Системы обработки почвы в эрозионных ландшафтах Среднего Урала

СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ЭРОЗИОННЫХ ЛАНДШАФТАХ СРЕДНЕГО УРАЛА

Н.Н.ЗЕЗИН,

кандидат сельскохозяйственных наук, директор УралНИИсхоза

М.И.ЛУКИНЫХ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор по научной работе и инновациям, Уральская ГСХА

Земледелие Урала

Система

обработки почвы в зернотравяном севообороте слабо- и

среднеэрозионных ландшафтов на Среднем Урала зависит от выбора приоритетов землепользователя.

Развитие концепции адаптивно-ландшафтного земледелия вызывает необходимость совершенствования теоретических и практических основ обработки почвы.

Цель исследований

Обобщение исследований по обработке почвы в условиях эрозионных ландшафтов Среднего Урала. Важность изучаемого вопроса подчеркивается той ролью, которую играет обработка почвы в формировании почвенных условий урожаев сельскохозяйственных культур.

Методика исследований

Опыт 1 проводился в лесостепи Предуралья (ОПХ Красноуфимской СХОС). Почва серая, лесная, слабосмытая, легкоглинистая. Склон юго-восточной экспозиции крутизной 3-8о. Агроландшафт среднеэрозионно опасный. Исследования проводились в зернотравяном севообороте: однолетние травы на зеленую массу, яровая пшеница с подсевом клеверо-тимо-феечной смеси, клеверо-тимофеечная смесь 1 года пользования на зеленую массу; клеверо-тимофеечная смесь 2 года пользования на зеленую массу; ячмень.

Опыт двухфакторный.

Фактор А - системы основной обработки почвы.

1. Отвальная обработка 1: гребневая вспашка переоборудованным плугом ПН-4-35 с двумя удлиненными отвалами на 2 и 4 корпусах под все культуры севооборота;

2. Отвальная обработка 2: вспашка под все культуры севооборота;

3. Безотвальная обработка: плоскорезная обработка под все культуры севооборота;

4. Комбинированная обработка 1: чередование гребневой вспашки под однолетние травы с вспашкой под пшеницу и ячмень.

5. Комбинированная обработка 2: чередование гребневой вспашки под однолетние травы с плоскорезной обработкой под пшеницу, вспашка под ячмень.

Фактор Б - системы удобрений.

1) без удобрений;

2) минеральная система удобрений вносились из расчета на планируе-

мый урожай;

3) навозно-минеральная система удобрений. Навоз вносился из расчета 50 т/га под первую культуру севооборота. Минеральные удобрения при навозно-минеральной системе удобрений вносились из расчета необходимости выдержать эквивалентное количество питательных веществ с минеральной системой удобрений.

В опыте 2 была представлена малоплодородная дерново-подзолистая эродированная почва (ОПХ «Исток» УралНИИСХ). Склон юго-восточ-ной экспозиции крутизной 3,5о. Агроландшафт слабоэрозионно опасный. Исследования проводились в севообороте: 1) однолетние травы, поукосно озимая рожь; 2) озимые культуры с подсевом однолетних трав, поукосно рапс на сидерат;

3) ячмень; 4) однолетние травы, поукосно яровой рапс на зеленую массу; 5) ячмень с подсевом клевера; 6) клевер 1 года пользования. Опыт двухфакторный.

Фактор А. Система основной обработки.

1. Культурная вспашка под все культуры севооборота (традиционная);

2. Плоскорезная обработка под все культуры севооборота (минимальная);

3. Ярусная вспашка под первую культуру севооборота, под остальные - дискование (комбинированная).

Фактор Б. Система удобрений.

1. Навозно-сидерально-минеральная система удобрений в севообороте включает заделку в почву торфонавозного компоста под первую культуру севооборота из расчета (20 т навоза на гектар ежегодно), заделка в почву зеленой массы рапса в количестве 100 ц/га и соломы ячменя из расчета 50 ц/га; NРК на планируемый урожай с учетом питательных веществ, внесенных с органическими удобрениями (органо-минеральная система удобрений).

2. Сидерально-минеральная система удобрений в севообороте включает заделку в почву 100 ц/га рапса, и соломы ячменя из расчета 50 ц/га; КРК на планируемый урожай с учетом питательных веществ внесенных с органическими удобрениями (минеральная система удобрений).

В.М.Володин (2000), авторы «Методическое пособие ...,» (2001) указывают, что переход на адаптивноландшафтные системы земледелия вызван необходимостью повышения экономической эффективности и экологической безопасности землепользования, с максимально возможным учетом законов функционирования природных экосистем и ландшафтов. Концепция ведения земледелия на ландшафтной основе базируется на законах и закономерностях устойчивого высокопродуктивного функционирования агроэкосистем. Ландшафтное земледелие в качестве основной теоретической предпосылки выдвигает парадигму экосистемы. Суть, которой состоит в том, что внутренние процессы первичной продукции, потребления и разложения взаимодействуют с абиотическими компонентами, приводя к потоку энергии и круговороту питательных веществ.

А.Я.Рассадин (2004) отмечает, что разнообразие ландшафтных условий вызывает необходимость дифференциации системы основной обработки почвы в севооборотах. В основе построения системы обработки почвы в севооборотах ландшафтного земледелия лежат

Земледелие Урала

следующие принципы. Принцип разноглубинности обработки почвы в севообороте. Он предусматривает чередование глубокой, мелкой и поверхностной обработок в соответствии с условиями агроландшафта, биологическими требованиями культур, их отзывчивостью на глубину обработки и мощность создаваемого пахотного слоя. Принцип минимализации обработки почвы предусматривает обоснованное снижение затрат при возделывании культур. Принцип почвозащитной целесообразности и экологической адаптивности приемов и технологий обработки почвы. Он направлен на предупреждение эрозии, уменьшение негативного влияния эрозии на окружающую среду.

И.Г.Пыхтин (2002) считает, что эффективность обработки почвы усиливается в том случае, когда способы обработки осуществляются в определенной системе, тесно увязанной с видом севооборота, типом почвы, условиями погоды, рельефом. При построении системы обработки почвы рекомендуется использовать принципы. Общие принципы вытекают из потребности создания системы, тесно увязанных с особенностями агроландшафта, требованиями, определяемыми экологическими законами. Частные принципы выступают как ограничительные моменты, позволяющие создать системы обработки почвы, не нарушающие параметры нормального функционирования агроэкосистем любого уровня.

Общие принципы построения системы обработки. Системный подход. Предполагает представление о целостности систем основной обработки почвы, которая органически вписывается в агроландшафт. Адаптивность, т.е. соответствие видов основной обработки почвы требованиям культур и условиям, сложившимся в агроландшафте.

Частные принципы. Многовариантность предполагает применение различных приемов обработок почвы, увязанных с условиями, которые сложились в агроландшафте. Дискретность предусматривает прерывание одного вида основной обработки почвы другим. Природоохранная направленность предполагает отсутствие негативных последствий в различных аспектах. Малая энергоемкость предполагает выбор таких приемов обработки почвы, которые бы обеспечили снижение энергетических и трудовых затрат.

Г орно-лесная зона Среднего Урала и лесостепь Пре-дуралья являются весьма эрозионноопасными. Так, по наблюдениям В.Ф.Трушина и др. (1973), в отдельные годы смыв достигает 140-220 т с одного гектара. Известны случаи, когда освоенная пашня после лесной растительности за период 60-70 лет полностью теряла гумусовый горизонт в результате водноэрозионных процессов (Н.В.Козлов, И.В.Елькин, В.Ф.Трушин, 1984).

Установлено, что к условиям эрозионных ландшафтов Среднего Урала наиболее пригодны зернотравяные севообороты, поскольку многолетние травы, а также их последействие снижают проявление эрозии и способствуют восстановлению плодородия смытых почв, обеспечивают высокий выход растениеводческой продукции (Н.В.Козлов, 1973,1981).

Вместе с тем традиционная отвальная обработка почвы поперек склона, предлагаемая для эрозионных

ландшафтов, не является рациональной, поскольку не обеспечивает защиту пашни от действия эрозионных потоков, ухудшает состояние гумусового баланса почвы, ведет к значительному непроизводительному разрушению гумуса, ухудшает состояние окружающей среды (Научные основы ., 1981; Рекомендации, 1987). Недостаточно изученым в региональном аспекте является внесение разных видов органических удобрений с точки зрения восстановления плодородия эродированных почв. Невыясненным остается вопрос сочетания ресурсосберегающих и противоэрозионных обработок почв с внесением удобрений на запланированный урожай.

Исследования С.С.Сдобникова (2000) показали, что заделка навоза на дерново-подзо-листых почвах ярусным плугом создает глубокую удобренную прослойку. В пахотном слое формируется обратное гетерогенное строение пахотного слоя. Это обеспечивает углубление корневой системы, улучшает питание и водоснабжение, повышает урожайность всех культур и общую продуктивность севооборота на 17%. На основе данного положения разработана комбинированная минимально-ярусная система обработки почвы, сочетающая глубокую вспашку двухъярусным плугом один раз в 3-4 года с минимальной обработкой в остальные годы. Проблема требует изучения в региональном аспекте на эрозионных ландшафтах.

Многолетние фундаментальные исследования кафедры земледелия Уральской ГСХА и отдела земледелия и агрохимии Уральского НИИСХ показали важную роль промежуточных культур на увеличение выхода кормов с пашни, повышение интенсивности регионального земледелия, росте плодородия почв в условиях пла-корно-равнинных агроландшафтов. Выполненные фрагментарные исследования (И.В.Елькин, 1979), показали, что однолетние травы с озимой рожью, выращиваемые в системе промежуточных культур, в почвоохранном отношении не уступают многолетним травам, а как предшественник и создают условия защиты почв от эрозии лучше, чем многолетние травы. Вместе с тем необходимо углубление наших представлений о значении промежуточных культурах в системе противоэрозионных зернотравяных севооборотов как дополнительном факторе

Земледелие Урала

восстановления плодородия смытых почв, повышения противоэрозионного потенциала агроценоза.

Исследования по противоэрозионной обработке почвы в региональном аспекте носили преимущественно фрагментарный характер и были направлены на оценку противоэрозионной эффективности отдельного агротехнического приема. Известно, что системные исследования, когда изучаются несколько элементов технологии или даже компонентов системы земледелия помогают получить в некоторых случаях синергетический эффект в предотвращении эрозии, восстановлении плодородия, повышении продуктивности пашни. Так, в исследованиях Г.А.Черемисинова (1968) последовательное введение в технологию возделывания сельскохозяйственных культур на склонах почвозащитной обработки, удобрений, регулирование водного режима почв приводило к сокращению смыва почвенного мелкозема с 24,8 до 2,6 т/га, при этом урожайность зерновых культур возрастала с 11,9 ц/га до 36,7 ц/га.

Исследования систем обработки почвы на склоне в севообороте в условиях Мордовии (М.И.Комаров и др. 1980) цит. по Г.Г.Данилову (1982) показали, что рационально чередование глубокой обработки один раз в 5 лет. Ежегодное безотвальное рыхление приводило к увеличению засоренности посевов, а чередование безотвальной обработки вело к снижению засоренности посевов.

Ю.К Казанков (1986) отмечает, что эффективность систем обработки почвы на смытой серой лесной почве в парозерновом, зернотравяном севооборотах существенно не различалась по продуктивности.

Г.И.Баздырев (1990), И.С.Кочетов (1990) показали, что при внесении повышенных доз минеральных и органических удобрений на дерново-подзолистой эродированной почве даёт возможность применять ресурсосберегающую обработку почвы.

В условиях незначительного проявления эрозии в опыте 1 системы обработки почвы в зернотравяном севообороте оказывали заметное влияние на вынос почвенного мелкозема от стока талых вод (табл. 1).

Табл. 1

Влияние систем обработки почвы в севообороте на проявление эрозии, м3/га

Система обработки почвы Сток талых вод, среднее за 2 года Смыв почвы, среднее за 5 лет

Отвальная обработка 1 3,5 0,1

Отвальная обработка 2 130,8 1,3

Безотвальная обработка 12,5 0

Комбинированная обработка 1 56,3 0,5

Комбинированная обработка 2 45,5 0,8

На плоскорезной обработке почва не смывается. Это связано с тем, что пахотный слой пронизан корневой системой растений, которая армируют почвенные комочки. На поверхности почвы остаются пожнивные остатки, стерня, которые уменьшают скорость стекающей воды. После обработки почвы плоскорезом на поверхности почвы и внутри её наблюдаются щели, трещины, которые способствуют практически провальному впитыванию талой воды.

Почва, обработанная обычным плугом, в наибольшей степени подвержена эрозии. На ней в сравнении с гребневой вспашкой сток талых вод возрастает на 127, 3 м3/га, смыв на 1,2 м3/га. Г ребневая форма поверхности почвы способствует увеличению площади взаимодействия с талой воды, что в годы с сухой осенью вызывает значительное увеличение водопроницаемости.

Чередование приемов обработки почвы в зернотра-

Земледелие Урала

вяном севообороте вызывает сокращение смыва почвы по сравнению со вспашкой на 0,5-0,8 м3/га, соответственно уменьшился сток талых вод на 74,5-85,3 м3/га. Следовательно, изменение приемов обработки в севообороте способствует сокращению проявления эрозионных процессов в сравнении со вспашкой.

На серой лесной слабосмытой почве наблюдается тенденция влияния фонов удобрений на смыв почвы талыми водами. Так, в среднем за ротацию зернотравяного севооборота на безудобренном фоне указанный показатель составил 0,5 м3/га, на минеральном - 0,4 м3/га, на навозно-минеральном - 0,4 м3/га. Это связано с тем, что внесение удобрений увеличивает экранирующее и аккумулирующее свойства пахотного слоя, что подтверждается в исследованиях В.А.Беляева (1976).

Системы обработки почвы оказывали заметное влияние на продуктивность севооборота (табл. 2).

Табл. 2

Влияние систем обработки почвы и удобрений на продуктивность севооборота в условиях среднеэрозионного ландшафта, тыс. корм. ед. Среднее за 1986-1990гг.

Система основной обработки почвы Фоны удобрений Сред- нее

без удобре- ний мине- ральный навозно- минераль- ный

Отвальная обработка 1 2,36 2,51 2,75 2,54

Отвальная обработка 2 2,47 2,79 2,66 2,64

Безотвальная обработка 2,38 2,40 2,78 2,52

Комбинированная обработка 1 2,58 2,56 2,77 2,64

Комбинированная обработка 2 2,28 2,60 2,64 2,51

Среднее 2,41 2,57 2,72 -

НСР05 для частных различий, для обработки Fф < Fт.

НСР05 для удобрений 0,156 тыс. корм. ед./га

Примечание. Комбинированная обработка 1 в севообороте - используется гребневая вспашка, вспашка. Комбинированная обработка 2 в -севообороте используется гребневая вспашка, плоскорезная обработка и вспашка.

Чередование гребневой вспашки и вспашки в сравнении с другими системами обработки способствует повышению продуктивности севооборота на фоне без удобрений на 0,11 -0,3 тыс. корм. ед. На минеральном фоне по продуктивности выделяется вспашка, на ней в сравнении с другими вариантами опыта, превышение составило 0,19-0,29 тыс. корм. ед.

Известно, что в лесостепной зоне Среднего Урала рекомендуется заделывать навоз-сыпец в почву плугом при зяблевой обработке (Научные основы.. .,1981). В условиях среднеэрозионного ландшафта поверхностное внесение навоза при плоскорезной обработке не снижает выход продукции в севообороте в сравнении с заделкой навоза в почву отвальной вспашкой, гребневой вспашкой в изучаемых системах обработки почвы. Это связано с тем, что поверхностное внесение навоза в зо-

нах водной эрозии почвы снижает проявление эрозии, на это указывает Л.В.Жежер и др., (1980). Более того, по мнению Н.К.Шикулы, Г.В. Назаренко (1990), поверхностное внесение навоза при плоскорезной обработке моделирует дерновый почвообразовательный процесс, что ведет к возрастанию гумуса в верхней части пахотного слоя и повышению его качества.

Внесение удобрений на фонах удобренности в эквивалентных по питательным веществам дозам, обусловило то, что системы удобрений в севообороте существенно не различались по продуктивности пашни. Вместе с тем отмечена тенденция к большей продуктивности органо-минеральной системы удобрений - на 0,15 тыс. корм. ед. Это вызвано, тем, что в условиях эрозионных ландшафтов органическое вещество выступает как один из лимитирующих факторов, влияющих на величину

Земледелие Урала

Табл. 3

Влияние систем обработки почвы и удобрений на продуктивность зернотравяного севооборота в условиях слабоэрозионного агроландшафта, тыс. корм. ед./га. 1989-1994 гг.

Зезин H.H., Саласин Б.Н.

Система основной обработки почвы Фон удобрений Среднее

органо- минеральный минеральный

Традиционная 3,66 3,22 3,44

Минимальная 3,66 3,16 3,41

Комбинированная 3,47 3,06 3,26

Среднее 3,60 3,15 -

НСР05 для частных различий, для обработки Fф < Fт НСР05 для удобрений 0,5 тыс. корм.ед.

урожайности сельскохозяйственных культур.

В период проведения исследований в опыте 2 отсутствовал сток талых вод. Традиционная и минимальная обработки почвы в севообороте по влиянию на продуктивность пашни были близки, различие не превышало 0,06 тыс. корм. ед. (табл. 3).

Комбинированная система обработки эродированной почвы в сравнении с другими системами обработки не имела преимуществ. Это связано с тем, что в указанных исследованиях явление - обратно гетерогенного строения пахотного слоя по С.С. Сдобникову (2000) не подтвердилось. По нашему мнению, это связано со следующими обстоятельствами: в севообороте два поля ячменя, который отрицательно реагирует на минимальную обработку; использование сидератов в поверхностном слое почвы; наличие эрозионоопасного ландшафта.

Продуктивность севооборота при органо-минераль-ной системе удобрений в сравнении с минеральной системой удобрений была выше на 0,45 тыс. корм. ед. Это

подтверждает важную роль органического вещества в повышении плодородия эродированных почв.

Выводы и предложения

Система обработки почвы в зернотравяном севообороте слабо- и среднеэрозионных ландшафтов на Среднем Урала зависит от выбора приоритетов землепользователя. При необходимости защиты почв от эрозии и улучшения экологической среды обработка почвы в севообороте может состоять из плоскорезной обработки. Для увеличения выхода растениеводческой продукции в эрозионных ландшафтах необходимо чередование гребневой вспашки и вспашки в севообороте, поскольку они мобилизуют почвенное плодородие.

Система удобрений эродированных почв должна включать сбалансированное внесение удобрений на планируемый урожай. Для повышения плодородия эродированных почв и увеличения продуктивности почв необходимо внесение органических удобрений: навоза, сидератов.

Литература

1. Баздырев Г.И. Почвозащитные технологии обработки почвы и их влияние на засоренность и урожайность культур на склоновых землях Нечерноземья//Ресурсосберегающие системы обработки почвы. - М. :Агропромиз-дат, 1990. - С.129-139.

2. Беляев В.А. Борьба с водной эрозией в Нечерноземной зоне. - М.:Россельхозиздат, 1976. - 158 с.

3. Володин В.М. Экологические основы оценки и использования плодородия почв. М: ЦИНАО, 2000 - 33 6.

4. Елькин И.В. Промежуточные культуры в борьбе с эрозией почвы//Сб. науч. тр./ Свердловский СХИ. - Пермь: Пермский СХИ, 1979. - С.24-29.

5. Жежер Л.В., Суворова В.П. Эффективность удобрений на склоновых землях// Эффективность использования целинных земель Алтая/ВАСХНИЛ Сиб. Отд. - Новосибирск, 1980. - С.101-104.

6. Земледелие/Г.И.Баздырев, В.Г.лошаков, А.И. Пупонин и др.; Под ред. А.И.Пупонина. - М.: КолосС, 2004. - 352

с.

7. Казанков Ю.К. Глубина плоскорезной обработки на слабоэродированных склонах/Повышение плодородия эродированных почв в Нечерноземной зоне: Сб.науч. тр./Уральский НИИСХ. - Свердловск, 1986. - т.46. - С.91-95

8. Козлов Н.В. Организация и экономическая эффективность противоэрозионных севооборотов//Сб.науч. тр./ Уральский НИИСХ. - Свердловск, 1981. - т.31. - С.10-16.

9. Козлов Н.В. Организация и эффективность производства клевера в горно-лесной зоне Урала: Автореф. Дисс. ... канд. экон. Наук. - Казань, 1973. - 24 с.

10. Козлов Н.В., Елькин И.В., Трушин В.Ф. Защита почв от эрозии. - Свердловск: Ср.-ур.кн. изд-во, 1984. - 160 с.

Земледелие Урала

11. Кочетов И.С. Энергосберегающая обработка почвы в Нечерноземье. - М.: Росагропмиздат, 1990. - 160 с.

12. Методическое пособие и нормативные материалы для разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия. - Курск, Тверь: ЧуДо,2001. - 260 с.

13. Научные основы системы земледелия Среднего Урала/Под рук. Н.В.Козлова, Э.Т. Ясиновского. - Свердловск: УралНИИСХ. 1981. - 150 с.

14. Практикум по земледелию/И.П.Васильев, А.М.Туликов, Г.И.Баздырев и др. - М.: КолосС, 2004. - 424 с.

15. Пыхтин И.Г. Принципы формирования севооборотов и основной обработки почвы в ландшафтных системах земледелия. Курск: ВНИИЗиПЭ, 2002. -40 с.

16. Сдобников С.С. Пахать или не пахать? - М.:РАСХН, 2000. -295 с.

17. Система обработки почв/Составитель Г.Г.Данилов. - М.: Россельхозиздат,1982. - 270 с.

18. Т рушин В.Ф., Г уренев М.Н. и др. Обработка почвы в Нечерноземной зоне Урала: Рекомендации. - Свердловск, 1987. - 62 с.

19. Трушин В.Ф., Клепиков В.В., Кузеванов Л.С., Козлов Н.В., Елькин И.В. Для предотвращения водной эрозии/ /Земледелие. 1973. № 8. С.18-20.

20. Черемисинов Г.А. Эродированные почвы и их продуктивное использование. - М.: Колос, 1968. - 215 с.

21. Шикула Н.К., Назаренко Г.В. Минимальная обработка черноземов и воспроизводство их плодородия. - М.: Агропромиздат, 19090. - 320 с.