Влияние обработки почвы на агрофизические, агрохимические свойства почвы и урожайность зерновых культур

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ, АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

A.A. Белкин, Н.В. Беседин

Аннотация. В статье рассматривается влияние различных систем основной обработки почвы на объемную массу, продуктивную влагу, биологическую активность почвы и урожайность озимой пшеницы, ярового ячменя.

Ключевые слова', обработка, севооборот, объемная масса, влажность, биологическая активность, почва, урожайность.

В комплексе мероприятий по повышению культуры земледелия и увеличению урожаев сельскохозяйственных культур исключительно важное значение отводится обработке почвы. Она должна обеспечивать требуемые параметры водного, воздушного, пищевого и теплового режимов, а также противоэро-зионную устойчивость почвы, уничтожение сорняков для создания оптимальных условий роста, развития и формирования высокой продуктивности возделываемых культур [6,- С. 23].

Создание оптимальных условий для формирования высокого и устойчивого урожая зерновых культур в значительной степени определяется применяемой системой обработки почвы. Состояние растений в агрофитоценозе во многом зависит от того, какое механическое воздействие оказано на почву рабочими органами почвообрабатывающих орудий. Роль обработки почвы как фактора регуляции условий роста и развития зерновых культур следует оценивать в связи с другими факторами интенсификации земледелия.

Основная обработка почвы - очень мощное средство воздействия на ее свойства и, как следствие, на состояние агрофитоценозов. Обработкой можно вызвать проявление противоположных процессов, соотношение которых зависит от способа и периодичности обработки: оструктуривание -деагрегация, минерализация - гумификация, уплотнение-разуплот-нение, гомогенизация - гетерогенизация строения почвенного профиля, новообразование или разрушение почвы [5,- С. 18-19].

Цель обработки почвы под зерновые состоит в создании благоприятных условий для прорастания семян и развития растений путем обеспечения оптимального водно-воздушного, теплового и питательного режима почвы. Обработка должна обеспечить:

- оптимизацию плотности и структурного состояния;

- равномерное распределение в пахотном слое органических остатков предшествующих культур, удобрений и мелиорантов;

- устранение уплотнений в пахотном слое, плужной подошве и подпочве для беспрепятственного проникновения корней в пахотный и подпахотный слои;

- регулирование численности сорных растений, вредителей и возбудителей болезней;

- сохранение почвенной влаги;

- предотвращение эрозии и дефляции;

- выравнивание поверхности поля для качественного посева зерновых;

- энергосбережение и экономичность.

Проектирование конкретных технологий возделывания зерновых культур в условиях современной экономической и экологической ситуации в стране требует разработки технологических моделей основной обработки почвы в зависимости от конкретных почвенно-климатических условий и биологических особенностей зерновых культур. Перед технологами стоит задача разработки эффективных ресурсосберегающих систем обработки почвы применительно к разным уровням интенсификации земледелия, обеспечивающих достаточную и экономически оправданную продуктивность растений [2,- С. 6].

Приемы основной обработки почвы, которыми располагает современное земледелие, весьма разнообразны, а выполняемые ими функции иногда невозможно компенсировать с помощью других, даже экономически более выгодных приемов. В то же время в зависимости от комплекса сопровождающих условий интенсивность основной обработки может быть сокращена и сведена к агрономическим, экологически и экономически обоснованному минимуму [1,- С. 180-185].

Изменение агрофизических свойств почвы в положительном для зерновых культур направлении традиционно связывается с отвальной обработкой, теоретические основы которой в нашей стране заложили П.А. Костычев, А.Г. Дояренко, В.Р. Вильямс.

Система обработки почвы под зерновые культуры в севообороте должна строиться с учетом биологических особенностей зерновых культур, уровня засоренности полей, потенциальной опасности развития болезней и появления вредителей, типа и разновидности почвы, степени ее окультуренности, климатических и погодных условий. Комплекс перечисленных факторов определяет уровень эффективности систем земледелия и технологий выращивания зерновых культур. Экологические и экономические причины вызывают необходимость снижения интенсивности обработки почвы и уменьшения числа рабочих операций при использовании почвообрабатывающей техники. В зависимости от конкретных условий на первый план выходит решение той или иной задачи основной обработки.

Благоприятные условия для роста и развития зерновых культур складываются при оптимальных параметрах агрофизических свойств почвы, важнейшими из которых являются плотность и структурный состав. Необходимость и интенсивность рыхления пахотного слоя связаны с расхождениями между показателями равновесной и оптимальной для растений плотности почвы. Изучение реакции зерновых культур на физическое состояние почвы разных типов и разновидностей в полевых опытах позволило выявить интервалы оптимальных значений плотности почвы.

Плотность почвы зависит от гранулометрического состава, гумусированности, количества водопрочных агрегатов, влажности почвы и кардинальным образом регулируется с помощью вспашки. Равновесную плотность суглинистой почвы 1,35-1,50 г/см путем вспашки можно довести до 0,8-0,9 г/см3, после чего почва приобретает рыхлое состояние, особенно необходимое на ранних этапах развития зерновых культур.

В научной литературе преобладает мнение о слабой реакции зерновых культур на способ основной обработки почвы. Многочисленные исследования показывают, что эта группа культур формирует примерно одинаковую продуктивность по фону отвальной и безотвальной вспашки, особенно при размещении по пропашным предшественникам.

Другие авторы отмечают, что равновесная плотность почв в Центральном регионе устанавливается примерно с середины вегетации зерновых культур, вследствие чего в течение второй половины лета развитие этих культур протекает в неблагоприятных условиях. По одним сведениям, это не снижает урожай, по другим - урожай существенно снижается, либо наблюдается тенденция к снижению. Недостаточная длительность исследований не позволяет делать категорические выводы о безусловном равенстве традиционной и минимальной обработок в формировании урожая зерновых культур. Видовая и сортовая специфика реакции на обработку отмечается при выращивании яровых и озимых зерновых культур на дерново-подзолистых и серых лесных почвах. Поэтому следует выяснить этот вопрос в длительных полевых и модельных опытах. Мало также сведений

о влиянии на урожай таких способов обработки, как чизельная, отвальная разноглубинная со щелеванием [3,- С. 14-16].

Число и глубина механических обработок влияют также на структурное состояние пахотного горизонта, связанного со способностью к уплотнению и заплыванию. Если доля водопрочных агрегатов высокой агрономической ценности (0,25-10 мм) превышает 40%, то возможна минимализация, а на почвах тяжелых, заболоченных, оглеенных для выращивания зерновых культур следует использовать традиционную обработку и одновременно создавать предпосылки для использования ресурсосберегающих технологий.

Роль основной обработки почвы в регулировании водного режима заключается в переводе осадков в корнеобитаемый слой, уменьшении испарения с поверхности почвы, с целью создания и поддержания достаточных запасов продуктивной влаги, сокращении поверхностного стока на склоновых землях. Накопление влаги актуально не только для районов с недостаточным увлажнением, но и для Центрального региона Российской Федерации, поскольку майские засухи здесь повторяются регулярно, и тенденция усиливается в настоящее время. Изучение влияния обработок на водный режим - важное направление в поисках путей стабилизации урожайности зерновых культур.

Механические обработки являются сильными регуляторами режима органического вещества и биогенных элементов в почве. Следствием разных обработок становится неодинаковая степень минерализации гумусовых веществ, биологической активности почвы, дифференциации пахотного слоя. Для отдельных видов зерновых культур определены нижние границы и оптимальные параметры содержания гумуса, при которых возможно надежное выращивание данных культур. В то же время существуют противоположные позиции исследователей относительно непосредственного влияния гумусированности на урожай [4,- С. 20].

Неправильно выбранная система механической обработки нередко способствует снижению плодородия почвы и нерациональному использованию природного и антропогенного потенциала земледелия, а некачественно обработанная почва угнетающе действует на рост и развитие культурных растений и дает простор буйному развитию сорняков.

Влияние различных систем обработки почвы -отвальной (общепринятой) и безотвальной (ресурсосберегающей) - на свойства почвы и урожайность культур мы изучали на опытном поле кафедры земледелия, в полевом севообороте с чередованием

культур: однолетние травы, озимая пшеница, ячмень + клевер, клевер, озимая пшеница.

Почва опытного поля - темно-серая лесная, среднесуглинистого гранулометрического состава.

Наблюдения и исследования за почвой и растениями проводили по общепринятым методикам.

Цель наших исследований: изучить влияние обработки почвы на агрофизические, агрохимические свойства почвы и урожайность зерновых культур.

Результаты исследований показали, что плотность почвы в целом не выходила за границы оптимальной для культур и была обусловлена их агротехникой и в меньшей мере - технологией обработки почвы (таблица 1).

Плотность почвы при отвальной обработке почвы под озимую пшеницу (предшественник однолетние травы) и озимую пшеницу (предшественник кле-

вер) в верхнем слое почвы составила 1,2 - 1,22 г/см3, а после клевера - 1,18 г/см , в то время как при мелкой мульчирующей обработке она достигала 1,25 -1,3 г/см и 1,2 г/см соответственно. К концу вегетации растений плотность пахотного слоя увеличилась по всем системам обработки примерно одинаково и приходила к плотности естественного сложения.

Мелкая мульчирующая обработка почвы способствует более благоприятной влагообеспеченности семян и растений зерновых культур в первый период их роста, что особенно важно в засушливых условиях после посева.

Содержание продуктивной влаги мы определяли в период полных всходов и перед уборкой урожая по слоям. В таблице 2 представлены показатели количества влаги в слое 0-30 и 0-100 см.

Таблица 1 - Плотность сложения почвы, г/см3

Система обработки почвы Слой почвы, см Культуры

Озимая пшеница (предшественник однолетние травы) Озимая пшеница (предшественник клевер) Ячмень + клевер

Вспашка 0-10 1,2 1,22 1,18

10-20 1,3 1,35 1,3

20-30 1,32 1,37 1,33

Мелкая мульчирующая 0-10 1,25 1,3 1,2

10-20 1,37 1,4 1,35

20-30 1,4 1,43 1,38

Таблица 2 - Запасы продуктивной влаги (мм) за 2008 - 2009 гг.

Варианты опыта Количество влаги, мм

Начало вегетации

Озимая пшеница

Вспашка 52,7 46,3 162,5 134,5

Мелкая мульчирующая 54,0 47,5 163,2 136,7

Озимая пшеница

Вспашка 49,4 35,2 153,4 109,0

Мелкая мульчирующая 51,3 37,2 156,1 115,4

Ячмень + клевер

Вспашка 60,4 39,5 165,5 126,1

Мелкая мульчирующая 63,5 42,7 170,1 141,1

Таблица 3 - Интенсивность разложения льняного полотна под посевами зерновых культур в 2009 году, %

Культура Варианты Слой почвы, см

0-10 10-20 20-30 0-30

Озимая пшеница (предшественник однолетние травы) Вспашка 19,2 17,2 6,3 42,7

Мелкая мульчирующая 12,3 15,2 17,6 45,1

Озимая пшеница (предшественник клевер) Вспашка 30,8 15,0 18,0 63,8

Мелкая мульчирующая 25,1 24,3 18,9 68,3

Ячмень + клевер Вспашка 3,8 6,9 15,2 25,9

Мелкая мульчирующая 5,9 13,8 15,1 34,8

Установлено, что среднее содержание продуктивной влаги в слое почвы 0-30 см в посевах озимой пшеницы (предшественник однолетние травы) и озимой пшеницы (предшественник клевер) при ресурсосберегающей обработке почвы в начале вегетации было выше: - на 2,4 % и 3,7 %. Показатели количества почвенной влаги в слое 0-100 см имели ту же тенденцию.

В посевах ячменя определение содержания продуктивной влаги также выявило преимущество мелкой мульчирующей обработки почвы по сравнению со вспашкой.

Ко времени уборки урожая количество влаги в слое почвы 0-100 см снизилось в среднем в 10,6 раза в посевах ячменя + клевер, в 5,5 раза в посевах озимой пшеницы по предшественнику многолетние травы и 1,6 раза в посевах озимой пшеницы по предшественнику однолетние травы; в слое 0-30 см - в 7,5; 5,4; и 2,5 раза соответственно.

Степень разложения льняного полотна за вегетацию озимой пшеницы составила по ресурсосберегающей технологии 45,1 % и 68,3 % - озимой пшеницы, высеваемой после многолетних трав (клевер) против 42,7% и 63,8% соответственно по общепринятой технологии возделывания (таблица 3).

Разложение льняной ткани под посевом ячменя протекало менее интенсивно. Процент разложения льняной ткани составил по мелкой мульчирующей -34,8 %, по вспашке - 25,9 %.

Различные системы обработки существенно не влияли на агрохимические свойства почвы. Содержание подвижных форм фосфора находилось на уровне 135 - 188, калия - 98 - 130 мг/кг почвы. По кислотности почвы относятся к среднекислым.

Изменения численности сорняков в посевах изучаемых культур при различных способах обработки почвы показали, что наименьшая численность сорняков установлена при размещении озимой пшеницы по предшественнику, клевер первого года пользования с отвальной обработкой почвы — 41,0 шт./м , и 48,5 шт./м по мелкой мульчирующей. Наибольшая засоренность посевов наблюдается по предшественнику однолетние травы с внесением навоза, количество сорняков по вспашке составило 57,0 шт./м и по мелкой мульчирующей 82,0 шт./ м .

В посевах ячменя с подсевом клевера преобладали яровые ранние сорняки горчица полевая, горец вьюнковый, марь белая, редька полевая, фиалка полевая и др. Их численность составляла 26-37 % от всех видов сорняков в посевах. Доля многолетних сорняков в посевах была не значительной — 2,5 - 5%.

Влияние различных способов обработки почвы на урожайность зерновых культур можно проследить по данным таблицы 4.

Несмотря на высокие агрофизические показатели на мелкой мульчирующей обработке почвы, урожайность озимой пшеницы, высеваемой после клевера, ниже (на 2 ц/га) по сравнению со вспашкой. При возделывании озимой пшеницы по предшественнику однолетние травы ресурсосберегающая обработка

почвы обеспечила прибавку урожая 6 ц/га, ячменя с подсевом клевера - 3,3 ц/га.

Таблица 4 - Урожайность зерновых культур, 2009 год, ц/га

Система обра- ботки почвы Озимая пшеница (предшественник однолетние травы) Озимая пшеница (предшественник клевер) Ячмень с подсевом клевера

Вспашка 48,0 25,0 35,2

Мелкая мульчи- рующая 54,0 23,0 38,5

Таким образом, применение ресурсосберегающей обработки почв при возделывании зерновых культур способствует повышению биологической активности почвы, накоплению продуктивной влаги в пахотном слое, сохранению плодородия почвы, а также повышает урожайность зерновых культур в полевых севооборотах.

Список использованных источников

1 Баздырев, Г.И. Влияние ресурсосберегающих обработок почвы на засоренность посевов в почвозащитных севооборотах на склонах / Г.И. Баздырев // Сб. «Севооборот в современном земледелии». - М., 2004. -С. 180-185.

2 Божко, Е.П. Системы обработки почвы и удобрений в зернопропашном севообороте / Е.П. Божко, С.И. Баршадская, Л.Н. Вышегородцева // Главный агроном. -2007. - №4. - С. 6.

3 Кислов, A.B. Эффективность возделывания зерновых по чистым порам / А.В. Кислов // Зерновое хозяйство,-2006,-№6,-С. 14-16.

4 Политыко, П. Влияние технологий возделывания на агрофизические, агрохимические свойства почвы и урожайность новых сортов ячменя селекции НИИИСХ ЦРНЗ / П. Политыко, А. Каланчино, Л. Никитина, А. Степанов // Главный агроном. - 2008. - №5,- С. 20.

5 Пыхтин, И.Г. Систематические отвальные и безотвальные обработки в севообороте и бессменных посевах / И.Г. Пыхтин, Е.В. Шутов // Земледелие.-2004,-№3,- С.18-19.

6 Терентьев, О.В. Ресурсосберегающие технологии для производства зерна в степных районах Среднего Поволжья / О.В. Терентьев // Главный агроном. - 2007.

- №6. - С. 23.

Информация об авторах

Белкин Александр Александрович, аспирант ФГОУ ВПО «Курская ГСХА».

Беседин Николай Васильевич, доктор сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой почвоведения, агрохимии и земледелия ФГОУ ВПО «Курская ГСХА», тел. (4712) 53-08-54.