Изменение плотности сложения чернозема выщелоченного под воздействием природных и машинных деформаций

• Аграрный вестник Урала №6 (85), 2011 г.

Агрономия

была минимальной и на контроле составила по чистому пару 1234-1319 руб./т, по занятому пару — 1461-1490 руб./т, а на удобренном фоне соответственно 16561728 и 1718-1828 руб./т.

Самые низкие показатели экономической эффективности на всех фонах питания по парам были у сорта Юбилейная 100 как наиболее скороспелого и менее продуктивного.

Применение удобрений приво-дило к увеличению производственных затрат в зависимости от вида пара на 20-66 %, себестоимость зерна возрастала на 21-33 %, а стоимость продукции повышалась на 13-37 %. Условный чистый доход при этом по чистому пару снижался на 11,6 %, а по занятому пару увеличивался на 13,3 %. Рентабельность производства продукции на удобренном фоне уменьшалась на 39-64 %.

По предшественнику озимая пшеница на варианте без применения удобрений максимальные показатели экономической эффективности были получены у сортов Ермак, Юбилейная 100 и Батько, а минимальные величины — у сорта Дон 95. На удобренном фоне самые высокие экономические показатели были у сортов Прикумская 140, Виктория Одесская и Победа 50, а минимальные показатели — у сорта Юбилейная 100 .

В то же время отзывчивость на удобрения отдельных сортов озимой пшеницы была различной, что и отразилось на рентабельности их производства. Так, улучшение условий питания у таких сортов, как Прикумская140, Победа 50, Виктория Одесская и Дон 95 способствовало увеличению рентабельности производства зерна на 6,1-19,5 %, тогда как у остальных сортов она снизилась на 8,8-27,7 %.

Приведенные данные позволяют сде -лать вывод о том, что для успешной реализации потенциальной возможности растений такие сорта озимой пшеницы,

Таблица 3

Структура прямых затрат при возделывании озимой пшеницы по различным предшественникам и фонам питания, % (2005-2007 гг).

Статья затрат Без удобрений С удобрениями

Чистый пар Занятый пар Озимая пшенииа Чистый пар Занятый пар Озимая пшенииа

Оплата труда с доплатами и начислениями 1,6 1,3 0,9 1,3 1,1 0,7

Горюче-смазочные материалы 32,2 21,4 25,8 24,0 15,4 18,2

Амортизация и ремонт техники 11,2 7,9 9,5 8,8 6,6 6,5

Минеральные удобрения 28,5 34,0 33,5

Средства защиты растений 13,6 17,8 16,8 9,0 10,8 10,6

Семена 35,8 46,8 44,0 23,7 28,3 27,9

Прочие затраты 5,6 4,8 3,0 4,7 3,8 2,6

При внесении удобрений доля прямых затрат на их применение наибольшая (28,5-34,0 %), затем следовали семена (23,7-28,3 %) и ГСМ (15,4-24,0 %). При этом доля оплаты труда уменьшалась на

0,2-0,3 %, ГСМ — на 6,0-8,2 %, затраты на амортизацию и ремонт техники — на

1.3-3,0 %, средств защиты растений — на 4,6-7,0 % и семян — на 12,1-18,5 %.

Выводы.

1. На всех фонах питания максимальные показатели экономической эффективности были получены по предшественнику чистый пар. Стоимость продукции с 1 га уменьшалась от чистого пара к озимой пшенице в зависимости от фона питания в 1,7-2,3 раза, условный чистый доход — в

3.4-5,5 раза, а рентабельность производства зерна — на 63,2-124,4 %.

2. В среднем по предшественникам применение удобрений увеличи-вало производственные затраты с 1 га на 57 %, себестоимость зерна — на 15 %, стоимость продукции — на 29 %, условный чистый доход — на 3 %, а рентабельность производства зерна уменьшалась на 38 %.

3. По чистому и занятому пару самые высокие показатели экономической эффективности на всех фонах питания были получены у сортов Прикумская 140, Виктория Одесская и Ермак, а самые низкие показатели — у сорта Юбилейная 100.

литература

1. Сухов А. Н. Севооборот: старые истины и новые проблемы // Вестник АПК Волгоградской области. 2010. № 3. С. 21-23.

2. Удовыдченко В. И., Удовыдченко А. В. Организационно-экономические аспекты повышения устойчивости производства зерна в засушливых регионах : монография. Ставрополь, 2004. 201 с.

как Прикумская 140, Победа 50, Виктория Одесская и Дон 95 необходимо возделывать по такому жесткому предшественнику, как озимая пшеница, только на хорошем агротехническом фоне с обязательным применением минеральных удобрений.

В среднем по сортам применение минеральных удобрений увеличило производственные затраты по предшественнику озимая пшеница на 58 %, стоимость продукции с 1 га возросла на 54,7 %, а условный чистый доход — на 45,3 %. При этом себестоимость 1 т зерна и рентабельность производства продукции изменялись незначительно, в пределах 2,2-2,9 %.

Возделывание озимой пшеницы по различным предшественникам и фонам питания приводило к изменению структуры производственных затрат. Из данных табл. 3 видно, что, по сравнению с контролем, применение удобрений приводит к относительному снижению всех остальных статей по предшественникам.

На контроле в структуре прямых затрат при возделывании озимой пшеницы по всем трем предшественникам наибольший удельный вес приходился на семена (35,8-46,8 %), горюче-смазочные материалы (ГСМ) (21,4-32,2 %) и средства защиты растений (13,6-17,8 %).

ИЗМЕНЕНИЕ ПлОТНОСТИ СЯОжЕНИЛ ЧЕРНОЗЕМА ВыщЕлОЧЕННОгО под воздействием природных и машинных деформаций

н. в. АБРАМов,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ректор, Тюменская ГСХА,

А. М. ПАнТЮХов,

аспирант, преподаватель, Ялуторовский аграрный колледж

625003, г. Тюмень, ул. Республики, д. 7

Ключевые слова: чернозем выщелоченный, плотность сложения, разуплотнение, продуктивная и недоступная влага, уплотнение, пахотный и подпахотный слои, свойства почвы.

Keywords: the alkalined black earth, the density of addition, decreasing of consideration, productive and inaccessible moisture, consideration, ploughing and underploughing layers, the properties of the soil.

В процессе сельскохозяйственного сезон многократному воздействию ходовых систем. Это приводит к деформации почвы, к возрастанию ее плотности в пахотном и в подпахотных слоях [1, 2].

производства по полям перемещается различная сельскохозяйственная техника, в результате часть поля подвергается за

16

По результатам исследований ученых ведущих научно-исследовательских учреждений страны, уплотняющие деформации распространяются на глубину

www. m-avu. narod. ru

335^»- Аграрный вестник Урала №6 (85), 2011 г.~<^ЦЩ£

Агрономия

40-60 см, а в отдельных случаях до 1 м [2]. Однако вопрос о воздействии ходовых систем машин на черноземы Западной Сибири слабо изучен. Много остается вопросов, требующих ответа, о действии техники и технологий на уплотнение подпахотных горизонтов [3]. Для большей части Сибири эта проблема особенно злободневна в связи с повышенной уязвимостью ее почвенного покрова [4].

Наши исследования проводились в Северной лесостепи Тюменской области на выщелоченных черноземах. Плотность сложения почвы в подпахотных слоях уже с глубины 40 см в большинстве случаев превышает оптимальную (до 1,40 г/см3 по Н. З. Станкову) для проникновения в нее корневых систем растений. Так, в данных исследованиях средняя плотность сложения чернозема выщелоченного по 112 скважинам составляет: в слое 40-50 см — 1,41 г/см3; 50-60 см — 1,46 г/см3, а глубже 60 см — 1,481,52 г/см3. Плотность сложения более 1,50 г/см3 встречается: в слое почвы 40-50 см в 22 % образцов, в слоях 50-60, 60-70, 70-80, 80-90 см — соответственно 37 %; 43; 48; 55 и в слое 90-100 см — в 65 % скважин, а плотность сложения 1,60 г/см3 и более составила соответственно в 3 %; 9; 14 и в слое 70-100 см — в 18-24 % образцов.

Сравнительное изучение плотности сложения почвы на целине и пашне показало, что длительная хозяйственная деятельность человека привела к уплотнению почвы пашни до глубины 50 см, в том числе в слое 30-40 см — на 0,13 г/см3, а в слое 40-50 см — на 0,09 г/см3.

В связи с этим наиболее острым становится вопрос возможности естественного разуплотнения почвы, особенно в подпахотных горизонтах. Особую тревогу вызывает снижение плодородия черноземных почв, т. к. это отразится наибольшим недобором сельскохозяйственной продукции.

Процесс перехода почвы в равновесное состояние исследован нами в лабораторном опыте. В результате пришли к выводу, что деформированная почва пахотного слоя чернозема выщелоченного лесостепи Западной Сибири приходит в равновесное состояние за 2-3 года [5].

Методика исследований.

Изучение особенностей естественного разуплотнения почвы пахотного и подпахотных горизонтов выполнено в вегетационном опыте, заложенном нами

29 мая 1989 г. на опытном поле ОПХ «Заводоуковское» на почве чернозем выщелоченный, маломощный, среднегу-мусный, тяжелосуглинистый с содержанием в пахотном слое: гумуса 8,94 %, подвижных Р2О5 и К2О 12,0 и 11,8 мг/100г; рН солевой 5,94.

Для этого из стальных оцинкованных труб диаметром 250 мм изготовили цилиндры высотой 400 мм, объемом 19527-19625 см3, весом 4977-5550 граммов. Цилиндры наполнили почвой. Почву брали на месте закладки опыта. Уплотняли и устанавливали согласно схеме опыта.

Схема опыта.

1. Почву пахотного слоя в цилиндрах уплотнили до 0,9 г/см3; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3;

1,4 г/см3. Цилиндры установили в два ряда с разрывом между повторностями, на дно траншеи глубиной 40 см. Повторность четырехкратная.

2. Почву из горизонтов В, и В2 уплотнили до 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7 и 1,74 г/см3. Цилиндры с ней установили параллельно цилиндрам с почвой из Апах на расстоянии от них 1 м, на дно траншеи глубиной 80 см. На них установили цилиндры с почвой из Апах плотностью сложения 1,10 г/см3. Повторность тоже четырехкратная.

В 1989-1993 гг. в цилиндрах выращивали овес на зерно. Через 1614 суток экспозиции, т. е. 24 октября 1993 года, цилиндры с почвой вынули и вновь определили плотность сложения почвы в них.

Результаты исследований почвы пахотного слоя свидетельствуют о том, что при исходной плотности 0,91; 1,01 и

1,09 г/см3 за 1614 суток экспозиции почва уплотнилась во всех цилиндрах, в среднем соответственно на 0,08; 0,04 и 0,02 г/см3. Отмечено уменьшение доли изменения плотности от первой к последней и приближение ее к нулю. В цилиндрах с исходной плотностью почвы 1,20; 1,31; 1,36 г/см3 за время экспозиции она уменьшилась соответственно на 0,03; 0,05 и 0,05 г/см3, т. е. наблюдается процесс разуплотнения. Более рыхлая почва с исходной плотностью 0,91 и 1,01 г/см3 за 1614 суток в цилиндрах без антропогенных воздействий не уплотнилась до равновесной, а уплотненная до 1,31 и 1,36 г/см3 не разуплотнилась до равновесной. Между уплотнившейся и разуплотнявшейся почвой интервал от 1,11 до 1,17 г/см3. Этот интервал есть основание считать равновесной плотностью данной почвы в пахотном слое (табл. 1). Коэффициент корреляции между исходной плотностью и после экспозиции уплотнившейся и разуплотнявшейся почвы одинаков — 0,87. Он свидетельствует о тесной связи изменений плотности почвы пахотного слоя за период экспозиции. Корреляция существенна на однопроцентном уровне значимости. Результаты согласуются с ранее сделанным выводом о медленном переходе почвы Апах в равновесное состояние.

Из результатов исследований почвы

Плотность сложения почвы исходная и через

подпахотных горизонтов В, и В2 в слое 40-80 см следует, что при исходной плотности всех градаций уплотнения, процесса разуплотнения не наблюдается. Более того, при исходной плотности 1,33; 1,38; 1,52 и 1,60 г/см3 отмечено уплотнение почвы соответственно на 0,06; 0,04; 0,02 и 0,03 г/см3. Коэффициент корреляции между исходной плотностью сложения и после экспозиции очень высокий — 0,87. Он свидетельствует о тесной связи между ними. Корреляция существенна на однопроцентном уровне значимости. Уровень равновесной плотности почвы горизонтов В, и В2 установить не представилось возможным из-за отсутствия процесса разуплотнения. При исходной плотности 1,52 г/см3 ее повышение наименьшее — 0,02 г/см3, но при более высоком исходном уплотнении 1,60 г/см3 процесса разуплотнения не наблюдалось. При еще более высоком исходном уплотнении до

I,70 и 1,74 г/см3 плотность сложения горизонтов В, и В2 за период экспозиции не изменилась (табл. 1). Влияние высыхания на уплотнение почвы горизонтов В, и В2 за период экспозиции не имеет места. Во всех цилиндрах 24 октября 1993 г. почва более влажная, чем при закладке опыта 29 мая 1989 г. Ее средняя исходная влажность в слое 40-80 см 20,2 %, а после экспозиции 24 октября 1993 г. — 23,6 %. Поэтому отсутствие процесса разуплотнения почвы подпахотных горизонтов свидетельствует об увеличении уровня ее равновесной плотности. Эти результаты согласуются с выводами ряда авторов [7, 8, 9, 10, 11].

Урожайность овса в цилиндрах с деформированной почвой пахотного слоя в горизонте 0-40 см и ненарушенного сложения в горизонтах глубже 40 см в среднем за 1990-1993 гг. с уплотнением от 0,91 до 1,09 (1,11) г/см3 возрастала от

19,4 до 24,4 г/сосуд зерна. На этом уровне она и при плотности 1,20 (1,17) г/см3. Дальнейшее уплотнение почвы пахотного слоя приводило к существенному снижению урожайности овса до 18,9 и затем до

15,9 г/сосуд.

С увеличением плотности подпахотных горизонтов в слое 40-80 см урожайность овса снизилась с 18,1 до

II,6 г/сосуд, в том числе до 1,52 (1,54) г/см3 значительно и даже резко, а от 1,60 г/см3 и более — плавно и несущественно.

Таблица 1

1614 суток экспозиции в вегетационном опыте

Дата определения плотности почвы Горизонт 0—40 см Горизонт 40—80 см

Плотность почвы, г/см3 Средняя урожайность зерна овса, г/сосуд 1990-1993гг Плотность почвы, г/см3 Средняя урожайность зерна овса, г/сосуд 1990-1993гг

средняя + к исходной средняя + к исходной

29.05.1989 24.10.1993 0,91 0,99 +0,08 19,4 1,33 1,39 +0,06 18,1

29.05.1989 24.10.1993 1,01 1,05 +0,04 20,4 1,38 1,42 +0,04 15,4

29.05.1989 24.10.1993 1,09 1,11 +0,02 24,4 1,52 1,54 +0,02 12,2

29.05.1989 24.10.1993 1,20 1,17 -0,03 23,7 1,60 1,63 +0,03 12,0

29.05.1989 24.10.1993 1,31 1,26 -0,05 18,9 1.70 1.70 0,0 11,7

29.05.1989 24.10.1993 1,36 1,31 -0,05 15,9 1,74 1,73 -0,01 11,6

НСР о.о5> г/сосуд 3,7 2,7

№№№. m-avu. па^. ги

17

Аграрный вестник Урала №6 (85), 2011 г. „

Агрономия

Таблица 2

Запас продуктивной влаги при капиллярной влагоемкости в зависимости от уплотнения

почвы горизонтов В1 и В2 чернозема выщелоченного, мм

Плотность сложения почвы, г/см3 Капи влаго тлярная ёмкость Недост влага упная (ВУЗ) Продуктивная влага

% мм % мм мм % к ПСП 1,40 г/см3

всего на 0,01 г/см3

1,40 30 42,1 9,99 14,0 28,1 100

1,45 28 40,9 10,39 15,1 25,8 -0,46 91,8

1,50 26 39,3 11,11 16,7 22,6 -0,64 80,4

1,55 24 37,0 11,07 17,2 19,8 -0,56 70,5

1,60 21 33,5 11,28 18,0 15,5 -0,86 55,2

1,65 18 29,6 11,42 18,8 10,8 -0,94 38,4

1,70 17 28,9 11,46 19,5 9,4 -0,28 33,5

1,75 16 28,6 11,19 19,6 9,0 -0,08 32,0

1,80 15 27,5 11,78 21,2 6,3 -0,54 22,4

1,85 14 25,5 11,62 21,5 4,0 -0,46 14,2

Т. е. урожайность больше зависела уже от почвы в слое 0-40 см (табл. 1).

Расчеты на основе этой информации и данных о доли скважин с плотностью сложения почвы в слое 40-80 см более 1,50 и 1,60 г/см3 показывают, что уже сегодня на выщелоченных черноземах Западной Сибири от переуплотнения подпахотных горизонтов сельское хозяйство недополучает 10-11 % урожая зерновых.

В целях изучения максимально возможного накопления продуктивной влаги почвой подпахотных горизонтов В, и В2 чернозема выщелоченного в зависимости от плотности ее сложения нами проведен лабораторный опыт. В опыте трижды определяли капиллярную влаго-емкость и дважды прямым методом влажность устойчивого завядания в 4-х кратной повторности по методикам, изложенным в практикуме по земледелию, 1977 и 1971. Для этого применяли металлические сосуды нашей конструкции диаметром 98 мм, высотой 120 мм и объемом образца почвы 845,1-884,3 см3 с ввинчивающейся по резьбе крышкой. В дне отверстие для фитиля, а в крышке 5 отверстий для воздухообмена и для зерен (растений) овса. Сосуды наполняли почвой и уплотняли ее с помощью механического винтового домкрата, который устанавливали в специально изготовленную стальную рамку. Почву уплотняли до плотности сложения от 1,85 до 1,40 г/см3 через каждые 0,05 г/см3.

Результаты исследований представ -лены в процентах от абсолютно сухой массы почвы и в миллиметрах (табл. 2). Капиллярная влагоемкость при плотности сложения 1,40 г/см3 составила в среднем

30 %. С уплотнением почвы капиллярная влагоемкость постепенно снижается в каждом из повторов исследований, а в среднем с 30 % при плотности 1,40 г/см3 до 14 % при 1,85 г/см3. Наиболее заметно уровень влагоемкости уменьшается в интервале плотности сложения 1,401,65 г/см3 на 2-3 % в абсолютном значении, или на 6-10 % относительно ее значения при плотности 1,40 г/см3 от одной градации к другой. При плотности сложения 1,65 г/см3 капиллярная влагоем-кость уже 18 %, или снизилась на 40 % относительно начальной при плотности

1,40 г/см3. В целом, при наибольшей плотности сложения 1,85 г/см3 она составила лишь 46 % начальной, или уменьшилась больше, чем вдвое. Во всех трех повторах исследований коэффициент корреляции между плотностью сложения и капиллярной влагоемкостью почвы очень высокий — 0,87-0,89, т. е. связь между ними тесная. Корреляция во всех трех наблюдениях существенна на однопроцентном уровне значимости.

Влажность устойчивого завядания (ВУЗ) — одна из основных почвенногидрологических констант. Ниже границы ВУЗ почвенная влага практически недоступна растениям или не может быть продуктивной [7, 8]. С повышением плотности сложения почвы от 1,40 до 1,85 г/см3 уровень влажности завядания повысился всего лишь на 1,5-1,8 %, а в среднем — на

1,63 %. Это в абсолютных значениях, а относительно ее уровня плотности 1,40 г/см3 — на 16 % (табл. 2). Результаты исследований согласуются с данными И. Б. Ревута [6]. Коэффициент корреляции между плотностью почвы и влажностью завядания растений довольно высокий (0,74 и 0,78), что свидетельствует об их тесной связи. Корреляция существенна, соответственно, на пяти- и однопроцентном уровне значимости.

Наибольшее количество общей влаги десятисантиметровый слой нашей черноземной почвы вместил при плотности

1,40 г/см3 — 42,1 мм. С повышением плотности сложения до 1,85 г/см3 эта возможность постепенно уменьшилась до

25,5 мм. В общем количестве влаги присутствует недоступная растениям влага, количество которой увеличилось с уплотнением почвы от 14,0 до 21,5 мм. В итоге при плотности сложения 1,40 г/см3 данная почва слоем 10 см может вместить 28,1 мм продуктивной влаги. С уплотнением возможность почвы по накоплению продуктивной влаги постепенно уменьшается. До плотности 1,65 г/см3 это снижение интенсивно — на 3-4,7 мм от одной к другой соседней градации, или на 10-17 %. При плотности 1,65 г/см3 данная почва может иметь 10,8 мм продуктивной влаги, или 38 % к начальной при плотности сложения 1,40 г/см3, а при 1,85 г/см3 — лишь 4,0 мм, или только 14,2 % к начальной (табл. 2).

Параллельно эти исследования проведены и с традиционными патронами. Результаты изменения капиллярной влагоемкости (КВ) и влажности завяда-ния растений (ВЗ) с уплотнением почвы неравномерные, изменяются скачками и часто необъяснимые, поэтому забракованы.

Выводы.

1. В вегетационном опыте почва пахотного слоя чернозема выщелоченного, уплотненная до 0,91; 1,01 и 1,09 г/см3 за 1614 суток без антропогенных воздействий, уплотнилась соответственно на 0,08; 0,04 и 0,02 г/см3, а с исходной плотностью сложения 1,20; 1,31 и 1,36 г/см3 разуплотнилась соответственно на 0,03; 0,05 и 0,05 г/см3, приблизившись к равновесной плотности, но не достигнув ее. Равновесная плотность сложения пахотного горизонта исследуемой почвы находится в интервале 1,11-1,17 г/см3.

2. Оптимальная для роста и развития растений овса плотность сложения пахотного слоя данной почвы 1,10-1,20 г/см3, или равна уровню ее равновесной плотности.

3. В почве подпахотных горизонтов в слое 40-80 см при исходной плотности сложения от 1,33 до 1,74 г/см3 процесса разуплотнения за 1614 суток экспозиции не наблюдалось. С уплотнением этой без-гумусной почвы произошло повышение равновесной плотности ее сложения.

4. Влияние подпахотных горизонтов почвы на урожайность зерновых велико. С ее уплотнением в слое 40-80 см от

1.33 до 1,74 г/см3 урожайность овса за годы исследований снизилась от 18,1 до

11,6 г/сосуд, или на 36 %. Существенное снижение урожайности овса отмечено при уплотнении чернозема выщелоченного с

1.33 до 1,52 г/см3. При дальнейшем уплотнении урожайность зерна изменилась незначительно и зависела в основном от почвы в слое 0-40 см.

5. В лабораторных опытах с уплотнением подпахотных горизонтов В, и В2 черноземной суглинистой почвы от 1,40 до 1,85 г/см3 ее капиллярная влагоемкость уменьшилась с 30 до 13,8 %, или в 2,2 раза. Наиболее интенсивно ее уровень уменьшается в интервале плотности сложения 1,40-1,65 г/см3.

6. Уровень влажности устойчивого завядания растений с повышением плотности сложения почвы от 1,40 до 1,85 г/см3 повысился всего лишь на 1,5-1,8 %, а в среднем — на 1,63 %. Это в абсолютных значениях, а относительно ее уровня при плотности сложения 1,40 г/см3 — на 16 %.

7. Максимальное количество продуктивной влаги подпахотный горизонт чернозема выщелоченного тяжелосуглинистого при плотности сложения 1,40 г/см3 вместил 28,1 мм в слое 10 см. С уплотнением такая возможность постепенно уменьшается. До плотности 1,65 г/см3 это снижение интенсивно — на 3-4,7 мм от соседних градаций, или на 10-17 %. При этой плотности максимум возможного накопления продуктивной влаги лишь 10,8 мм, или в 2,6 раза меньше начальной, а при плотности 1,85 г/см3 — только 4 мм.

Рекомендации производству.

Не допускать переуплотнения подпахотного слоя чернозема выщелоченного.

18

www.m-avu. па^. ги