Влияние мульчирования и обработки почвы на фитосанитарное состояние и урожайность яровой пшеницы

Сельскохозяйственные и технические науки Agriculture, Engineering

and Industrial Technology Sciences

УДК 633.1:632.9

Н. И. Богачук, Г. С. Марьин, О. Г. Марьина-Чермных

N. I. Bogachuk, G. S. Maryin, O. G. Maryina-Chermnykh

Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола Mari State University, Yoshkar-Ola

Влияние мульчирования и обработки почвы

на фитосанитарное состояние и урожайность яровой пшеницы

Influence of Mulching and Soil Processing on Phytosanitary Condition and Spring Wheat Productivity

В статье приведены результаты исследований формирования фитосанитарного состояния пшенич -ных агроценозов и урожайность яровой пшеницы в зависимости от мульчирования и обработки почвы. Изучен видовой состав микромицетов, выявлена структура сформированных сообществ и дана фито-токсикологическая характеристика почвы изучаемых агроценозов. Показано, что формирование микро-мицетных сообществ и фитотоксичность почвы пшеничного агроценоза зависят от нормы мульчирующего вещества, длительности пролежки соломенной мульчи на почвенной поверхности и способа заделки в почву мульчирующего вещества.

The article contains the research results on the formation of phytosanitary condition of wheat agrocoenosis and spring wheat productivity depending on mulching and soil processing. We studied micromycotae species composition, revealed the structure of the cenoses and characterized the phytotoxicological soil features of ag-rocoenoses under study. We discovered that the formation of mycromycota species and soil phytotoxicology of wheat agrocoenosis depend on the mulch substance quantity and its depth.

Ключевые слова: мульчирование, обработка почвы, фитосанитарное состояние, патогены, агроце-ноз, корневые гнили, урожайность.

Key words: mulching, soil processing, phytosanitary condition, patogenes, agrocoenosis, root rot, productivity.

Естественные и антропогенные воздействия на почву в аграрной экологической системе можно разделить на несколько видов: физическое (мороз, набухание, высушивание), техническое или механическое (сельскохозяйственные орудия), химическое (известкование, минеральные удобрения, обработка пестицидами) и биологическое (корни растений, дождевые черви, грибы, бактерии, различные почвенные животные). Из перечисленных выше наиболее многостороннее воздействие на почву оказывают технические и биологические [4]. В практике сельскохозяйственного производства предпочтение всегда отдавали техническим средствам, и это в определенной степени до сегодняшнего времени было оправдано. Так как механическая обработка почвы оперативно обеспечивает широкий спектр агротехнических требований (уничтожение сорняков, создание фитосанитарных условий, подготовка семенного ложа при посеве сеялкой, пере-

мешивание почвы, выравнивание, рыхление, дробление комков и т. д.). Кроме того, в сложном взаимодействии системы «машина — почва — культурное растение» наилучшему регулированию поддается машина, в меньшей степени — сама почва и очень мало растение [6].

Однако регулирование в агроэкосистеме почвенных процессов машинной обработкой приносит агро-ценозу положительные и отрицательные воздействия. Как правило, после глубокой механической обработки плотность почвы приобретает значения ниже оптимальных для полевых культур. Возникает необходимость в дополнительном ее уплотнении перед посевом для равномерной заделки семян. К тому же после отвальной обработки почвы требуется дополнительная культивация для выравнивания поверхности поля. Поэтому механическая обработка почвы техническими средствами как мощный фактор воздействия

на почву требует осторожного, продуманного применения. При этом М. М. Ломакин (1988) отмечает, что на состояние почвы и формирование ее биологической составляющей в большей степени оказывают влияние агротехнические методы и в меньшей степени — сама почва.

На протяжении длительного времени антропогенное воздействие на почву проводится без учета того, что она является полифункциональной природной системой, свойства которой обуславливают способность к саморегулированию. В результате происходит разбалансирование структурно-организационной системы почвы, выпадение из нее важных составляющих элементов. В частности, многие исследователи отмечают снижение численности и представительности почвенной флоры и фауны в результате интенсивных механических обработок [1; 2; 7; 10]. При этом

H. И. Картамышев, А. А. Тарасов (1991), А. Я. Егошин, О. Г. Марьина-Чермных, Г. С. Марьин (2008) находят, что благоприятные условия для нормальной жизнедеятельности мезо- и микроорганизмов и повышения способности почвы оптимизировать статус саморегулирующей системы обеспечивает мульчирующая обработка почвы.

В настоящее время широко изучаются приемы, которые обеспечивают оптимизацию фитосанитарно-го состояния, снижение или исключение антропогенной деградации, щадящее отношение к живым организмам и удовлетворяют всеми агротехническим требованиям возделываемых культур. Согласно классификации к экологическим и почвозащитным агротехническим приемам относятся такие приемы и способы обработки, при которых после обработки почвы на поверхности остается не менее 30 % органического вещества предшествующей культуры. При этом мульчирующий слой из того или иного количества растительного органического вещества на поверхности формируется при обработке почвы чизелями, культиваторами, дисковыми орудиями и плоскорезами [9]. По данным Н. И. Богачук, О. Г. Марьиной-Чермных, Г. Н. Орехова (2008), биологическая эффективность мульчирующей обработки почвы повышается после соответствующей временной пролежки такой мульчи на поверхности поля. Мульча, используемая как агротехнический прием предохраняет почву от переувлажнения [7] и оптимизирует фитосанитарное состояние агроэкосистем в условиях дерново-подзолистых почв [8].

Дерново-подзолистые почвы изучены недостаточно, что и легло в основу наших исследований.

Методика исследований. Исследования проводились в течение 2009-2012 гг. на дерново-подзолистых почвах с содержанием подвижных форм фосфора и калия в количестве 18,3 и 20,1 мг на 100 г сухой почвы соответственно. Содержание гумуса было в пределах

I,56 %, кислотность на уровне 5,8 рН солевой вытяжки.

Полевой опыт, был 2-факторный и закладывался

по следующей схеме:

Фактор А. Количество ржаной измельченной соломы для мульчирования, т/га с пролежкой 2,5 недели на поверхности почвы. 1. Без мульчирования. 2. Солома для мульчи, 2 т/га. 3. Солома для мульчи, 4 т/га.

Фактор В. Осенняя обработка почвы. 1. Зяблевая вспашка на глубину 20-22 см. 2. Поверхностная обработка почвы в виде культивация на глубину 1012 см. 3. Поверхностная обработка в виде дискования на глубину 8-10 см. 4. Нулевая обработка.

Площадь учетной делянки 20 м2. Повторность 4-кратная уборка вручную, методом пробного снопа по схеме латинского квадрата. Сопутствующие учеты и наблюдения проведены в опыте по общепринятым методикам. Сорт яровой пшеницы — «Лада».

Результаты исследований. Использование соломенной мульчи после уборки озимой ржи способствовали, как показали проведенные опыты в течение последних четырех лет (2009-2012), положительному формирование мезо- и микромицетного населения почвы (табл. 1).

Таблица 1 — Влияние количества мульчирующего вещества на флору и фауну посевного слоя (0-10 см), анализ перед ранневесенней предпосевной обработкой

Мульча, количество и срок пролежки Количество грибов, КОЕ тыс. штук/г. почвы В том числе Количество дождевых червей, шт./м2

сапро-трофных патогенных

Зяблевая вспашка на глубину 0-22 см

Без мульчи 40,7 22,4 18,3 17,5

Ржаная солома, 2 т/га, пролежка 2,5 недели 44,4 26,5 17,9 19,3

Ржаная солома, 4 т/га, пролежка 2,5 недели 45,3 28,3 17,0 19.9

Осенняя поверхностная обработка

Без мульчи 43,7 23,6 20,1 19,6

Ржаная солома, 2 т/га, пролежка 2,5 недели 46,8 27,9 18,9 23,0

Ржаная солома, 4 т/га, пролежка 2,5 недели 45,9 29,6 16,3 26,1

Осенняя нулевая обработка

Без мульчи 47,5 24,1 23,4 29,3

Ржаная солома, 2 т/га, пролежка 2,5 недели 49,7 30,2 19,5 31,4

Ржаная солома, 4 т/га, пролежка 2,5 недели 53,3 34,9 18,4 35,3

НСР05 1,6 1,4 1,3 2,1

Из данных таблицы видно, что осеннее мульчирование способствует увеличению численности в посевном слое почвы как грибов, так и дождевых червей. Однако влияние мульчирования зависело от вида заделки мульчирующего слоя. Так, например, если задел-

Н. И. Богачук, Г. С. Марьин, О. Г. Марьина-Чермных

21

ка мульчи (после пролежки соломенной резки в течение 2,5 недель на поверхности почвы) в виде зяблевой вспашки повысила численность почвенных грибов (особенно сапротрофов) и дождевых червей, при этом численность патогенных структур снижается, особенно при внесении соломенной мульчи в количестве 4 т/га, то при поверхностной заделке соломенной мульчи по сравнению с заделкой в виде зяблевой вспашки численность грибов изменилась незначительно, но при этом количество патогенов доказуемо снизилось при внесении 4 т/га, а численность дождевых червей увеличилась в этом случае почти в 1,6 раз. Анализируя влияние мульчи при нулевой обработке почвы, следует отметить, что мульчирование способствовало повышению численности грибных структур и дождевых червей и практически не изменило количество в посевном слое патогенов.

Осенняя и весенняя обработка почвы (ранневесен-нее боронование и культивация с прикатыванием на вариантах вспашки и поверхностной обработки и дискование с последующей культивацией и прика-тывания на нулевой обработке) изменили поражение всходов пшеницы корневой гнилью (табл. 2).

Так, из данных таблицы 2 видно, что распространение корневой гнили на всходах без мульчи было наиболее низкое при вспашке. Развитие болезни отмечено практически одинаковое как при вспашке, так и при поверхностной обработке. В этом случае нулевая обработка почвы увеличила, развитие болезни до доказуемых пределов (почти в 1,4 раза по сравнению с другими обработками).

Поверхностная обработка почвы с мульчированием в 2 т/га, незначительно снизив распространение корневой гнили на всходах почти в 1,3 раза, уменьшила развитие болезни по сравнению с вспашкой. Нулевая осенняя обработка почвы с мульчированием 2 т/га увеличила поражение всходов пшеницы по сравнению с поверхностной, и имела практически одинаковые значения по сравнению с вспашкой.

Количество мульчи в 4 т/га способствовало снижению распространению болезни при всех обработках почвы: при вспашке в 1,4 раза, а при поверхностной обработке почти в 1,8 раз. И только при нулевой

обработке почвы снижение распространения болезни от увеличения количества мульчи было незначительное. При этом особенно значительное влияние увеличения мульчи до 4 т/га (в 2 раза) оказало на развитие болезни всходов пшеницы. Так, развитие корневой гнили на вариантах поверхностной обработки, по сравнению с вспашкой и нулевой обработкой, было более чем в 2 раза ниже, а по сравнению с вариантом без мульчи в 2,8 раз.

Все это оказало существенное влияние на урожайность яровой пшеницы (табл. 3). Наиболее высокая урожайность получена при поверхностной обработке и мульчировании 4 т/га, наименьшая — при нулевой обработке без мульчи.

Таблица 3 — Влияние мульчирования и обработки почвы на урожайность яровой пшеницы, т/га, 2009—2012 гг.

Осенняя обработка почвы Количество мульчи с пролежкой 2,5 недели Средне по обработке

без мульчи мульча, 2 т/га мульча, 4 т/га

Зяблевая вспашка 2,28 2,36 2,48 2,37

Поверхностная обработка культивация 2,09 2,52 2,88 2,49

дискование 2,07 2,49 2,79 2,46

Нулевая обработка 1,64 1,81 2,06 1,87

Среднее по мульче 2,02 2,29 2,55

НСР 05: по обработке по мульче 0,18 0,13 0,16 0,14 0,17 0,15

Из данных таблицы 3 видно, что на вариантах зяблевой обработки без мульчи урожайность пшеницы имела доказуемое преимущество перед другими изучаемыми обработками почвы. При мульчировании 2-мя тоннами соломы доказуемую прибавку имела лишь одна поверхностная обработка в виде культивации. При мульчировании 4-мя тоннами доказуемое преимущество по сравнению с зяблевой вспашкой и нулевой обработкой имели оба вида поверхностной механической обработки почвы.

В целом осеннее мульчирование почвы соломенной резкой с пролежкой соломы на поверхности почвы 2,5 недели имело доказуемое преимущество при всех изучаемых обработках почвы. При этом с увеличением количества соломы при мульчировании эффективность такого агротехнического мероприятия повышалась.

Выводы. 1. Мульчирование с 2,5-недельной пролежкой мульчи на поверхности почвы с последующей поверхностной заделкой ее в посевной слой способствует активизации нормальной жизнедеятельности мезо-и микроорганизмов почвы пшеничного агроценоза.

2. Формирование оптимального фитосанитарного состояния агроценоза обеспечивает мульчирование и поверхностная обработка почвы, при этом в агро-ценозе повышается статус саморегуляции аграрной экологической системы.

Таблица 2 — Поражения яровой пшеницы корневой гнилью (%) в зависимости от мульчирования и обработки почвы, 2009-2012 гг., всходы

Осенняя обработка почвы Поражение корневой гнилью и количество мульчи с пролежкой 2,5 недели

без мульчи мульча, 2 т/га мульча, 4 т/га

Зяблевая вспашка 26,4/14,3 24,0/14,1 16,6/12,3

Поверхностная обработка: культивация 29,3/13,6 22,3/10,4 12,3/6,1

дискование 28,6/13,0 21,4/10,1 11,3/6,0

Нулевая обработка 32,0/17,4 25,1/13,3 22,1/12,4

НСР05 2,1/1,3 2,0/1,1 1,3/0,7

3. Наиболее эффективно при выращивании яровой пшеницы мульчирование почвы с пролежкой мульчи 2,5 недели на поверхности поля в количестве 4 т/га соломы с последующей поверхностной обработкой. Это снижает развитие корневой гнили всходов яровой пшеницы более чем в два раза и повышает урожайность в среднем на 16-18 %.

-чэ—-

1. Аллен Х. П. Прямой посев и минимальная обработка почвы: монография: пер. с анг. М.: Агропромиздат, 1985. 208 с.

2. Атлевините О. П. Экология дождевых червей и их влияние на плодородие почвы в Литовской ССР. Вильнюс: Моклае, 1975. 201 с.

3. Егошин А. Я., Марьина-Чермных О. Г., Марьин Г. С. Экологическая система защиты растений и продуктивность пахотных почвы // Защита и карантин растений. 2008. № 3. С. 25-26.

4. Кант Г. Биологическое растениеводство: возможности биологических агросистем: пер. с нем. М.: Агропромиздат, 1988. 207 с.

5. Катрамышев Н. И., Тарасов А. А. Мульчирующая обработка и воспроизводство плодородия черноземных почв // Окультуривание почв: научные основы, опыт и направления. М.: Агромпромиз-дат, 1992. С. 59-65.

6. Кравченко В. И. Уплотнение почвы машинами. Алма-Ата: Наука, 1986. 96 с.

7. Ломакин М. М. Мульчирующая обработка почвы на склонах. М.: Агропромиздат, 1988. 185 с.

8.Марьина-Чермных О. Г. Биологическое обоснование защиты растений от корневых гнилей на Северо-востоке Нечерноземной зоны РФ: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Самара, 2008. 42 с.

9. Сорокин П. Совершенствование систем почвозащитной обработки // Земледелие. 1988. № 6. С. 60-62.

10. Щербаков А. В., Картамышев Н. И., Бардунова И. Т. Научные основы экологически безопасных технологий обработки почвы // Окультуривание почвы: научные основы, опыт и направления. М.: Агропромиздат, 1992. С. 52-58.

1. Allen H. P. Pryamoy posev i minimal'naya obrabotka pochvy: monograph, trans. from English. M.: Agropromizdat, 1985. 208 s.

2. Atlevinite O. P. Ecologiya dozhdevykh chervei i ikh vliyanie na plodorodie pochvy v Livovskoy SSR. Vilnus: Moklae, 1975. 201 s.

3. Egoshin A. Ya, Maryina-Chermnykh O.G., Maryin G.S. Ecologicheskaya sistema zashchity rasteniy i produktivnost' pakhotnykh pochv // Zashchita i karantin rasteniy. 2008. № 3. S. 25-26.

4. Kant G. Biologicheskoye rastenievodstvo: vozmozhnosti biologi-cheskikh agrosistem: trans. from German. M.: Agropromizdat, 1988. 207 s.

5. Kartamyshev N. I., Tarasov A. A. Mul'chiruyushchaya obrabotka i vosproizvodstvo plodorodiya chernozyomnykh pochv // Okulturivaniye pochv: nauchnye osnovy, opyt i napravleniya. M.: Agropromizdat, 1992. S. 59-65.

6. Kravchenko V. I. Uplotneniye pochvy mashinami. Alma-Ata: Nauka, 1986. 96 s.

7. Lomakin M. M. Mul' chiruyushchaya obrabotka pochvy na sklo-nakh. M.: Agropromizdat, 1988. 185 s.

8. Maryina-Chermnykh O. G. Biologicheskoye obosnovaniye zash-chity rasteniy ot kornevykh gnilei na severo-vostoke Nechernozyomnoy zony RF. Author's Abstract for Doctorate Degree in Biology. Samara, 2008, 42 s.

9. Sorokin P. Sovershenstvovaniye sistem pochvozashchitnoy obrabotki. Zemledelie. 1988. № 6. S. 60-62.

10. Shcherbakov A.V., Kartamyshev N. I. Bardunova I. T. Nauchnye osnovy ekologicheski bezopasnykh tekhnologiy obrabotki pochvy // Okulturivaniye pochvy: nauchnye osnovy, opyt i napravleniya. M.: Ag-ropromizdat, 1992. S. 52-58.