Влияние обработки почвы и минеральных удобрений на агрофизические свойства чернозема типичного

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИИ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО

Г.Н. Черкасов, Е.В. Дубовик, Д.В. Дубовик, С.И. Казанцев

Аннотация. В результате исследований установлено неоднозначное влияние способа основной обработки почвы под озимую пшеницу и кукурузу и минеральных удобрений на показатели агрофизического состояния чернозема типичного. Оптимальные показатели плотности, структурного состояния получены при отвальной вспашке. Выявлено, что применение минеральных удобрений ухудшает структурно-агрегатное состояние, но способствует повышению водоустойчивости почвенных отдельностей при отвальной вспашке по отношению к нулевой и поверхностной обработкам.

Ключевые слова: структурно-агрегатное состояние, плотность почвы, водоустойчивость, обработка почвы, минеральные удобрения.

Плодородная почва наряду с достаточным содержанием питательных веществ должна иметь благоприятные физические условия для роста и развития сельскохозяйственных культур [1.-С.674]. Установлено, что структура почвы - основа благоприятных агрофизических свойств [2.-С.3; 3.-С.12].

Черноземные почвы обладают невысокой степенью антропотолерантности [2.-С.80], что позволяет говорить о высокой степени влияния антропогенных факторов, основным из которых является обработка почвы, а также ряд других мероприятий, которые применяются при уходе за посевами и способствуют нарушению очень ценной зернистой структуры, в результате чего она может распыляться или, наоборот, глыбиться, что допустимо до определенных пределов в почве.

Таким образом, целью данной работы являлось изучение влияния обработки почвы, минеральных удобрений и предшествующей культуры на агрофизические свойства чернозема типичного.

Исследования были проведены в 2009-2010 гг. в ООО «АгроСил» (Курская область, Суджанский район), на черноземе типичном тяжелосуглинистом. Агрохимическая характеристика участка: рНкс1- 5,3; содержание гумуса (по Тюрину) - 4,4%; подвижного фосфора (по Чирикову) - 10,9 мг/100 г; обменного калия (по Чи-рикову) - 9,5 мг/100 г; азота щелочногидролизуемого (по Корнфилду) - 13,6 мг/100 г. Возделываемые культуры: озимая пшеница сорта «Августа» и кукуруза гибрид ПР-2986.

В опыте изучались следующие способы основной обработки почвы: 1) отвальная вспашка на 20-22 см; 2) поверхностная обработка - 10-12 см; 3) нулевая обработка - прямой посев сеялкой Джон Дир. Минеральные удобрения: 1) без удобрений; 2) под озимую пшеницу N2^52^2; под кукурузу К14эР104К104.

Отбор образцов осуществлялся в третьей декаде мая, в слое 0-20 см. Плотность почвы определяли буровым методом по Н. А. Качинскому. Для изучения структурно-агрегатного состояния были отобраны ненарушенные почвенные образцы весом более 1 кг. Для выделения структурных отдельностей и агрегатов использовался метод Н. И. Саввинова по определению структурно-агрегатного состава почвы - сухое и мокрое просеивание.

Плотность почвы является одной из основных физических характеристик почвы. Увеличение плотности почвы приводит, как правило, к более плотной упаковке почвенных частиц, что в свою очередь ведет к изменению водного, воздушного и теплового режимов, что

впоследствии негативно сказывается на развитии корневой системы сельскохозяйственных растений. В то же время требования разных растений к плотности почвы неодинаковы и зависят от типа почвы, механического состава, возделываемой культуры. Так, оптимальная плотность почвы для зерновых культур составляет 1,051,30 г/см3, для кукурузы - 1,00-1,25 г/см3 [2.-С.98-99].

Проведенные исследования показали, что под воздействием различных обработок почвы происходит изменение плотности (рисунок 1). Независимо от возделываемой культуры наибольшая плотность почвы была на вариантах с нулевой обработкой, несколько ниже при поверхностной обработке. Оптимальная плотность почвы отмечается на вариантах с отвальной вспашкой. Минеральные удобрения при всех способах основной обработки способствуют повышению плотности почвы.

Полученные экспериментальные данные подтверждают неоднозначность влияния способов основной обработки почвы на показатели ее структурного состояния (таблица 1). Так, на вариантах с нулевой обработкой отмечено самое низкое содержание агрономически ценных агрегатов (10,0-0,25 мм) в пахотном слое почвы, по отношению к поверхностной обработке и отвальной вспашке.

Отвальная Поверхностная Кулевая

обработка обработка

Способ основной обработки почвы

Рисунок 1 - Изменение плотности чернозема типичного в зависимости от способов обработки и удобрений под озимой пшеницей

Тем не менее коэффициент структурности, характеризующий агрегатное состояние, уменьшился в ряду: поверхностная обработка ^ отвальная вспашка ^ нулевая обработка. На структурно-агрегатное состояние чернозема оказывает влияние не только способ обработки почвы, но и возделываемая культура. При возделывании озимой пшеницы количество агрегатов агрономически ценного диапазона и коэффициент структурности были выше в среднем на 20%, чем в почве под кукурузой. Это обусловлено биологическими особенностями строения корневой системы этих культур.

Рассматривая фактор удобренности, хочется отметить, что применение удобрений привело к заметному снижению как агрономически ценной структуры, так и коэффициента структурности, что вполне закономерно, так как в первый и второй год после внесения наблюдается ухудшение строения агрегатов и агрофизических свойств почвы - возрастают плотность укладки агрегатов, заполненность порового пространства тонкодисперсной частью, уменьшается пористость и почти в два раза снижается зернистость [2.-С.82-83].

Таблица 1 - Влияние способа обработки почвы и минеральных удобрений на показатели структурно-

Другим показателем структуры является ее устойчивость к внешним воздействиям, среди которых наиболее существенным является воздействие воды, поскольку почва должна сохранять свою уникальную комковато-зернистую структуру после обильных осадков и последующего подсушивания. Это качество структуры называется водоустойчивостью или водо-прочностью [4.-С.99].

Содержание водопрочных агрегатов (>0,25 мм) является критерием для оценки и прогноза устойчивости сложения пахотного слоя во времени, его устойчивости к деградации физических свойств под влиянием природных и антропогенных факторов. Оптимальное содержание водопрочных агрегатов >0,25 мм в пахотном слое разных типов почв составляет 40-70(80)% [5.-С.87]. При изучении влияния способов основной обработки (таблица 2) было установлено, что при нулевой обработке сумма водоустойчивых агрегатов была выше, чем при поверхностной обработке и отвальной вспашке.

Таблица 2 - Изменение водоустойчивости макро-

Это напрямую связано со средневзвешенным диаметром водоустойчивых агрегатов, поскольку нулевая обработка способствует увеличению размера почвенных отдельностей, обладающих водоустойчивостью. Коэффициент структурности водоустойчивых агрегатов уменьшается в ряду: поверхностная обработка ^ нулевая обработка ^ отвальная вспашка. По оценочно-

ориентировочной шкале [4.-С.102-103] критерий водо-прочности агрегатов при нулевой обработке оценивается как очень хороший, а при поверхностной обработке и отвальной вспашке - как хороший.

Изучая влияние возделываемой культуры, было установлено, что в почве под кукурузой средневзвешенный диаметр, коэффициент структурности, а также сумма водоустойчивых агрегатов были выше, чем под озимой пшеницей, что связано с формированием под зерновыми культурами мощной по объему и массе корневой системы, которая способствовала формированию большей водоустойчивости под кукурузой. Критерий водопрочности повел себя иначе и был выше в почве под пшеницей, чем под кукурузой.

При внесении удобрений на варианте с отвальной вспашкой повышались коэффициент структурности, средневзвешенный диаметр и сумма водоустойчивых агрегатов. Поскольку отвальная вспашка идет с оборотом пласта и значительно глубже, чем поверхностная и тем более нулевая обработка, то и заделка минеральных удобрений происходит глубже, следовательно, на глу -бине влажность выше, что способствует более интенсивному разложению растительных остатков, за счет чего и происходит увеличение водоустойчивости почвы. На вариантах с применением поверхностной и нулевой обработки все изучаемые показатели водоустойчивости почвы при применении минеральных удобрений снизились. Критерий водопрочности почвенных агрегатов на всех вариантах опыта увеличился, что связано с тем, что данный показатель рассчитывается по результатам не только мокрого просеивания, но и сухого просеивания.

Выводы

Установлено неоднозначное влияние изучаемых факторов на показатели агрофизического состояния чернозема типичного. Так, наиболее оптимальные показатели плотности, структурного состояния были выявлены при отвальной вспашке, несколько хуже при поверхностной и нулевой обработках. Показатели водоустойчивости уменьшались в ряду: нулевая обработка ^ поверхностная обработка ^ отвальная вспашка. Применение минеральных удобрений ухудшает структурно-агрегатное состояние, но способствует повышению водоустойчивости почвенных отдельностей при отвальной вспашке по отношению к нулевой и поверхностной обработкам. При возделывании озимой пшеницы показатели, характеризующие структурно-

агрегатное состояние почвы, были выше, чем при возделывании кукурузы, а показатели водоустойчивости, напротив, в целом были выше под кукурузой.

Список использованных источников

1 Боронтов, О.К. Влияние обработки почвы и предшествующей культуры на структуру чернозема выщелоченного / О.К. Боронтов, И.М. Никульников // Почвоведение. - 1998. -№6. - С. 674-679.

2 Медведев, В.В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов / В.В. Медведев. - М.: Агропромиздат, 1988. - 160 с.

3 Ревут, И.Б. Физика почвы / И.Б. Ревут. - М.: Колос, 1972. - 365 с.

4 Теории и методы физики почв / под ред. Е.В. Шеина и Л.О. Карпачевского. - М.: «Гриф и К», 2007. - 616 с.

5 Кузнецова, И.В. О некоторых критериях оценки физических свойств почв / И.В. Кузнецова // Почвоведение. - 1979. - №3. - С. 81-87.

Информация об авторах

Черкасов Григорий Николаевич, директор, ГНУ ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, член-корр. РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, тел. (4712) 5342-56.

агрегатного состояния почвы

Обработка почвы Ми- нераль ные удоб- рения Коэффициент структурности Содержание агрономически ценных агрегатов, %

2009 2010 2009 2010

Отвальная вспашка без удоб- рений 2,35 1,49 70,16 59,85

№К 2,25 1,30 69,21 49,91

Поверхностная обработка без удоб- рений 2,44 1,98 70,96 49,80

№К 1,60 1,28 61,61 42,25

Нулевая обработка без удоб- рений 2,02 1,39 66,89 41,37

№К 1,27 1,00 56,03 32,17

структуры чернозема типичного в пахотном слое почвы

Обработка почвы Мине- ральные удобре- ния Коэффициент структурности водоустойчивых агрегатов Сумма водоус- тойчивых агрегатов, % Средневзве- шенный диаметр водоустой- чивых агрегатов Критерий водопроч- ности

2009 2010 2009 2010 2009 2010 2009 2010

Отвальная вспашка без удобре- ний 1,20 1,28 54,60 56,14 0,53 0,72 472 440

ОТК 1,63 1,61 61,94 50,22 0,57 0,79 508 502

Поверхно- стная обработка без удобре- ний 1,43 2,28 58,84 59,54 0,70 0,76 437 401

отк 1,00 1,60 49,96 51,50 0,50 0,59 566 547

Нулевая обработка без удобре- ний 1,86 1,93 65,08 60,32 0,90 0,96 675 572

отк 1,01 1,35 50,18 54,46 0,50 0,62 672 568

Дубовик Елена Валентиновна, старший научный сотруд- Дубовик Дмитрий Вячеславович, руководитель группы

ник ГНУ ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, канди- аналитических работ ГНУ ВНИИ земледелия и защиты почв

дат сельскохозяйственных наук. от эрозии, доктор сельскохозяйственных наук.

Казанцев Сергей Иванович, главный агроном ООО «АгроСил».