Влияние различных по интенсивности приемов основной обработки почвы на агрофизические показатели плодородия, симбиотическую деятельность и формирование урожая семян гороха и сои

УДК 635.655:631.5

Рафик Шарушов,

аспирант,

Александр Дозоров,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ректор, Александр Наумов,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Михаил Гаранин,

кандидат сельскохозяйственных наук,

Ульяновский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, г. Ульяновск

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПО ИНТЕНСИВНОСТИ ПРИЕМОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ, СИМБИОТИЧЕСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ СЕМЯН ГОРОХА И СОИ

При возделывании зерновых бобовых культур особое внимание следует уделять созданию условий, способствующих увеличению активности симбио-тической азотфиксации, объемы которой напрямую определяются плотностью и влажностью корнеобитаемого слоя почвы, что определяет необходимость проведения оценки влияния интенсивности основной обработки почвы на агрофизические показатели плодородия и выявления ответной реакции симбиотического аппарата растений. Целью исследований являлось изучение влияние различных по интенсивности приемов основной обработки почвы в технологии возделывания гороха и сои на плотность ее сложения, водный режим, симбиотическую активность и формирование урожайности семян. Исследования проводились в 2014-2016 гг. на опытном поле Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. Полевой опыт закладывали в четырехкратном повторении, размещение делянок систематическое со смещением. Размер делянки — 50 м2. В опыте изучалась эффективность применения в технологии возделывания гороха и сои трех приемов основной обработки почвы — вспашки, плоскорезного и поверхностного рыхления (лущения). Установлено, что к уборке на варианте поверхностной обработки плотность почвы в посевах гороха повышается до 1,20-1,21 г/см3, в посевах сои — до 1,22-1,24 г/см3, достигая максимальных, по сравнению с вариантами глубокого рыхления, значений. Регулирование плотности и режима влажности оказывают значительное влияние на активность симбиотической деятельности посевов гороха и сои. При отвальной вспашке на глубину 25-27 см активный симбиотический потенциал (АСП) гороха достигает 8288,1-8426,5 кгхдн/га, у сои АСП достигает 13852,3-14242,1 кгхдн/га. Поверхностная обработка стабильно оказывала негативное влияние на продуктивность изучаемых культур, выразившееся в существенном снижении их урожайности. Отставание по урожайности на варианте поверхностной обработки от вспашки в посевах гороха составило по годам исследований 0,390,42 т/га, в посевах сои — 1,12-1,14 т/га.

S u m m a r y

When cultivating grain legumes, special attention should be paid to providing conditions conducive to activity increase of symbiotic nitrogen fixation, the volumes of which are directly determined by the density and moisture content of the soil root layer, thus arises the necessity to assess the effect of primary tillage intensity on agrophysical fertility parametres and to determine the response of plant symbiotic apparatus. The aim of the research was to study the effect of primary soil tillage of different intensity in the technology of pea and soybean cultivation on the density of its composition, water regime, symbiotic activity and formation of seed yield. The research was conducted in 2014-2016 on the trial field of Ulyanovsk State Agricultural Academy. The field experiment was laid in four-time repetition, the positioning of the plots was systematic and offset. The size of the plot was 50 m2. The effectiveness of application in the technology of pea and soybean cultivation of three methods of primary soil tillage — plowing, flat-carved and surface loosening (shallow plowing) was studied in the experiment. It has been stated that the soil density of pea crops increased to 1.20-1.21 g/cm3 by the gathering time on the variant with surface tillage, in soybean crops — up to 1.22-1.24 g/cm3, reaching a maximum compared to the variants with deep tillage. Adjustment of density and moisture regime has a significant effect on symbiotic activity of pea and soybean crops. In case of mold-board plowing to a depth of 25-27 cm, the active symbiotic potential of pea reaches 8288.1-8426.5 kgxday/ha, as for soybean, it reaches 13852.3-14242.1 kgxday/ha. Surface tillage had a consistent negative impact on productivity of the studied crops, which resulted in a significant decrease in their yield. The crop yield in case of surface tillage was behind plowing in pea crops by 0.39-0.42 t/ha, in soybean crops by 1.12-1.14 t/ha within the years of research. Ключевые слова: отвальная обработка, поверхностная обработка, плоскорезная обработка, симбиотический потенциал. Keywords: moldboard tillage, surface tillage, flat carved tillage, symbiotic potential.

Современное сельскохозяйственное производство, нацеленное, прежде всего, на обеспечение высоких экономических показателей при производстве растениеводческой продукции, способствует развитию таких негативных процессов, как дегумификация, де-структуризация, переуплотнение почв. Усиливающееся антропогенное воздействие на почву в последнее время также переводит в разряд наиболее распространенных такие явления, как химическое загрязнение, декальцификация и осо-лонцевание [1].

Обработка почвы является важнейшим элементом в комплексе мероприятий по повышению урожая сельскохозяйственных культур, который потенциально способен обеспечить

сохранение и воспроизводство плодородия [2]. Интенсивность основной обработки почвы оказывает влияние на структурно-агрегатный состав, плотность и питательный режим почвы [3]. Этим определяется ее влияние на воздушный, тепловой и в частности водный режим почвы. Именно основная обработка определяет интенсивность ряда биологических, физико-химических, физических процессов и фитосанитарное состояние посевов.

При возделывании зерновых бобовых культур особое внимание следует уделять созданию условий, способствующих увеличению активности симбиотической азотфиксации, объемы которой напрямую определяются плотностью и влажностью корнеобитаемого слоя почвы. Кли-

матические условия Ульяновской области, характеризующиеся недостаточным увлажнением и периодическими засухами, определяют необходимость проведения оценки влияния интенсивности основной обработки почвы на агрофизические показатели плодородия и выявления ответной реакции симбиотического аппарата различных зерновых бобовых культур.

Цель исследований

Цель проводимых исследований заключалась в изучении влияния различных по интенсивности приёмов основной обработки почвы в технологии возделывания гороха и сои на плотность ее сложения, водный режим, симбиотическую активность и формирование урожайности семян.

МСХЖ — 60 лет!

- 45

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 4 / 2017

SCIENTIFIC SUPPORT AND MANAGEMENT OF AGRARIAN AND INDUSTRIAL COMPLEX

Объекты и методы исследований

Исследования проводились в 2014-2016 гг. на опытном поле Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. Полевой опыт закладывали в четырехкратном повторении, в соответствии с методикой и техникой постановки полевых опытов на стационарных участках, размещение делянок систематическое со смещением. Размер делянки — 50 м2. Почва опытного участка — чернозем выщелоченный, среднемощный среднесуглинистый. В опыте изучалась эффективность применения в технологии возделывания гороха, сои, кормовых бобов и люпина трех приемов основной обработки почвы — вспашки, плоскорезного и поверхностного рыхления (лущения). Все приемы осуществлялись в ранние сроки — 25-26 августа. Глубина отвального и плоскорезного рыхления — 2527 см, лущения — 10-12 см.

Результаты исследований

Степень интенсивности воздействия на почву, определяя плотность ее сложения, оказывает влияние на активность целого ряда биологических процессов: ферментативную активность, целлюлозоразлагающую способность, интенсивность дыхания, а также видовой состав микрофлоры и процентное содержание гумуса [4].

В проведенных нами исследованиях плотность почвы в посевах гороха и сои изменялась в зависимости от способов основной обработки почвы (табл. 1).

Исследования показали, что наибольшая рыхлость во всем пахотном слое формируется и сохраняется на варианте с отвальной обработкой, где плотность почвы в слое 0-30 см перед посевом гороха колебалась по годам в пределах 1,12-1,15 г/см3, перед посевом сои — 1,15-1,16 г/см3. Незначительное увеличение плотности в посевах сои является результатом естественного оседания почвы и объясняется более поздним посевом этой культуры. Оптимальная плотность почвы для развития зерновых бобовых ограничена пределами 1,1-1,3 г/см3 [5]. Результаты наших исследований показывают, что изучаемые в опыте варианты основной обработки почвы ко времени сева гороха и сои способны обеспечить для их дальнейшего раз-

вития приемлемую плотность корнеобитаемо-го слоя.

Плотность почвы перед уборкой изменяется в сторону увеличения на всех вариантах, наименьшие значения сохраняются на варианте отвальной вспашки, где в слое 0-30 см в посевах гороха по годам исследований она составила 1,17-1,18 г/см3, в посевах сои — 1,18-1,19 г/см3.

К уборке на варианте поверхностной обработки плотность почвы в посевах гороха повышается до 1,20-1,21 г/см3, в посевах сои — до 1,22-1,24 г/см3, достигая максимальных, по сравнению с остальными вариантами значений и подтверждая результаты предшествующих исследований 2011-2013 гг. [6].

В условиях земледелия лесостепи Заволжья почвенная влага находится в первом минимуме и часто выступает фактором, резко снижающим эффективность агротехнических приемов и продуктивность растений [7].

Плотность, определяя особенности строения пахотного слоя, напрямую влияет на возможность почвы формировать продуктивный запас воды. К концу вегетационного периода запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы под посевами гороха и сои заметно уменьшались в связи с транспирацией растений и общим испарением влаги с поверхности почвы.

Различными, в силу их биологических особенностей, сроками посева изучаемых культур, обусловлены отличия запасов продуктивной влаги перед посевом гороха и сои в 2014 г. — осадки, выпавшие до посева сои, увеличили содержание влаги в метровом слое до 167,0-175,9 мм.

Общий расход влаги в посевах гороха и сои определялся, прежде всего, продолжительностью вегетации растений — в посевах сои он достигал 262,7-278,0 мм в 2014 г. и 270,5-287,9 мм в 2015 г. Характерное для обеих культур снижение общего расхода влаги на вариантах без основной обработки при сопоставимых стартовых запасах и одинаковом количестве осадков, объясняется снижением биологической продуктивности растений и, как следствие, уменьшением их потребности в воде.

Обеспеченность сельскохозяйственных культур влагой зависит как от количества и рас-

пределения в течение вегетационного периода атмосферных осадков, так и от физических свойств почвы. Для характеристики условий развития растений чаще всего проводят расчет гидротермического коэффициента. В наших исследованиях ГТК с мая по август 2014 г. изменялся от 0,08 (июль) до 0,89 (июнь). В 2015 г. за аналогичный период значения ГТК изменялись от 0,36 (июнь) до 2,04 (июль). В целом можно отметить, что для гороха метеорологические условия в оба года исследований являлись приемлемыми, используя влагу осенне-зимних и летних осадков, растения завершали вегетацию до начала проявления ее дефицита. Для сои более благоприятными оказались условия 2015 г., так как обильное выпадение осадков — более 100 мм в течение июля — совпало с периодом формирования плодов.

Условия увлажнения корнеобитаемого слоя почвы определяют особенности взаимодействия клубеньковых бактерий с растением-хозяином, регулируют их активность, количество, массу и продолжительность жизнедеятельности [8]. При благоприятных погодных условиях корневая система и клубеньки нормально развиваются, растения интенсивно используют атмосферный азот. Высокие положительные температуры и отсутствие осадков негативно воздействуют на симбиотический аппарат, тем самым снижая продуктивность растений в целом.

Нами был определен общий (ОСП) и активный (АСП) симбиотический потенциал гороха и сои, представляющий собой наиболее полную характеристику симбиотического аппарата, которая объединяет массу клубеньков и продолжительность их функционирования (табл. 2).

Наибольшие значения симбиотического потенциала отмечены у гороха и сои на варианте отвальной обработки в оба года исследований. Соя сохраняет клубеньки до фазы полного налива, часть из них к этому времени еще активна, тогда как у гороха к этому периоду они полностью разрушаются. Вследствие большей продолжительности отдельных фаз развития АСП сои значительно — в 1,6-4,4 раза — превышает АСП гороха. В 2015 г. у сои на всех вариантах опыта отмечены наибольшие значения АСП,

Таблица 1

Плотность сложения почвы

Культура Вариант Плотность сложения почвы в слое 0-30 см Запас продуктивной влаги в слое 0-100 см, мм Убыло/ прибыло, Осадки, мм Общий

перед посевом перед уборкой перед посевом перед уборкой -/+

2014 г.

Поверхностная обработка 1,14 1,20 152,1 141,1 -11 174,2 185,2

Горох Отвальная обработка 1,12 1,17 154,7 140,9 -13,8 174,2 188,0

Плоскорезная обработка 1,13 1,18 154,0 140,6 -13,4 174,2 187,6

Поверхностная обработка 1,17 1,24 167,0 152,2 -14,8 247,9 262,7

Соя Отвальная обработка 1,15 1,18 175,9 146,0 -29,9 247,9 277,8

Плоскорезная обработка 1,16 1,20 174,1 144,0 -30,1 247,9 278,0

2015 г.

Поверхностная обработка 1,17 1,21 188,0 170,0 -10,0 189,6 199,6

Горох Отвальная обработка 1,15 1,18 189,2 167,8 -21,4 189,6 211,0

Плоскорезная обработка 1,16 1,19 190,6 169,3 -25,3 189,6 210,9

Поверхностная обработка 1,18 1,22 186,5 180,0 -6,5 264,0 270,5

Соя Отвальная обработка 1,16 1,19 190,0 166,1 -23,9 264,0 287,9

Плоскорезная обработка 1,19 1,21 193,4 170,2 -23,2 264,0 287,2

INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 4/2017

www.mshj.ru

по сравнению с предыдущим годом, увеличение составило от 533,4 кгхдн/га на варианте плоскорезного рыхления до 714,1 кгхдн/га на варианте поверхностной обработки. Наименьшие колебания по годам значений АСП, несмотря на более благоприятные условия увлажнения в 2015 г., отмечены у сои на варианте отвальной вспашки — разница составила 389,8 кгхдн/га, что косвенно подтверждает стабилизирующую роль отвальной обработки в регулировании водного режима почвы.

Динамика значений АСП гороха по годам исследований также определялась условиями увлажнения и интенсивностью основной обработки почвы. Дефицит влаги в мае 2014 г.

способствовал, по сравнению с 2015 г., формированию в 1,3-1,9 раза меньших значений АСП на вариантах с поверхностной и плоскорезной обработкой соответственно. На отвальной обработке колебания были незначительны, кроме того, зафиксирована обратная тенденция — АСП за вегетацию в 2014 г. была несколько выше.

Оптимизация условий симбиотической азот-фиксации, определяемая агрофизическими параметрами плодородия, способствовала росту урожайности семян гороха и сои (табл. 3).

В среднем за 2014-2015 гг. максимальная урожайность гороха и сои отмечалась в вариантах с отвальной обработкой и составляла соответственно 2,84 и 2,93 т/га. Поверхностная

обработка стабильно оказывала негативное влияние на продуктивность изучаемых культур, выразившееся в существенном снижении их урожайности по сравнению с остальными приемами основной обработки почвы. Отставание поверхностной обработки от вспашки в посевах гороха составило по годам исследований 0,390,42 т/га, в посевах сои — 1,12-1,14 т/га.

Достоверная разница между плоскорезным и отвальным рыхлением в посевах гороха отмечена только в 2014 г., в посевах сои она фиксировалась в оба года исследований.

Выводы

При возделывании гороха и сои, для обеспечения условий, способствующих максимальной реализации их продукционного потенциала, следует в качестве основной обработки почвы проводить отвальную вспашку на глубину 25-27 см.

К уборке на варианте поверхностной обработки плотность почвы в посевах гороха повышается до 1,20-1,21 г/см3, в посевах сои — до 1,22-1,24 г/см3, достигая максимальных, по сравнению с вариантами глубокого рыхления, значений. Регулирование плотности и режима влажности оказывают значительное влияние на активность симбиотической деятельности посевов гороха и сои. При отвальной вспашке на глубину 25-27 см АСП гороха достигает 8288,1-8426,5 кгхдн/га, у сои АСП достигает 13852,3-14242,1 кгхдн/га.

Литература

1. Денисов Е.П. и др. Агрофизические процессы формирования запасов продуктивной влаги в почве // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. 2014. № 8. С. 10-15.

2. Казаков Г.И., Милютин В.А. Экологизация и энергоресурсосбережение в земледелии Среднего Поволжья. Самара: РИЦ СГСХА, 2010. 245 с.

3. Хайртдинова Н.А., Захаров Н.Г., Пляшева Л.А. Системы основной обработки почвы в регулировании показателей плодородия чернозема выщелоченного в посевах гороха в условиях лесостепи Поволжья // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. № 3. С. 25-29.

4. Смирнов Б.А., Котяк П.А., Чебыкина Е.В. Влияние разных по интенсивности систем обработки и удобрений на изменение биологических показателей плодородия почвы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2008. № 10 (48). С. 16-20.

5. Подсевалов М.И., Хайртдинова Н.А. Влияние обработки почвы и удобрений на агрофизические показатели чернозема выщелоченного и урожайность зерновых бобовых культур при биологизации севооборотов // Нива Поволжья. 2012. № 3 (24). С. 18-22.

6. Рахимова Ю.М., Дозоров А.В., Подсевалов М.И., Наумов А.Ю. Влияние различных приемов основной обработки и применения гербицидов в посевах сои на агрофизические показатели плодородия почвы // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. № 4 (24). С. 6-13.

7. Подсевалов М.И., Тойгильдин А.Л., Аюпов Д.Э. Режим влажности почвы и формирование урожайности озимой пшеницы в севооборотах лесостепи Заволжья // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. № 4 (36). С. 48-54.

8. Дозоров А.В., Наумов А.Ю. Эффективные технологические приемы возделывания сои в ульяновской области // В сборнике: Биологическая интенсификация систем земледелия: опыт и перспективы освоения в современных условиях развития: материалы Всероссийской научно-практической конференции, 2016. С. 49-55.

ugsha@yandex.ru

Таблица 2

Общий (числитель) и активный (знаменатель) симбиотический потенциал гороха и сои, кгхдн/га

Фаза развития

Культура Вариант Стеблевание -третий настоящий лист Бутонизация -цветение Начало налива семян Полный налив семян За вегетацию

2014 г.

Поверхностная 437,3 1843,9 1064,1 3345,3

обработка 271,5 1843,9 434,3 2549,7

Горох Отвальная 706,5 7149,8 2057,3 9913,6

обработка 469,9 7149,8 806,8 8426,5

Плоскорезная 633,2 2596,4 1482,6 4712,2

обработка 368,4 2596,4 553,2 3518,0

Поверхностная 528,3 5682,8 6443,2 4211,4 16865,7

обработка 70,1 5682,8 4954,6 576,9 11284,4

Соя Отвальная 636,4 6735,6 6880,0 5950,1 20202,1

обработка 128,3 6735,6 6255,6 732,8 13852,3

Плоскорезная 213,4 6548,1 6597,2 4634,9 17993,6

обработка 116,7 6548,1 5056,7 634,8 12356,3

2015 г.

Поверхностная 584,9 2606,1 1073,6 4264,6

обработка 354,5 2606,1 408,2 3368,8

Горох Отвальная 869,4 6660,1 2640,9 10170,4

обработка 612,3 6660,1 1015,7 8288,1

Плоскорезная 679,4 5532,4 2049,7 8261,5

обработка 416,8 5532,4 782,3 6731,5

Поверхностная 163,0 5633,2 7207,5 4360,9 17364,6

обработка 135,8 5633,2 5599,7 629,8 11998,5

Соя Отвальная 473,8 6682,2 7721,9 5960,9 20838,8

обработка 408,4 6682,2 6334,9 816,6 14242,1

Плоскорезная 432,3 6099,1 7519,5 4866,5 18917,4

обработка 345,8 6099,1 5785,4 659,4 12889,7

Таблица 3

Урожайность гороха и сои в зависимости от приемов основной обработки почвы (2014-2015 гг.), т/га

Культура Вариант обработки Урожайность, т/га

2014 г. 2015 г. в среднем

Поверхностная обработка 2,42 2,45 2,44

Горох Отвальная обработка 2,81 2,87 2,84

Плоскорезная обработка 2,67 2,70 2,69

НСР05 0,13 0,22 -

Поверхностная обработка 1,76 1,84 1,80

Соя Отвальная обработка 2,88 2,98 2,93

Плоскорезная обработка 2,00 2,15 2,08

НСР05 0,19 0,16 -

МСХЖ — 60 лет!

- 47

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 4 / 2017