Красноярский край, Россия
Красноярский край, Россия
Красноярский край, Россия
Дивногорск, Красноярский край, Россия
Цель исследования – определить степень влияния различных систем основной обработки почвы на строение пахотного слоя, плотность сложения и твердость чернозема выщелоченного Красноярской лесостепи. Полевые опыты проводили в учхозе «Миндерлинское» Красноярского ГАУ. Территория хозяйства относится к закрытой части Красноярской лесостепи. Почва опытного участка – чернозем выщелоченный, имеющий тяжелосуглинистый гранулометрический состав. Исследования выполняли в пятипольном севообороте: сидеральный пар – яровая пшеница – ячмень – кукуруза – яровая пшеница. Схема опыта включала варианты с вспашкой на 20–22 см и без проведения основной обработки почвы. В целом состояние общей пористости на исследуемых вариантах основной обработки почвы можно охарактеризовать как отличное (55–65 %) в соответствии со шкалой Н.А. Качинского. Отмечено более сильное влияние предшественника на изменение данного показателя по сравнению с обработкой почвы. Почва посевов яровой пшеницы после сидерального пара варианта с вспашкой и посевов кукурузы варианта без обработки характеризовалась лучшим соотношением некапиллярной и капиллярной скважности. Результаты исследования показывают, что как в 2017 г., так и в 2020 г. почва под посевами второй зерновой культуры (ячмень) характеризовалась повышенной величиной капиллярной пористости и пониженной некапиллярной пористостью по сравнению с посевами яровой пшеницы и кукурузы. На варианте без обработки почвы не установлено заметного повышения величины плотности сложения по сравнению с вариантом отвальной обработки. Отказ от проведения обработки почвы не приводил к существенному ухудшению показателей строения пахотного слоя, плотности сложения и твердости чернозема выщелоченного Красноярской лесостепи.
чернозем выщелоченный, отвальная обработка, без проведения основной обработки, строение пахотного слоя, плотность сложения, твердость почвы
Введение. Обработке по праву принадлежит ведущая роль в регулировании водного, теплового, воздушного и питательного режимов почвы [1]. Несмотря на это, среди ученых и практиков отсутствует единая точка зрения о целесообразности применения той или иной системы основной обработки почвы. Это и неудивительно, поскольку выбор системы основной обработки почвы в значительной степени зависит от целого ряда факторов, оказывающих существенное влияние на ее эффективность. К таким факторам можно отнести предшественники, уровень засоренности посевов, погодные условия и целый ряд других. С учетом же высокой антропогенной нагрузки при возделывании культурных растений на почву и широкого внедрения ресурсосберегающих технологий возникает острая необходимость в разработке адаптированных систем основной обработки почвы к конкретным почвенно-климатическим условиям, не оказывающим негативного влияния на почвенное плодородие. При этом необходимо учитывать их влияние на агрофизические свойства почвы, поскольку сельскохозяйственные культуры требуют наличия благоприятных условий произрастания [1].
Немаловажным является также и тот факт, что с точки зрения объективной оценки использования нулевой обработки требуется не только оценка конечного результата, но и отслеживание динамики тех процессов, которые происходят в течение периода перехода на прямой посев [2].
Цель исследования – определить степень влияния различных систем основной обработки почвы на строение пахотного слоя, плотность сложения и твердость чернозема выщелоченного Красноярской лесостепи.
Задачи: определить влияние обработки почвы и предшественников на показатели агрофизических свойств чернозема выщелоченного; установить параметры изменения плотности сложения и твердости почвы.
Исследование выполнялось в учхозе «Миндерлинское» Красноярского ГАУ.
В опыте высевали яровую пшеницу сорта Новосибирская 15, ячмень – сорта Ача. Схема опыта включала варианты с отвальной обработкой (вспашка на 20–22 см) и без проведения обработки почвы.
Повторность в опыте – 4-кратная. Яровую пшеницу и ячмень высевали в третьей декаде мая. Агротехника возделывания культур соответствовала рекомендациям [3].
Строение пахотного слоя и плотность почвы устанавливали методом Н.А. Качинского [4]. При определении твердости почвы с помощью ручного пенетрометра EIJKELKAMP измерения выполняли в 20 точках на каждой делянке опыта. Измерение твердости почвы проводили с интервалом 5 см.
Результаты и их обсуждение. Важнейшей задачей в земледелии является создание оптимального строения пахотного слоя почвы, которое оказывает непосредственное влияние на уровень урожайности полевых культур [5].
Строение пахотного слоя – очень важная характеристика почвы (рис. 1).
Рис. 1. Строение пахотного слоя почвы после уборки зерновых культур 0–20 см
(НСР05 для фактора В (слой почвы, см) – 1,00 НСР05, фактора А (предшественник,
способ обработки почвы) – 1,73, фактора АВ (для частных средних) – 2,45)
Результаты исследований, проведенных в 2017 г., показывают, что величина общей пористости на варианте с вспашкой составила 56–63 %, без ее проведения – 55–63 %.
Изучение влияния предшественников показало, что при размещении ячменя после яровой пшеницы величина общей пористости снижается с 62 до 56 %.
Самые низкие показатели некапиллярной пористости характерны для посевов ячменя в вариантах с вспашкой (17 %) и без проведения основной обработки (15 %).
Определение строения пахотного слоя в 2020 г. показало, что величина общей пористости в почве (посевы ячменя при проведении вспашки) ниже, чем при посеве яровой пшеницы после сидерального пара и кукурузы.
При отказе от проведения вспашки общая пористость под посевами зерновых культур была практически одинаковой. Возможно, это связано с более длительным использованием нулевой технологии обработки почвы, по сравнению с теми данными, которые получены в 2017 г. [6].
Что касается величины капиллярной и некапиллярной пористости, то в варианте с проведением вспашки осталась практически та же зависимость, которая наблюдалась и в 2017 г., когда посевы второй зерновой культуры (ячмень) характеризовались повышенной величиной капиллярной пористости и пониженной некапиллярной пористостью по сравнению с первыми посевами яровой пшеницы после сидерального пара и кукурузы.
При отказе от проведения основной обработки почвы величина капиллярной пористости под посевами ячменя понизилась по сравнению с посевами яровой пшеницы, а некапиллярной – повысилась. Мы считаем, что это связано с более высоким содержанием водопрочных агрегатов в почве варианта без проведения обработки почвы по сравнению с вариантом, на котором выполнялась вспашка [7].
Важный показатель физического состояния обрабатываемого слоя почвы является плотность сложения [5]. Как известно, трансформация структурного состава почвы, как правило, влечет за собой изменения и плотности сложения [2].
По данным Красноярского ГАУ и Красноярского НИИСХ, оптимальной плотностью посевного слоя чернозема выщелоченного для зерновых является 1,1–1,2 г/см3.
Результаты изучения величины плотности сложения на вариантах полевого опыта показали, что самая высокая величина плотности сложения почвы в 0–30 см слое почвы установлена под посевами яровой пшеницы после кукурузы в варианте без обработки (1,28 г/см3) (табл. 1).
Таблица 1
Плотность сложения почвы, г/см3
|
Вариант |
Слой, см |
Сроки |
||
|
2018 г. |
2021 г. |
|||
|
посев |
уборка |
уборка |
||
|
Вспашка |
||||
|
1. Пшеница после сидерального пара |
0–10 |
1,07 |
1,13 |
0,91 |
|
10–20 |
1,25 |
1,16 |
1,04 |
|
|
20–30 |
1,28 |
1,23 |
1,10 |
|
|
0–30 |
1,20 |
1,17 |
1,02 |
|
|
2. Пшеница после кукурузы |
0–10 |
1,16 |
1,08 |
0,87 |
|
10–20 |
1,19 |
1,24 |
1,15 |
|
|
20–30 |
1,31 |
1,16 |
1,08 |
|
|
0–30 |
1,22 |
1,16 |
1,03 |
|
|
Без обработки |
||||
|
1. Пшеница после сидерального пара |
0–10 |
1,09 |
1,09 |
1,00 |
|
10–20 |
1,17 |
1,16 |
1,22 |
|
|
20–30 |
1,16 |
1,12 |
1,22 |
|
|
0–30 |
1,14 |
1,12 |
1,15 |
|
|
2. Пшеница после кукурузы |
0–10 |
1,21 |
0,96 |
0,93 |
|
10–20 |
1,33 |
1,06 |
1,35 |
|
|
20–30 |
1,30 |
1,09 |
1,21 |
|
|
0–30 |
1,28 |
1,04 |
1,16 |
|
|
НСР05 для фактора А (предшественник, способ обработки почвы) 0–30 см |
– |
– |
0,060 |
– |
|
НСР05 для фактора В (горизонт, см) 0–30 см |
– |
– |
0,052 |
– |
Установленные на глубине 20–30 см повышенные значения плотности сложения на варианте с вспашкой являются свидетельством наличия уплотненного горизонта в виде плужной подошвы.
Отмеченное в большинстве случаев снижение величины плотности сложения в течение вегетационного периода на исследуемых вариантах может быть связано с оставляемой после уборки зерновых культур органической массой [7].
Черноземы выщелоченные имеют хорошую оструктуренность [8], что способствует наличию невысокой плотности гумусовых горизонтов (1,0–1,22 г/см3). Этот показатель повышается лишь в подгумусовых горизонтах (до 1,3–1,5 г/см3) [9].
Отказ от обработки почвы хотя и приводит к увеличению величины плотности сложения по сравнению с вариантом, на котором проводилась отвальная обработка, тем не менее, абсолютные показатели не превышали оптимальных значений для возделывания зерновых культур. Аналогичные данные при кратковременном применении ресурсосберегающих технологий обработки почвы получены в условиях Красноярской лесостепи [10, 11].
В ряде работ отмечена важная роль такого показателя, как твердость почвы [12].
На рисунке 2 приведены экспериментальные данные об изменении твердости почвы до проведения основной обработки почвы.
Рис. 2. Твердость почвы в посевах яровой пшеницы после кукурузы
(01.08.2018 г., Учхоз «Миндерлинское»), МПа
Величина твердости почвы повышается с глубиной в почве исследуемых вариантов. На глубине 20–25 см твердость почвы практически выравнивается на вариантах опыта.
Показатели твердости почвы согласуются с показателями плотности почвы и еще раз подтверждают наличие плужной подошвы при проведении ежегодной отвальной вспашки на одну и ту же глубину 20–22 см.
Сроки проведения вспашки влияют на показатели твердости. После запашки сидерата в третьей декаде июля почва успевает осесть и показатель твердости почвы к моменту определения этого показателя в слое 0–5; 5–10 см составляет 0,31 и 0,59 МПа соответственно. Определение же твердости почвы через 15 дней после проведения основной (зяблевой) обработки почвы показало, что верхний 0–15 см слой находился в очень рыхлом состоянии (0,28–0,29 МПа, это уже на глубине 10–15 см) (табл. 2).
Таблица 2
Твердость почвы после проведения основной обработки почвы
(08.10.2018 г., Учхоз «Миндерлинское», МПа
|
Глубина, см |
Вариант |
|||||
|
Пшеница по кукурузе |
Кукуруза |
Сидеральный пар (горчица) |
||||
|
Вспашка 20–22 см |
Без обработки |
Вспашка 20–22 см |
Без обработки |
Вспашка 20–22 см |
Без обработки |
|
|
0–5 |
– |
1,0 |
– |
1,10 |
0,31 |
1,3 |
|
5–10 |
– |
2,0 |
– |
1,9 |
0,59 |
1,8 |
|
10–15 |
0,28 |
2,2 |
0,29 |
2,2 |
1,1 |
1,9 |
|
15–20 |
0,90 |
2,2 |
0,97 |
2,1 |
1,5 |
1,9 |
|
20–25 |
1,9 |
2,2 |
1,9 |
2,1 |
2,0 |
2,0 |
|
25–30 |
2,1 |
2,3 |
2,1 |
2,2 |
2,1 |
2,0 |
|
30–35 |
2,2 |
2,5 |
2,1 |
2,3 |
2,3 |
2,2 |
|
35–40 |
2,4 |
3,1 |
2,4 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
|
40–45 |
2,7 |
4,3 |
2,6 |
2,8 |
3,1 |
3,2 |
Отказ от проведения вспашки приводит к повышению твердости почвы по сравнению с вариантом, на котором была выполнена вспашка на 20–22 см. На глубине 0–5 см твердость почвы в этом случае уже была на уровне 1,3 Мпа.
Следует отметить, что при прохождении сельскохозяйственной техники твердость почвы существенно повышается даже на варианте без выполнения обработки почвы, особенно в верхнем, 0–5 см слое (табл. 3).
Таблица 3
Показатели твердости почвы вне следа (А) и по следу (Б) комбайна Terrion SR2010
без обработки почвы, МПа
|
Глубина, см |
Без обработки почвы |
||
|
Пшеница после сидерального пара |
Ячмень после яровой пшеницы (вне следа комбайна) |
Ячмень после яровой пшеницы (по следу комбайна) |
|
|
0–5 |
1,07 |
1,0 |
2,0 |
|
5–10 |
2,0 |
2,0 |
2,2 |
|
10–15 |
2,3 |
2,1 |
2,3 |
|
15–20 |
2,2 |
2,1 |
2,3 |
|
20–25 |
2,3 |
2,2 |
2,4 |
|
25–30 |
2,4 |
2,3 |
2,6 |
В более глубоких слоях почвы уровень влияния ходовой части комбайна на показатель твердости снижается. Тем не менее, эта величина остается выше, чем вне следа комбайна.
Заключение
1. Наибольшее влияние по сравнению с изучаемыми вариантами основной обработки почвы на общую пористость чернозема выщелоченного Красноярской лесостепи оказали предшественники.
Показатели общей пористости в среднем за 2 года (2017, 2020 гг.) были ниже под посевами ячменя в качестве второй зерновой культуры в сравнении с пшеницей, идущей по сидеральному пару, и пшеницей, идущей по кукурузе на вспашке, на 6,0 %, без проведения основной обработки почвы – на 4,0 %.
Состояние общей пористости на исследуемых вариантах основной обработки почвы можно охарактеризовать, как отличное – 55–65 %.
2. Абсолютные значения величины плотности сложения в вариантах проведением вспашки и без проведения основной обработки не превышали оптимальных, установленных для чернозема выщелоченного Красноярской лесостепи, что свидетельствует о возможности снижения интенсивности механического воздействия на почву.
3. Твердость почвы увеличивается с глубиной на всех изучаемых вариантах опыта. Использование показателя твердости почвы позволило установить наличие плужной подошвы в варианте с проведением ежегодной вспашки.
4. Ходовая часть зерноуборочного комбайна Terrion SR2010 в наибольшей степени оказывает влияние на изменение показателя твердости чернозема выщелоченного в верхнем (0–5 см) слое почвы.
5. Отказ от проведения вспашки в течение четырех лет в системе основной обработки почвы не приводит к существенному ухудшению основных агрофизических свойств чернозема выщелоченного.
1. Ревут И.Б. Физика в земледелии. М.; Л.: Физматгиз, 1960.
2. 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.
3. Система земледелия Красноярского края на ландшафтной основе: науч.-практ. рекомендации / под общ. ред. С.В. Брылева. Красноярск, 2017. 224 с.
4. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.
5. Шеин Е.В. Курс физики почв: учебник. М.: Изд-во МГУ, 2005. 432 с.
6. Ивченко В.К., Полосина В.А., Штеле А.А. Влияние приемов основной обработки почвы на агрофизические показатели чернозема выщелоченного Красноярской лесостепи // Вестник КрасГАУ. 2019. № 7. С. 50–58.
7. Дояренко А.Г. Факторы жизни растений. М.: Колос, 1966. С. 152–177.
8. Кураченко Н.Л., Картавых А.А. Агрофизическое состояние черноземов Красноярской лесостепи в условиях ресурсосберегающих технологий основной обработки // Земледелие. 2017. № 2. С. 17–19.
9. Бугаков П.С., Попова Э.П., Чупрова В.В. Агрофизическая характеристика почв южной части Красноярского края // Агрофизическая характеристика почв степной и сухостепной зон Азиатской части СССР / ВАСХНИЛ. М.: Колос, 1982. С. 71–98.
10. Кураченко Н.Л., Колесников А.С., Романов В.Н. Влияние обработки почвы на агрофизическое состояние чернозема и продуктивность яровой пшеницы // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2018. № 48 (1). С. 44–50.
11. Берзин А.М., Полосина В.А., Семенов В.И. Агрофизические факторы плодородия выщелоченного чернозема Красноярской лесостепи // Вестник КрасГАУ. 2012. № 5. С. 141–147.
12. Гостев А.В. Эффективность технологий различного уровня интенсивности при возделывании зерновых культур на черноземных почвах Центрального Черноземья / ВНИИЗиЗПЭ. Курск, 2017. 160 с.
