Влияние ресурсосберегающих систем обработки на агрофизические и почвозащитные свойства чернозема южного и урожайность зерновых культур

Влияние ресурсосберегающих систем обработки на агрофизические и почвозащитные свойства чернозема южного и урожайность зерновых культур

Ф.Г. Бакиров, к.с.-х.н., доцент,

Оренбургский ГАУ

В Оренбургском ГАУ с 1990 г. ведутся исследования по изучению способов обработки почвы, направленных на сохранение плодородия почв и стабилизацию продуктивности пашни, основанных на принципах энерго- и ресурсосбережения.

В опыте изучается 16 различных по интенсивности систем обработки почвы в течение двух

ротаций севооборотов: зернопаропропашного (пар черный — озимая рожь — яровая пшеница твердая

— яровая пшеница мягкая — кукуруза — яровая пшеница — ячмень) и зернопарового (пар черный

— озимая пшеница — просо — яровая пшеница — ячмень). В табл. 1 приводятся наиболее интересные и контрастные по предлагаемым в статье показателям системы основной обработки почвы.

Почва опытного участка — чернозем южный среднемощный тяжелосуглинистый с содержа-

нием гумуса 4,4%, наименьшей влагоемкостью (НВ) пахотного слоя 30,8% и удельной массой 2,61 г/см3.

Исследование структурного состава (сухой рассев) почвы в конце двух ротаций севооборота показало, что минимизация обработки почвы в сравнении с бессменной вспашкой повышает в пахотном слое общее содержание структурных агрегатов на 6,6—9,8%, в т.ч. агрономически ценных в засушливой зоне (0,25—3 мм) — на 0,8— 7,5%. Снижение интенсивности обработки положительно сказалось и на коэффициенте структурности, он возрос с 3,0 на вспашке до 4,8—5,7 в ресурсосберегающих обработках. Причем улучшение структурного состава почвы идет в строгом соответствии с уровнем минимизации от контрольного варианта с ежегодной вспашкой к минимальному с шестью нулевыми обработками.

1. Системы обработки почвы в зернопаропропашном и зернопаровом севооборотах

Примечание: 3(1) — три глубокие обработки, одна из них чизельная.

Однако следует отметить, что даже при длительной ежегодной вспашке чернозем южный сохраняет хорошие структурные качества пахотного слоя.

При минимизации основной обработки улучшались и почвозащитные свойства чернозема. Так, содержание ветроустойчивых агрегатов (более 1 мм) в слое 0—5 см при использовании безотвальных рыхлений и прямого посева (нулевая) увеличивается в сравнении с ежегодной вспашкой на 6,5—9,9%. Самое высокое содержание агрегатов, устойчивых к дефляции, наблю-

дается на варианте шестью нулевыми обработками за две ротации севооборота, а самое низкое

— на вспашке.

Чаще всего дефляция проявляется весной, после посева зерновых культур, когда верхний слой почвы разрыхлен и иссушен, а сельскохозяйственные культуры не успели еще развиться и не могут предохранить ее от выдувания. Поэтому большое значение в технологии возделывания культур приобретает система предпосевной подготовки почвы и способ посева. Здесь несомненное преимущество имеет посев культур стерневыми сеялками СЗС—2,1Л, которые одновременно осуществляют несколько технологических операций. После посева сеялкой СЗ—3,6, когда раздельно выполнялись культивация, посев и предпосевное прикатывание, а до посева закрытие влаги зубовыми боронами, содержание агрегатов размером более 1 мм снизилось до критического уровня 51,3—52,8%, а при использовании СЗС—2,1 Л оставалось на уровне 55,0—60,4%.

Почвозащитные свойства почв в значительной мере связаны с сохранением пожнивных остатков на полях. Последнее во многом определяется приемом, глубиной основной обработки и системой предпосевной подготовки почвы. В опыте при безотвальной обработке стойками СибИМЭ, глубоком и мелком плоскорезных рыхлениях под просо на поверхности почвы сохранилось соответственно 75,6; 77,7 и 80,7% стерни. После провокационной культивации количество стерни пропорционально уменьшалось на перечисленных фонах до 74; 66 и 77 шт./м2, или до 43,0; 39,7 и 45% соответственно.

После уборки яровой пшеницы на поверхности почвы сохранялось 386—401 шт./м2 условных стернинок. После вспашки и безотвального рыхления на 20—22 см, мелкой плоскорезной обработки на поверхности почвы осталось соответственно 14,5; 69,0 и 76,5%, а после закрытия влаги — 8,9; 25,5 и 40,9%, при использовании технологии прямого посева в последнем случае сохранилось 66,2% от исходного количества стерни-нок. Преимущество в сохранении пожнивных остатков на поверхности почвы в системе предпосевной обработки также за стерневыми сеялками. После них остается 40,8%, а после традиционной системы с использованием СЗ—3,6 — 30,6% стернинок.

Между комковатостью 0—5 см почвы (К), количеством стерни (Б) и эрудируемостью ^) Шиятый Е.И. установил зависимость, которая выражается уравнением: Q = 10 (а — в^К — с Б), где а, в, с, — коэффициенты регрессии (а = 3,5250; в = 0,0303; с = 0,0039). Поверхность почвы считается сильно ветроустойчивой при Q 50 г/м2 за 5 мин; умеренно ветроустойчивой при Q > 50 но < 120 и при Q > 120 — высокоподатливой ветровой эрозии.

N5 / п (варианта по схеме) Системы обработки Количество обработок за две ротации севооборотов

нуле- вых мини- мальных (поверх- ностных) сред- них глу- боких

1 Бессменная вспашка 0 0 6 4

2 Комбинированная с чередованием вспашки и плоскорезного рыхления 0 0 6 4

3 Комбинированная с чередованием мелких, средних и глубоких обработок 0 3 3 4

4 Комбинированная разноглубинная, с нулевыми 3 1 3 3

5

6

7

Расчеты показали, что прямой посев, безотвальные способы обработки в сочетании со стерневыми сеялками обеспечивают надежную защиту от ветровой эрозии с момента основной обработки до момента покрытия поверхности поля растительностью, способной предохранять ее от выдувания. Коэффициент эродируемости на вариантах даже после посева не превышает 44,6 по безотвальному рыхлению и 11,6 г/м2 за 5 мин по нулевому фону. После посева СЗ—3,6 по вспашке ветроустойчивость снизилась до умеренной ^ = 84,2).

Интегральным показателем физических условий плодородия почвы является плотность. Поэтому изучению возможностей ее оптимизации в последнее время уделяется особое внимание. Наиболее мощным средством регулирования плотности почвы остается способ обработки.

Разноглубинная отвальная обработка поддерживает плотность пахотного слоя в течение всей ротации севооборота в наиболее рыхлом состоянии. На других вариантах плотность увеличивается по отношению к контролю в полном соответствии с интенсивностью и глубиной воздействия на почву, оказываясь самой высокой на нулевых обработках.

Однако в паровом звене севооборота это не приводит к снижению продуктивности яровых зерновых культур. Так, урожайность пшеницы даже при использовании в течение двух лет подряд прямого посева была на 0,3 ц/га выше, чем на контроле, хотя плотность в слое 10—20 см составила 1,22 г/см3, а 20—30 см — 1,23 г/см3 при 1,10 и 1,19 г/см3 соответственно на вспашке.

Использование прямого посева под яровую твердую пшеницу приводит к снижению ее урожайности по сравнению с другими вариантами опыта, независимо от способа предшествующей обработки. Причиной тому является падалица озимой ржи, для уничтожения которой осенью необходимо провести хотя бы мелкое рыхление.

При длительном использовании мелких безотвальных и нулевых систем происходит постепенное увеличение объемной массы слоев почвы, не затрагиваемых обработками. Причем это явление носит кумулятивный характер и идет быстрее, чем процесс саморазрыхления чернозема южного, неоднократно отмеченный в опыте. В итоге к концу ротации севооборота плотность этих слоев на варианте с шестью нулевыми обработками достигает 1,25 и 1,29 г/см3 и более, что приводит к существенному снижению урожая ячменя

уплотняется почва при введении в севооборот кукурузы в связи с многократными обработками до и после посева, но особенно в период ее уборки.

Вспашка на 20—22 см ликвидирует избыточную переуплотненность слоя 10—20 см, но плотность слоя 20—30 см при этом остается высокой (вариант 6) и устраняется при отвальной и безотвальной обработке стойками СибИМЭ на 28— 30 см (варианты 8 и 9).

Как видно из данных табл. 2, между плотностью почвы и урожайностью культур существует тесная обратная зависимость, об этом свидетельствуют полученные коэффициенты корреляции (от — 0,444 до — 0,842). Уплотнение слоев 10— 20 и 20—30 см весной свыше 1,25 и 1,26 г/см3 соответственно ведет к снижению урожая зерновых культур.

Таким образом, при применении ресурсосберегающих способов обработки повышается содержание агрономически ценных структурных агрегатов, улучшаются почвозащитные свойства почвы, но при длительном использовании нулевых и мелких обработок происходит избыточное уплотнение нижних слоев пахотного слоя и снижение урожайности зерновых культур в конце ротации севооборотов. В связи с этим для черноземов южных наиболее приемлема комбинированная дифференцированная по глубине система обработки с преимуществен-

2. Плотность сложения пахотного слоя в конце второй ротации севооборота и урожайность зерновых культур в зависимости от систем основной обработки почвы

№ Способ и глубина обработки, см Плотность почвы (г/см2) после посева ячменя Урожайность, ц/га

п/п под яр. пшеницу под ячмень 0-10 10-20 20-30 0-30 ячменя средняя зерновых за 2 ротации

1 В 20-22 В 20-22 1,06 1,15 1,23 1,15 19,1 17,5

2 В 20-22 Б 20-22 1,09 1,22 1,25 1,19 17,5 17,4

3 В 20-22 П12-14 1,10 1,22 1,27 1,20 17,9 17,1

4 В 20-22 нулевая 1,12 1,23 1,26 1,20 18,5 16,7

5 П10-14 нулевая 1,12 1,23 1,28 1,21 16,2 16,3

6 нулевая В 20-22 1,06 1,16 1,27 1,17 17,1 16,5

7 нулевая нулевая 1,12 1,25 1,29 1,22 16,0 15,6

8 нулевая В 28-30 1,00 1,13 1,16 1,09 - -

9 нулевая Б 28-30 1,04 1,17 1,18 1,13 - -

Примечание: 1) В — вспашка, Б — безотвальная обработка ст. СибИМЭ, П — плоскорезное рыхление. 2) В 8 и 9 вариантах — В 28—30 и Б 28—30 — под кукурузу.

ным использованием мелких рыхлений под яровые зерновые, применении глубокой вспашки под наиболее требовательную культуру (например, кукурузу), которая позволяет успешно бороться с переуплотнением пахотного слоя, а

технологии прямого посева (нулевую) под вторую пшеницу в паровом звене севооборота и под ячмень при условии рыхления почвы не менее, чем на 20—22 см под предшествующую культуру.