,5 8,3 15,4 19,2 20,5 23,6 16,6 2,4 17,3 8,8
2011 5,3 0,9 1,6 9,7 3,7 7,6 7,7 16,8 20,2 23,8 20,6 14,8 3,0 17,3 8,4
2012 7,4 1,3 0,5 6,8 12,6 2,4 13,5 19,1 21,4 22,7 21,9 15,2 15,2 19,0 8,2
2013 10,4 2,8 5,3 4,6 3,1 1,4 10,9 20,1 21,2 21,2 21,4 12,4 1,2 17,9 8,8
2014 7,4 4,9 2,1 12,3 3,1 3,6 9,6 19,2 19,3 22,6 22,3 15,0 1,6 18,0 8,9
ГТК
2011 - - - - - - - 0,8 0,4 0,5 0,9 0,4 - - 0,6
2012 - - - - - - 0,4 0,4 0,1 0,5 0,7 0,5 - - 0,4
2013 - - - - - - 0,3 0,4 0,1 0,0 0,7 2,7 - - 0,7
2014 - - - - - - - 0,4 1,6 0,5 0,5 0,7 - - 0,7
(О Ф
Ш, ь
Ф
д
ф
ь
Ф
М 2 О м и
та вниз по профилю почвы наблюдали во всех вариантах. Это связано с большим содержанием влаги в слое 0... 20 см в период отбора образцов (конец мая). Влажная прохладная погода способствует большему накоплению нитратов, по сравнению с жаркой и сухой. Внесение азотных удобрений существенно повышало величину этого показателя (на 39 % - до высокой обеспеченности) в слое 0. 20 см до максимального в опыте уровня (23,4 мг/кг почвы) и в слое 20.40 см на 1,9 мг/кг (на 11 %). Внесение на этом фоне Стернифага достоверно уменьшало содержание нитратного азота, по сравнению с контролем, на 17 и 11 % по слоям почвы соответственно.
Безотвальная обработка почвы снижала содержание нитратного азота в верхнем слое на 22 %, в сравнении со вспашкой. Применение азотных удобрений повышало величину показателя в слое 0. 20 см - на 4 %, в слое 20.40 см - на 24 % соответственно слоям в контроле. Поверхностная обработка уменьшала содержание нитратного азота по слоям соответственно на 39 и 2 %, нулевая - на 31 % и 12 %. Применение Стернифага снижало содержание нитратного азота в слое 0.20 см по 2. Содержание доступной
всем изучаемым способам основной обработкам почвы.
В фазе колошения ячменя большее количество нитратного азота в пахотном и подпахотном слое отмечено при вспашке - 13,5 и 6,2 мг/кг абс. сухой почвы. Применение безотвальной, поверхностной и нулевой основной обработки почвы снижало величину этого показателя в слое 0.20 см на 11.36 %, а в слое 20. 40 см - на 4.13 %.
Обычно в период колошение - созревание, когда интенсивное потребление питательных веществ растениями прекращается, запасы нитратного азота в почве увеличиваются благодаря текущей нитрификации [6]. В конце вегетации, в период созревания ячменя наибольшее в опыте содержание нитратного азота наблюдали в контрольном варианте в верхнем слое почвы - 13,1 мг/кг в нижнем оно было на 24 % меньше (10,0 мг/кг почвы). Снижение количества азота к уборке культуры во всех вариантах опыта до 5.8 мг/кг почвы, на наш взгляд, стало результатом выноса этого элемента отрастающим подгоном ячменя.
Динамика обеспечения почвы нитратным азотом в период вегетации
вий. Весной в начале вегетационного периода при достаточной влажности почвы по мере повышения температуры активизируются почвенные микроорганизмы, способствуя нарастанию интенсивности процессов нитрификации, что обеспечивало к началу лета большее количество нитратного азота в почве. По мере снижения влажности почвы и увеличения потребления азота растениями,его содержание в почве снижалось. Лучшие условия для накопления нитратного азота складывались при отвальной вспашке на глубину 20.22 см. Применение безотвальной, поверхностной, нулевой обработок приводило к ухудшению обеспеченности чернозема обыкновенного нитратными формами азота. Это подтверждается результатами исследований многих ученых [1, 7].
Одним из главных элементов питания растений, наряду с азотом, служит фосфор. Он участвует в важнейших физиолого-биохимических процессах, протекающих в растительном организме. В фазе кущения ячменя без применения удобрений больше содержание подвижного фосфора отмечали при поверхностной обработке и вспашке: в верхнем 0.20 см слое - от 93 до 102 мг/кг, в
зависела от гидротермических усл-влаги под ячменем в зависимости от способа основной обработки и удобрений в фазе колошения, мм
Вариант обработки (фактор А) Слой почвы,см (фактор С) Удобрение (фактор В) 2011 г. 2012 г 2013 г. 2014 г
Вспашка 0.20 О 33,1 25,8 3,2 5,1
(контроль) 0...50 74,3 72,0 30,0 33,0
0...100 1 37,3 137,5 93,5 95,1
0...20 N 30,0 24,3 6,6 5,4
0...50 75,2 67,9 28,6 25,6
0...100 133,2 130,1 95,0 98,0
0...20 N+0 32,0 25,8 6,6 7,2
0...50 74,2 69,9 29,6 29,0
0...100 135,2 130,1 95,0 96,0
Безотвальная 0...20 О 33,2 23,0 5,8 7,3
0...50 83,0 61,8 28,6 30,1
0...100 131,9 129,1, 96,1 92,5
0...20 N 33,1 26,2 6,5 6,8
0...50 88,3 60,1 33,5 31,2
0...100 136,4 140,1 102,4 105,0
0...20 N+0 35,1 25,2 7,5 6,5
0...50 86,3 61,7 34,8 32,8
0...100 137,4 142,1 104,4 101,2
Поверхностная 0...20 0...50 О 30,8 63,6 24.3 69.4 7,7 30,5 8,1 32,4
0...100 123,4 139,4 105,4 110,1
0...20 N 30,3 21,4 6,6 7,7
0...50 63,3 70,0 30,0 28,7
0...100 130,3 135,2 95,6 99,5
0...20 N+0 30,3 23,4 6,6 7,5
0...50 65,3 71,0 32,0 33,4
0...100 129,3 139,2 97,6 99,1
Нулевая 0...20 О 15,9 25,3 14,1 12,8
0...50 13,0 69,2 42,3 44,2
0...100 118,2 131,5 112,2 110,5
0...20 N 31,2 25,6 12,0 13,1
0...50 76,5 73.2 33,6 35,6
0...100 138,6 135,4 105,4 106,2
0...20 N+0 33,8 27,6 12,0 11,9
0...50 75,2 72,4 39,6 40,1
0...100 139,6 136,9 109,1 103,8
НСР05общ. = 29,1; А = 12,8; В = 10,3; С = 8,4; АВ = 20,6; АС=16,8 ; ВС = 14,5
3. Влияние удобрений и приемов основной обработки на содержание нитратного азота в почве (2011-2014 гг.), мг/кг
абсолютно сухой почвы
Обработка почвы (фактор А) Удобрения (фактор В) Слой по- Фаза роста и развития ячменя Среднее за вегетацию
чвы, см кущение колошение созревание
(С) мг/кг 1 % мг/кг % мг/кг % мг/кг | %
Вспашка 0 0.20 16,8 100 13,5 100 13,1 100 14,5 100
20...40 10,2 61 6,2 46 10 76 8,1 56
N+0 0...20 13,9 83 8,6 64 12,9 98 11,8 81
20...40 8,4 50 6 44 6 46 6,8 47
N 0...20 23,4 139 9,7 72 10,3 79 14,4 99
20...40 12,1 72 5,6 41 9,1 69 13,0 90
Безотвальная 0 0...20 13,1 78 9,0 67 8,4 64 10,2 70
обработка 20...40 12,8 76 13,4 99 12,4 95 12,7 87
Ы+С 0...20 13,2 77 10,1 75 9,8 75 11,0 76
20...40 8,2 49 5,7 42 6,7 51 6,9 48
N 0...20 17,5 104 12,0 89 13,0 98 14,2 97
20...40 14,2 85 7,6 56 7 53 9,6 66
Поверхност- 0 0...20 10,2 61 9,5 70 12,6 96 10,8 74
ная обработка 20...40 10 59 5 37 5,8 44 6,9 48
Ы+С 0...20 12,7 76 9 67 12,5 96 11,4 78
20...40 7,2 43 4,5 33 4,9 37 5,5 38
N 0...20 14,8 88 11,9 88 11,1 85 12,6 87
20...40 12,2 73 7,2 53 7,5 57 9,0 62
Нулевая 0 0...20 11,6 69 7,8 58 8,8 67 9,4 65
обработка 20...40 8,1 49 4,9 36 6 46 6,3 43
Ы+С 0...20 12,1 72 9,2 68 11,3 86 10,9 75
20...40 8,5 51 6 44 9,2 70 7,9 54
N 0...20 11,2 67 11,8 87 9,9 69 11,0 76
20...40 11,9 59 6,8 50 8 76 8,9 61
НСР05общ. = 3,56; А = 1,2 ; В = 1,0 ; С = 1 ,0; АВ =2,1 АС = 2,1; ВС = 1,2
слое 20.40 см - от 76 до 82 мг/кг абс. сухой почвы (рис.1).
Использование Стернифага привело к достоверному увеличению содержания подвижного фосфора в верхнем слое при безотвальной (на 14 мг/кг) и поверхностной основных обработках почвы (на 9 мг/кг) и снижению на 21.33 мг/кг в слое 20. 40 см, по сравнению с контролем. Это связано, по нашему мнению, с увеличением биологической активности почвы, которая напрямую влияет на ферментативную активность и способствует трансформации фосфатов из недоступной в доступные формы. Аналогичные результаты были получены в исследованиях других авторов [6, 8].
В фазе колошения ячменя в пахотном слое почвы содержание подвижного фосфора при отвальной основной обработке изменялось с повышенного до среднего и составило 88 мг/кг абс. сухой почвы, в подпахотном - 76 мг/кг абс. сухой почвы. Применение безотвальной и поверхностной обработок достоверно повышало величину этого показателя в слое 0.20 см, в сравнении с контролем, на 6.21 мг/кг. Нулевая обработка снижала содержание подвижного фосфора на 7 и 21 мг/кг абс. сухой почвы соответственно слоям. Внесение минеральных удобрений при вспашке увеличивало содержание фосфора в слое почвы 0.20 см на 4 мг/кг и снижало на 3 мг/кг в слое 20.40 см, в сравнении с
неудобренным вариантом. Отмечено достоверное повышение подвижных форм фосфора в верхнем слое, по сравнению с удобренным контролем, при безотвальной (на 40 мг/кг), поверхностной (на 59 мг/кг), нулевой (на 56 мг/кг) обработках, а в слое 20.40 см - соответственно на 4, 43 и 53 мг/кг. При совместном использовании минеральных удобрений и Стернифага содержание подвижного фосфора в контроле в фазе колошения в слое 0.20 см составляло
80 мг/кг, в слое 20.40 см - 75 мг/кг Повышение количества подвижного фосфора, в сравнении с вариантом вспашка+N+C, отмечено в слое 0.20 см при безотвальной (на 20 мг/кг) и поверхностной (на 17 мг/кг) обработках, снижение - при нулевой обработке (на 1 мг/кг), в слое 20.40 см происходило уменьшение величины этого показателя соответственно на 6 мг/кг, 9 мг/кг и 25 мг/кг
В фазе созревания отмеченная тенденция сохранялась по всем
Рис. 1. Влияние удобрений и способов основной обработки на содержание подвижного фосфора в почве по фазам вегетации, мг/кг абсолютно сухой почвы (среднее за 2011—2014 гг.): — кущение; — колошение; ■ — созревание (НСР05 общ. = 15; А = 5; В = 4; С = 4; АВ =9; АС = 9; ВС = 8).
м 2 О м ы
185 165 145 125 105 85 65 45 25
г
ф"
X
Л *
а. ф ч о и
0 0 ^ 0 0 ^ 0 0 ^ 0 0 ^ 0 0 ^ 0 0 ^ 0 0 ^ 0 0 ^ 0 0 ^ 0 0 ^ 0 0 ^ 0
о о 2 о о 2 о о 2 о о 2 о о 2 о о 2 о о 2 о о 2 о о 2 о о 2 о о 2 о
0 Ы+ С N 0 С N 0 С N 0 С N
Вспашка Безотвальная Поверхностная Нулевая
(контроль)
Способ основной обработки почвы
Рис. 2. Влияние удобрений и способов основной обработки почвы на содержание подвижного калия по фазам вегетации ячменя (среднее за 2011—2014 гг.): — кущение; — колошение; ■ — созревание (ПСЄà =13; А, В, С = 4; АВ, АС= 8; ВС = 7).
вариантам опыта. В этот период при нулевой обработке отмечали дифференциацию почвенного профиля по содержанию подвижного фосфора в слоях почвы 0.10 и 10. 20 см. При этом известно, что концентрация элементов питания в верхнем (0.10 см) слое почвы при недостатке влаги приводит к снижению доступности зольных элементов [4]. Полученные результаты согласуются с исследованиями ученых, которые установили, что на содержание подвижных фосфатов в пахотном слое наибольшее влияние оказывает внесение минеральных удобрений, менее значительное действие имеют севообороты и способы обработки почвы [5, 6].
Содержание подвижного калия в фазе кущения ячменя в контроле (вспашка на 20.22 см) в слое 0. 20 см соответствовало повышенному (116 мг/кг абс. сухой почвы), 20. 40 см - среднему (70 мг/кг абс. сухой почвы) (рис. 2). Замена вспашки поверхностной и нулевой обработками снижало величину этого показателя в верхнем пахотном слое соответственно на 9 и 13 мг/кг, в нижнем - на 7 и 18 мг/кг На фоне безотвального рыхления отмечали тенденцию к ее повышению, по сравнению с контролем, на 4 мг/кг в слое 0.20 см и снижению на 7 мг/кг в слое почвы 20.40 см. При внесении минеральных удобрений по вспашке отмечено ° уменьшение количества подвижного сд калия до 65 мг/кг в слое 0.20 см и ^ до 53 мг/кг в слое 20.40 см. В паск хотном слое почвы при безотвальной, | поверхностной и нулевой обработке наблюдали рост величины этого по® казателя, в сравнении с отвальной + 5 N соответственно на 72, 58 и 50 мг/кг $ в подпахотном - на 32, 6 и 36 мг/кг
Совместное внесение минеральных удобрений и Стернифага в контроле привело к росту содержания калия в фазе кущения ячменя, по сравнению с удобренным вариантом, до 85 мг/кг в слое 0.20 см и до 62 мг/кг в слое 20...40 см. Существенное повышение, в сравнении со вспашкой, наблюдали при безотвальной (на 20 мг/кг) и нулевой обработке (на 12 мг/кг) в верхнем слое почвы. В нижнем слое величина этого показателя выросла при нулевой (на 27 мг/кг) и снизилась при поверхностной обработке (на 15 мг/кг).
К фазе колошения ячменя содержание подвижного калия уменьшилось в верхнем слое в контроле, относительно кущения, до 99 мг/кг Замена вспашки безотвальным рыхлением повышало величину этого показателя в слое 0.20 см до максимальной в опыте (на 96 мг/кг). При нулевой обработке уменьшение в верхнем слое составило 17 мг/кг в слое 20.40 см - 32 мг/кг Внесение минеральных удобрений в контроле снижало количество калия по слоям до 73 и 66 мг/кг почвы. Однако наблюдали увеличение его содержания в верхнем слое при безотвальной (на 67 мг/кг), поверхностной (50 мг/кг) и нулевой (33 мг/кг) обработках почвы, в сравнении с удобренным контролем. В нижнем слое зафиксирован достоверный рост при нулевой (на 15 мг/кг) и поверхностной обработке (на 19 мг/кг). Использование минеральных удобрений вместе со Стернифагом в контроле уменьшило содержание подвижных форм калия до 72 мг/кг в слое 0.20 см и до 54 мг/кг в слое 20...40 см. На других фонах с внесением Стернифага во время колошения так же отмечали тенденцию к снижению количества подвижного калия.
В период созревания ячменя содержание калия в верхнем слое при нулевой обработке было на 23 мг/кг ниже, чем на фоне вспашки. При этом безотвальное рыхление позволило существенно увеличить его количество, по сравнению с контролем, на 10 мг/кг почвы. Внесение минеральных удобрений при отвальной обработке значительно снижало содержание калия до 71 мг/кг и 66 мг/кг по слоям почвы. На этом фоне в слое 0.20 см при безотвальной обработке оно составляло 135 мг/кг поверхностной - 124 мг/кг, нулевой - 91мг/кг. В слое 20.40 см внесение минеральных удобрений увеличивало содержание подвижного калия при безотвальной до 85 мг/кг, нулевой - до 74 мг/кг и поверхностной обработке -до 76 мг/кг). В фазе созревания ячменя наблюдали понижение содержания калия в верхнем слое при внесении минеральных удобрений и Стернифага при вспашке, относительно неудобренного варианта - на 27 мг/кг почвы, и повышение при безотвальной и нулевой обработках - соответственно на 16 и 11 мг/кг, в сравнении с вариантом вспашка+N+C.
Анализ динамики содержания подвижного калия в черноземе обыкновенном при различных способах основной обработки почвы свидетельствует о том, что его снижение на протяжении вегетационного периода связано как с потреблением растениями, так и с ухудшением влагообеспеченности почвы и микробиологических процессов в ней. Закономерного влияния Стернифага на содержание обменного калия в почве не выявлено.
Урожайность культур - наиболее важный показатель эффективности ведения сельскохозяйственного производства. Ее увеличение возможно только при использовании научно обоснованных систем земледелия, главным элементом которых служит основная обработка почвы [1, 9, 10]. Существенно больший урожай зерна ячменя в опыте по всем вариантам был собран в 2011 г (табл. 4).
В неблагоприятном 2012 г отмечена наименьшая в опыте величина этого показателя. В этот год за вегетационный период выпало 150 мм осадков (среднемноголетняя норма -252 мм), а температура была выше на 1,7 0С (среднемноголетняя - 17,3 0С). Достоверная прибавка урожайности ячменя, относительно вспашки, на фоне поверхностной обработки составила 1,1 ц/га, безотвальной -0,5 ц/га, нулевой - 0,9 ц/га. Средняя за годы исследований урожайность в контроле (вспашка на 20.22 см) достигла 36,8 ц/га. На фоне безотвального рыхления отмечено ее зна-
4. Урожайность ячменя в зависимости от гидротермических условий вегетационного периода, способов основной обработки почвы и удобрений, ц/га
Способ основной обработки почвы (фактор А)
Год вспашка (контроль) поверхностная нулевая безотвальная
(фактор С) удобрение (фактор В)
0 N N+С 0 N N+С 0 N N+С 0 N N+С
2011 46,1 48,0 45,7 41,6 42,2 41,0 43,5 44,7 41,7 44,2 45,4 42,2
2012 21,9 24,0 20,5 23,0 23,9 23,5 22,8 22,1 23,5 22,4 22,5 23,9
2013 36,6 36,9 37,0 39,1 38,9 39,1 40,4 41,1 40,8 38,0 37,9 39,1
2014 42,5 42,5 43,0 43,5 42,5 41,5 36,9 39,4 38,5 39,5 41,8 42,0
Среднее 36,8 37,7 36,6 36,8 36,9 36,3 35,8 36,8 36,1 36,0 36,9 36,8
НСР05общ.= 1,9; А = 0,5; В = 0,7; С = 0,3; АС = 0,7; АВ 1,3; ВС = 0,6
чимое снижение на 0,8 ц/га, нулевой обработки - на 1,0 ц/га (НСР05 = 0,5 ц/га).
Внесение минеральных удобрений в засушливые годы существенно повышало сбор зерна ячменя только при вспашке (на 0,9 ц/га). Дополнительное внесение на фоне минеральных удобрений Стерни-фага достоверно снижало урожайность во всех вариантах основной обработки почвы на 0,9.1,6 ц/га, по сравнению с удобренным контролем. В целом с учетом сложившихся природно-климатических условий в годы исследований способы основной обработки по положительному влиянию на урожайность культуры можно расположить в следующей последовательности: вспашка на 20.22 см, поверхностная обработка на 8.10 см, безотвальная обработка на 20.22 см, нулевая обработка.
Экономическая оценка технологических приемов возделывания сельскохозяйственной культуры может быть ошибочной, так как она зависит от конъюнктурных цен на сырье. Расчет энергетических показателей дает более объективную информацию. В нашем исследовании при возделывании ячменя на фоне отвальной вспашки затраты техногенной энергии составили 4,8 ГДж/га (табл. 5). Замена на безотвальную, нулевую и поверхностную обработки снижала величину этого показателя соответ-
5. Эффективность затрат энергии на периода исследований,
ственно на 1,8; 2,1 и 1,2 ГДж/га. Дополнительное внесение минеральных удобрений и Стернифага повышало затраты на 0,1.0,2 ГДж/га.
Коэффициент энергетической эффективности при возделывании ячменя на фоне отвальной вспашки составил 1,98. Благодаря меньшим затратам техногенной энергии и равной урожайности при поверхностной обработке коэффициент энергетической эффективности в этом варианте был выше на 0,66. При нулевой обработке и безотвальном рыхлении сбор зерна ячменя снижался на 0,1.0,8 т/га, а коэффициент энергетической эффективности возрастал, по сравнению с контролем, на 1,44 и 0,35. В целом в засушливых условиях отмечено преимущество нулевой обработки почвы в качестве основной, использование которой обеспечивает коэффициент энергетической эффективности от 3,33 до 3,42.
Таким образом, лучшие условия для накопления нитратного азота складывались при отвальной вспашке на глубину 20.22 см. Применение безотвальной, поверхностной и нулевой обработок приводило к ухудшению обеспеченности чернозема обыкновенного нитратными формами азота. По накоплению подвижных фосфатов в почве во все фазы роста и развития ячменя отмечено преимущество нулевой обработки на
фоне внесения азотных удобрений, их содержание варьировало в слое 0.20 см от 14,8 до 15,2 мг/кг, в слое 20.40 см - от 12,8 до 13,0 мг/кг Минимальное содержание подвижного фосфора отмечали в фазе колошения из-за интенсивного потребления культурой элементов питания. Лучшие условия для накопления калия в почве во все фазы роста и развития ячменя складывались при вспашке и безотвальной обработке с внесением азотных удобрений, его содержание варьировало в слое 0.20 см от 138 до 135 мг/кг и в слое 20.40 см от 85 до 81 мг/кг.
За годы исследований средняя урожайность при вспашке на 20.22 составила 36,8 ц/га. Отмечено достоверное ее снижение, в сравнении с контролем, на фоне безотвального рыхления на 0,8 ц/га, при нулевой обработке - на 1,0 ц/га (НСР05 = 0,5 ц/га). Дополнительное внесение на фоне минеральных удобрений Стернифага значительно уменьшало величину этого показателя во всех вариантах основной обработки почвы на 0,9.1,6 ц/га, по сравнению с удобренным контролем. Поэтому в засушливых условиях использование этого препарата не целесообразно. Наибольший в опыте коэффициент энергетической эффективности (3,39) отмечен при нулевой обработке почвы на фоне внесения минеральных удобрений.
технологию возделывания ячменя в зависимости от гидротермических условии способов основной обработки почвы и удобрений (2011-2014 гг.)*
Основная обработка почвы Удобрение Урожайность ячменя, т/га Затраты технической энергии, ГДж/га Выход энергии, ГДж/га Коэффициент энергетической эффективности
с нетоварной частью с урожаем основной продукции
Вспашка О 3,68 4,8 2,88 6,62 1,98
(контроль) N 3,77 4,9 2,95 6,79 2,02
N+С 3,66 4,9 2,87 6,59 1,93
Поверхностная О 3,68 3,6 2,88 6,62 2,64
N 3,69 3,8 2,89 6,63 2,51
N+С 3,63 3,8 2,85 6,53 2,47
Нулевая О 3,58 2,7 2,81 6,44 3,42
N 3,68 2,8 2,88 6,62 3,39
N+С 3,61 2,8 2,84 6,50 3,33
Безотвальная О 3,60 4,0 2,82 6,48 2,33
N 3,69 4,1 2,89 6,63 2,32
N+С 3,68 4,1 2,88 6,62 2,32
*энергоемкость продукции: основной - 18,0 МДж; побочной - 7,85 МДж.
Литература
1. Гармашов В.М., Корнилов И.М., Нужная Н.А. Урожайность и качество ярового ячменя на фоне различных по интенсивности обработок // Зернобобовые и крупяные культуры. 2020. № 3(35). С. 121-127.
2. Изменение обеспеченности выщелоченного чернозема подвижным калием при длительном возделывании зерновых культур в зависимости от предшественника, обработки почвы и азотнофосфорных удобрений / В.И. Усенко, А.А. Гаркуша, Т.А. Литвинцева и др. // Достижения науки и техники АПК. 2022. Т. 36. № 10. С. 5-10. doi: 10.53859/02352451-2022-36_10_5.
3. Оценка степени физической деградации и пригодности черноземов к мини-мализации основной обработки почвы / Т.А. Трофимова, С.И. Коржов, В.А. Гулев-ский и др. // Почвоведение. 2018. Т. 51. № 9. С. 1080-1085.
4. Баланс фосфора и обеспеченность им выщелоченного чернозёма в зависимости от севооборота, приемов обработки и удобрений в лесостепи Алтайского Приобья / В. И. Усенко, С. В. Усенко, Т. А. Литвинцева и др. // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 10. С. 14-17. doi: 10.24411/0235-2451-2019-11003.
5. Влияние минимализации основной обработки почвы на плодородие чернозема типичного / Д. В. Дубовик, Е. В. Дубовик, А. В. Шумаков и др. // Агрохимия. 2021. № 3. с. 22-27. doi: 10.31857/S0002188121030066.
6. Гамзиков Г.П. Пути рационального использования плодородия почв и удобрений // Агрохимические свойства почв и эффективность удобрений. Новосибирск: Наука, 1989. С. 220-227.
7. Влияние биологизированных севооборотов на агрофизические свойства почвы, засоренность посевов и продуктивность пашни в условиях засушливой степи южного Урала / Я.З. Каипов, З.Р Султангазин, Х.М. Сафин и др. // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 10. С. 51-55. doi: 10.53 859/02352451_2021_35_10_51.
8. 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. 2021. Т. 33. № 12. С. 20-25. doi: 10.24411/0235-24512019-11204.
9. О целесобразности освоения системы прямого посева на черноземах России / А.Л. Иванов, В.В. Кулинцев, В.К. Дридигер и др. // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. № 4. С. 8-16. doi: 10.24411/02352451-2021-10401/
10. Продуктивность зерновых и зернобобовых культур при различных способах обработки почвы / Р.Л. Акчурин, И.О. Чены-шев, РК. Нафиков и др. // Достижения науки
£3 и техники АПК. 2019. Т. 33. № 8. С. 14-17.
0
СЧ
м Influence of basic tillage
z methods and fertilizers
1 on the agrochemical
| properties of the soil and
g the yield of spring barley
1 grain
m
A.V. Dedov1, V. A. Shevchenko2
1Emperor Peter the Great Voronezh State Agrarian University, ul. Michurina, 1, Voronezh, 394087, Russian Federation 2Dokuchaev Voronezh Federal Agricultural Research Center, kv-l 5, 81, p. 2-go uchastka instituta im. Dokuchaeva, Talovskii r-n, Voronezhskaya obl., 397463, Russian Federation.
Abstract. The research aimed to study the effect of basic tillage systems and fertilizers on the content of nitrogen, phosphorus, potassium in the soil and the yield of spring barley. It was carried out in 2011-2014 on ordinary chernozem in the Voronezh region. In a stationary experiment, we compared mouldboard (control), non-mouldboard, surface, zero tillage systems on three fertilizer backgrounds: without fertilized (control, 0); 10 kg a.i. N per 1 ton of straw (N); 10 kg a.i. N per 1 ton of straw + 80 g/ha Sternifag (N + C). The years of the research were characterised as dry (HTC 0.4-0.7). The best conditions for the accumulation of nitrate nitrogen were observed in the control. The use of non-mouldboard, surface, zero tillage led to a deterioration in the supply of ordinary chernozem with this element. The accumulation of mobile phosphates in the soil in all phases of growth and development of barley was optimal with zero tillage and application of nitrogen fertilizers: in a layer of 0-20 cm - 14.8-15.2 mg/kg; 20-40 cm -12.8-13.0 mg/kg. A higher content of mobile potassium in the soil in all phases of growth and development of barley was observed in the control and during non-mouldboard cultivation against the background of nitrogen fertilizers, in a layer of 0-20 cm it varied from 138 to 135 mg/kg; 20-40 cm - from 85 to 81 mg/kg. Over the years of research, the average yield during ploughing was 36.8 q/ha. A significant decrease was observed against the background of non-mouldboard loosening by 0.8 c/ha, with zero tillage - by 1.0 c/ha. Additional application against the background of Sternifag mineral fertilizers significantly reduced the grain harvest in all variants of the main tillage by 0.9-1.6 c/ha, compared with the control. Therefore, in arid conditions, the use of Sternifag is not advisable. The highest energy efficiency coefficient in the experiment (3.39) was observed for zero tillage against the background of mineral fertilizers.
Keywords: spring barley; basic tillage; nitrogen; phosphorus; potassium; productivity; fertilizers.
Author Details: A.V. Dedov, Doc. Sc. (Agr.), prof., (e-mail: dedov050@mail.ru); V.A. Shevchenko, post graduate student (e-mail: shevcenko_agro@mail.ru).
For citation: Dedov AV, Shevchenko VA [Influence of basic tillage methods and fertilizers on the agrochemical properties of the soil and the yield of spring barley grain] Zemledelie. 2023;(2):12-8. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2023-2-12-18.
doi: 10.24412/0044-3913-2023-2-18-23 УДК 631.46:631.5:631.8:633.16
Влияние
агротехнологий
на состояние
почвенной
биоты и
продуктивность
ячменя
в лесостепи
Западной
Сибири
О.Ф. ХАМОВА, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Л.В. ЮШКЕВИЧ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник Н.Н. ШУЛИКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник (e-mail: shuliko@anc55.ru) Е.В. ТУКМАЧЕВА, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Омский аграрный научный центр, проспект Королева 26,644012, Российская Федерация
Исследования проводили с целью определения направленности мобилизационных процессов и количественных изменений микробиоты при длительном применении ресурсосберегающих обработок лугово-черноземной почвы в посевах ячменя. Работу выполняли в 2019-2021 гг. в многолетнем стационарном плодосменном севообороте (лен масличный - ячмень - соя - пшеница) в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Схема опыта предусматривала рассмотрение двух факторов: системы обработки почвы (фактор А) - отвальная, комбинированная, No-till; средства интенсификации (фактор В) - без удобрений и пестицидов (контроль), комплексная химизация. Общее количество определяемых микроорганизмов в пахотном слое под ячменем в среднем за вегетационный период изменялось в пределах 147...166млнКОЕ/г. Применение средств комплексной химизации (удобрения N30P30, гербициды, фунгициды) в вариантах с минимизацией обработки (No-till и комбинированной) стимулировало рост численности почвенной микрофлоры на 20 и 55 % соответственно, по отношению к отвальной. Суммарная биологическая активность почвы возрастала в ряду обработок следующим образом: отвальная (100 %) < No-till(119 %) < комбинированная (136 %). Рациональное применение средств химизации на фоне удобрений
