Влияние приемов основной обработки на структуру серой лесной почвы в агроэкосистемах при возделывании озимой ржи

DOI:10.24411/2225-2584-2019-10070 УДК 631.51: 434: 445.25

ВЛИЯНИЕ ПРИЕМОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЫ В АГРОЭКОСИСТЕМАХ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОЗИМОЙ РЖИ

С.И. ЗИНЧЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, заместитель директора по научной работе,

Верхневолжский федеральный аграрный научный центр

ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский район, Владимирская обл., 601260, Российская Федерация

Резюме. Исследования структуры почвы и водопрочности почвенных агрегатов провели на серых лесных почвах Владимирского ополья в агроэкосистемах серой лесной почвы. Формирование агроэкосистем проходило при использовании агротехнологий и приемов основной обработки в течение 26 лет в условиях 6- ти польного зернотравяного севооборота. Установлено, что мегаструктура (агрегаты размером более 10 мм) под озимой рожью в слое 0-20 см (в сравнении с залежным участком - 40,6 %), увеличилась до 55,5-64,1 % за счет снижения макроструктуры (агрегаты размером 10-0,25 мм) не зависимо от приема основной обработки почвы. При этом содержание макроструктуры снижается (35,0-43,8 %). Процесс формирования мегаструктуры наиболее выражен в агроэкосистеме с ежегодной безотвальной обработкой на 6-8 см, где в слое 0-20 см он соответствовал 64,1 %, а на участке залежи - 40,6 % (НСР5 = 7,5 %). Количество мезоагрегатов (агрегаты размером 10-0,25 мм) в агроэкосистемах сохраняется на уровне залежного участка. В слое 0-10 см на залежном участке коэффициент структурности составил 1,2, на обработанных вариантах он варьировал от 0,8 до 1,1. Наиболее высокие показатели структурности отмечались в агроэкосистемах с ежегодной безотвальной обработкой на 6-8 см, ежегодной отвальной вспашкой на 20-22 см и на ярусной вспашке на 28-30 см с чередованием ее с безотвальной обработкой на 6-8 см, где они соответствовали показателям 1,0, 1,1, 1,0. Безотвальные обработки на 6-8 и 20-22 см обеспечивают формирование максимального количества водопрочных агрегатов, соответствующего избыточно высокому уровню. Использование в агроэкосистемах отвальной вспашки на 20-22 см под озимую рожь в начале зернотравяного севооборота снижает абсолютные значения водопрочности агрегатов серой лесной почвы.

Ключевые слова: серая лесная почва, структура почвы, водопрочность почвенных агрегатов, агроэкосистемы, приемы основной обработки.

Для цитирования: Зинченко С.И. Влияние приемов основной обработки на структуру серой лесной почвы в агроэкосистемах при возделывании озимой ржи. // Владимирский земледелец. 2019. №3. С. 4-7. D0I:10.24411/2225-2584-2019-10070.

Почва является природным телом, свойства которого определяются в значительной степени механическим составом, содержанием и составом гумуса, которые способствуют формированию структуры почвы. Чем выше содержание в почве мезоагрегатов (агрономически ценных агрегатов размером 10-0,25 мм), тем лучше структура почвы, тем почва меньше уплотняется и нуждается в

рыхлении [1].

Представители русской сельскохозяйственной науки А. Шишкин [1876], А.В. Советов [1950], П.А. Костычев [1889, 1905, 1912], А.А. Измаильский [1949], В.Р. Вильямс [1939, 1949] и другие рассматривали структуру почвы, как важный фактор ее плодородия [1, 2].

Современная наука отводит важную роль структуре почвы и ее регулированию. Структура рассматривается как фактор, который существенно влияет на условия роста растений через плотность почвы, ее водный и тепловой режимы и связанные с ними условия развития микробного комплекса, образования доступных для растений питательных веществ. Таким образом, при оценке агроэкосистем очень важно оценить структурное состояние почвы.

Цель исследований - выявить уровень антропогенного влияния агротехники и приемов основной обработки почвы на формирование и трансформацию структуры в агроэкосистемах серой лесной почвы.

Условия, материалы и методы. Полевой опыт, где проводились исследования, заложен в 1986 году на серой лесной почве, на склоне холма северо-западной экспозиции крутизной до 3о. Серая лесная слабооподзоленная среднесуглинистая почва со следующими агрохимическими показателями пахотного слоя: содержание подвижных форм Р2О5 и К2О - 150 и 138 мг/кг почвы соответственно, рНКС|_ - 5,8. Содержание гумуса в пахотном горизонте варьировало в пределах 2,67-3,19 % [3].

В полевом стационарном опыте развернут шестипольный севооборот: овес с подсевом многолетних трав (клевер+тимофеевка) - многолетние травы 1-го года пользования - многолетние травы 2-го года пользования -озимая рожь - яровая пшеница - ячмень.

Изучались следующие системы обработки: 1 - ежегодная безотвальная на 6-8 см; 2 - ежегодная безотвальная на 20-22 см; 3 - ежегодная отвальная вспашка на 20-22 см; 4 - периодическая ярусная вспашка на 28-30 см под озимую рожь, в остальные годы отвальная вспашка на 20-22 см; 5 - периодическая ярусная вспашка на 28-30 см под озимую рожь, в остальные годы безотвальная обработка на 6-8 см. Для анализа за трансформацией структуры почвы в качестве абсолютного контроля использовалась залежь.

Размещение вариантов в повторениях последовательное. Повторность опыта

4-х кратная. Площадь делянки 336 м2, учетная 104 м2. В опытах применялась агротехника, рекомендованная

№ 3 (89) 2019

$лаЭимгрскш ЗемдеШецТ)

для возделывания зерновых культур в Опольной зоне Владимирской области. Через 26 лет после закладки опыта перед посевом озимой ржи провели изучении структуры почвы и водопрочности почвенных агрегатов в слоях почвы 0-10 и 10-20 см.

При изучении влияния агротехнологий и приемов основной обработки на структуру почвы руководствовались следующими методиками: структуру почвы определяли по методу И.И. Савинову [5, 6], водопрочность агрегатов - по методу И.М. Бакшеева [4].

Результаты и обсуждение. Исходя из классификации почвенных комков по их размерам [4], к агрономически ценным относятся комки размером от 0,25 до 10 мм (макроструктура), а к глыбистой фракции - комки более 10 мм в диаметре (мегаструктура). Коэффициент структурности определяется отношением массы комковато-зернистой почвы (10-0,25 мм) к массе остальных комков, состоящей из суммы агрегатов размером более 10 мм и менее 0,25 мм.

Для характеристики влияния длительного применения агроприемов и приемов основной обработки на структуру серой лесной почвы приводим коэффициенты структурности (рис. 1).

1,8 1.6 1,4 1,2 1

0,8 0,6 0,4 0,2 О -I-

П0-10 см

слои почвы, см

В10-20 см

О 0-20 см

1 - ежегодная безотвальная на 6-8 см; 2 - ежегодная безотвальная на 20-22 см; 3 - ежегодная отвальная вспашка на 20-22 см;

4 - периодическая ярусная вспашка на 28-30 см под озимую рожь, в остальные годы отвальная вспашка на 20-22 см,

5 - периодическая ярусная вспашка на 28-30 см под озимую рожь, в остальные годы безотвальная обработка на 6-8 см; 6 - залежь

%

60 -| 50 -40 -30 -20 -10 0

I

I

К

¡I !

1 2 3 4 5

Н>10мм В 10-0,25мм < 0,25 мм Варианты опыта как на рисунке 1.

Рис. 2. Влияние приемов основной обработки под озимую рожь на структуру серой лесной почвы в слое 0-10 см

Наиболее высокие показатели структурности в слое 0-10 см отмечались в агроэкосистемах с ежегодной безотвальной обработкой на 6-8 см, ежегодной отвальной вспашкой на 20-22 см и на ярусной вспашке на 28-30 см с чередованием ее с безотвальной обработкой на 6-8 см, где они соответствовали показателям 1,0; 1,1 и 1,0. Объем фракций 10-0,25 мм здесь колебался в пределах от 48,9 до 52,6 %, т.е. на 1,2 и 4,9 % их содержание было ниже, чем на участке залежи (рис. 2). Снижение объема макроструктуры происходило за счет увеличения мегаструктуры до показателей 46,4-50,4 %.

В остальных вариантах происходит более резкое снижение коэффициента структурности до 0,8 за счет уменьшения содержания макроструктуры и увеличения мегаструктуры до 53,2 - 54,1 %.

В слое 10-20 см во всех агроэкосистемах происходит снижение значений коэффициента структурности в сравнении с залежным участком. Это обусловлено также уменьшением в этом слое количества агрономически ценной фракции и увеличением мегаструктуры (рис. 3).

Рис. 1. Влияние приемов основной обработки под озимую рожь на коэффициент структурности почвенных агрегатов серой лесной почвы

Из данных рисунка 1 видно, что на участке залежи коэффициент структурности в слое 0-10 см и 10-20 см был выше, чем на изучаемых вариантах с различными приемами основной обработки. Это свидетельствует о том, что длительное агрогенное воздействие на почву привело к изменению структурообразовательного процесса в агроэкосистемах. Причем, если в слое 0-10 см на залежном участке коэффициент структурности составил 1,2, то на обработанных вариантах в этом же слое он варьировал от 0,8 до 1,1.

ВлаЭимгрскт Земледелец*

Рис. 3. Влияние приемов основной обработки под озимую рожь на структуру почвы в слое 10-20 см

№ 3 (89) 2019

(НСР05 = 0,2 %).

Процесс формирования мегаструктуры наиболее выражен в агроэкосистеме с ежегодной безотвальной обработкой на глубину 6-8 см. Ее значения в необрабатываемом слое 10-20 см составили 78,4 %, а в слое 0-20 см - 64,1 %. На залежном участке эти показатели соответствовали значениям 35,7 и 40,6 %. На остальных вариантах в слое 0-20 см процент мегаструктуры был на уровне 55,5 - 62,0 % (НСР05 = 7,5 %).

Содержание агрономически ценных агрегатов на участке залежи (слой 0-20 см) составило 58,5 %. На фонах основной обработки этот показатель был в пределах от 35,0 (ежегодная мелкая обработка на 6-8 см) до 43,8 % (ежегодная безотвальная обработка на 20-22 см) при НСР = 7,3 %.

Важным показателем качества структурных агрегатов является сопротивление их размывающему воздействию воды.

Анализ водопрочности почвенных агрегатов проводили с использованием метода Бакшеева [4], где водопрочность оценивается по содержанию в почве агрегатов размером больше 0,25 мм.

Сравнительная оценка влияния агрогенной нагрузки на водопрочность структуры в слое почвы 0-20 см показывает, что в сформированных агроэкосистемах происходит уменьшение количества водопрочных агрегатов (табл.). Наиболее активно этот процесс протекал в почве обработанной отвально на 20-22 см или при чередовании с ярусной вспашкой на 28-30 см. В слое 0-10 см количество водопрочных агрегатов уменьшилось по сравнению с участком залежи на 19,0 %.

Этот прием основной обработки способствовал частичному распылению почвенных агрегатов, что снижает их водопрочность. Количество агрегатов < 0,25 мм на этом варианте соответствовало 27,6 %. Несмотря на значительное снижение их содержания в слое 0-10 см, количество их оставалось высоким, и оценка водопрочности этого слоя соответствовала отличной. На вариантах с безотвальным рыхлением и на участке залежи водопрочность почвенных агрегатов была избыточно высокой.

Что касается слоя 10-20 см, то больше всего водопрочной структуры сформировалось при ежегодном безотвальном рыхлении на глубину 6-8 см - 82,4 %. При ежегодной отвальной вспашке на глубину 20-22 см содержание агрегатов менее 0,25 мм было выше, чем на участке залежи на 12,5 % и составляло 28,5 %.

В целом в слое 0-20 см наиболее благоприятные условия для формирования водопрочных агрегатов в агросистемах складывались в почве, обрабатываемой ежегодно безотвально на глубину 6-8 см или при чередовании ее с ярусной вспашкой на 28-30 см (76,6-79,4 %).

Избыточно высокая водопрочность отмечалась и на варианте с ежегодной безотвальной обработкой на 20-22 см - 76,6 %. На остальных вариантах этот показатель

%

70 60 50 40 30 20 10 0

£

1 2 3

Н>10мм В 10 - 0,25 ММ

4 5

<0,25 мм

Варианты опыта как в рисунке 1.

Рис. 4. Влияние приемов основной обработки под озимую рожь на структурность почвы в слое 0-20 см Содержание макроструктуры в слое 10-20 см колебалось в пределах от 21,0 до 41,7 %. На необрабатываемом участке этот показатель соответствовал 63,3 %.

Объем пылеватой фракции слоя почвы 0-20 см агроэкосистем не превышал его содержания в залежной почве и варьировал от 0,5 до 0,9 % (рис. 4). Наиболее высокое количество пыли отмечено в почве залежи и на варианте с ежегодной мелкой обработкой на 6 - 8 см - 0,9 %

Водопрочность почвенных агрегатов в зависимости от приемов основной обработки по озимую рожь,

Вариант опыта Слой, см Фракции, мм

>0,25 <0,25

Залежь 0-10 91,4 8,6

10-20 84,0 16,0

0-20 87,7 12,3

Ежегодная безотвальная обработка на 6-8 см 0-10 76,5 23,5

10-20 82,4 17,6

0-20 79,4 20,6

Ежегодная безотвальная обработка на 20-22 см 0-10 77,8 22,2

10-20 75,4 24,6

0-20 76,6 23,4

Ежегодная отвальная вспашка на 20-22 см (контроль) 0-10 72,4 27,6

10-20 71,5 28,5

0-20 72,0 28,0

Ярусная вспашка на 28-30 см под озимую рожь, под остальные культуры отвальная вспашка на 20-22 см 0-10 69,0 31,0

10-20 75,2 24,8

0-20 72,1 27,9

Ярусная вспашка на 28-30 см под озимую рожь, под остальные культуры мелкая безотвальная обработка на 6-8 см 0-10 78,6 21,4

10-20 74,5 25,5

0-20 76,6 23,4

НСР 05 0-20 3,1 3,5

№ 3 (89) 2019

B/iaduMipckiù Землейлод

был в пределах от 72,0 до 72,1 % (НСР 05 = 3,1 %).

Выводы. Таким образом, применение в течение 26 лет на серой лесной почве агротехнологий с различными по интенсивности приемами основной обработки приводит к снижению макроструктуры и увеличению мегаструктуры, по сравнению с ее природными аналогами. Процесс формирования мегаструктуры наиболее выражен в агроэкосистеме с ежегодной

Литература.

1. Зинченко С.И. Основы обработки черноземов. М--Владимир: Транзит-Икс, 2006.248 с.

2. Зинченко С.И., Мазиров М.А., Зинченко М.К.. Почвы и растения. М.-Владимир: Транзит-Икс, 2008. 284 с.

3. Зинченко С.И. Характеристика отдельных физических и почвенно-гидрологических свойств метрового профиля серой лесной почвы //Владимирский земледелец. №1 (83). 2018. С. 2-5.

4. Методическое руководство по изучению почвенной структуры. Л.: Колос, 1969.528 с.

5. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследований физических свойств почвы. М.: Агропромиздат, 1986. 416 с.

6. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М. Практикум по земледелию. М.: Агропромиздат, 1987. 384 с.

INFLUENCE OF METHODS OF THE MAIN TILLAGE ON GREY FOREST SOIL STRUCTURE IN AGROECOSYSTEMS IN WINTER RYE CULTIVATION

S.I. Zinchenko

Federal State Budget Scientific Institution «Upper Volga Federal Agrarian Research Center» ul. Tsentralnaya 3, poselok Novij., Suzdalskij rayon, Vladimir Oblast, 601260, Russian Federation

Abstract. Soil structure and water stability of soil aggregates in grey forest soil of Vladimir Opole in agrosystems of grey forest soil were researched. Agroecosystems were formed by using agricultural technologies and methods of the main tillage for 26 years within 6 field crop rotation. It was revealed that megastructure (aggregates more than 10 mm in size) 0-20 cm under winter rye crops (compared to long-kept area 40,6 %) increased to 55,5-64,1 % due to a decrease of macrostructure (aggregates 10-0,25 mm in size). It did not depend on a method of the main tillage. At the same time macrostructure content came down (35,0-43,8 %). Process of megastructure forming was mostly expressed in agroecosystems with annual subsurface tillage 6-8 cm to the deep. In a layer of 0-20 cm it was 64,1 %, in the long-kept area - 40,6 % (least significant difference 05 = 7,5 %). The number of mezoaggregates (10-0,25 mm in size) in agroecosystems remained at the level of a long-kept area. In a layer 0-10 cm to the deep degree of structure was 1,2, on the tilled areas it varied from 0,8 to 1,1. The highest structure index was noted in agroecosystems with annual subsurface tilling 6-8 cm to the deep, annual moldboard plowing 20-22 cm to the deep; layer plowing 28-30 cm and subsurface tiling 6-8 cm to the deep on an alternating basis. The indexes were 1,0, 1,1, and 1,0, respectively. Subsurface tilling 6-8 cm and 20-22 cm to the deep contribute to the maximum number of water-stable soil aggregates corresponding to a high level of them. Moldboard plowing 20-22 cm to the deep for winter rye cultivation at the beginning of grain-grass crop rotation reduces the absolute rate of water stability of soil aggregates in grey forest soil.

Keywords: grey forest soil, soil structure, water stability of soil aggregates, agroecosystems, methods of the main tillage.

Author details: S.I. Zinchenko, Doctor of Sciences (agriculture), deputy director for Science (e-mail: zinchenkosergei@mail.ru).

For citation: Zinchenko S.I. Influence of methods of the main tillage on grey forest soil structure in agroecosystems in winter rye cultivation // Vladimir agricolist. 2019. №3. P. 4-7. D0I:10.24411/2225-2584-2019-10070.

D0I:10.24411/2225-2584-2019-10071 УДК 631.43; 631.452

ЗАВИСИМОСТЬ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЫ ОТ МИНИМИЗАЦИИ ОБРАБОТКИ ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА В

УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

безотвальной обработкой на 6-8 см.

Длительное антропогенное влияние механических обработок серых лесных почв удудшает условия формирования водопрочных агрегатов. Наиболее благоприятные условия для их формирования складываются при ежегодном безотвальном рыхлении на глубину 6-8 см.

М.М. ИЛЬЯСОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник,

И.А. ЯППАРОВ, доктор биологических наук, руководитель института

Ш.А. АЛИЕВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, профессор

И.М. СУХАНОВА, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

Л.М.-Х. БИККИНИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения - обособленное структурное подразделение ФИЦ КазНЦ РАН

ул. Оренбургский тракт, д. 20а, г. Казань, 420059, Российская Федерация

Резюме. Исследования проводились в 2016-2018 гг. в Буинском районе Республики Татарстан (РТ). Цель исследований - изучить влияние систем основной обработки на структурное состояние чернозема выщелоченного, урожайность культур севооборота и оценить показатели их экономической эффективности. Выявлено, что при двухъярусной вспашке увеличиваются фракции размером 10-5 мм, при этом коэффициент структурности составляет 2,5. В данной системе обработки почвы коэффициент водопрочности агрегатов составлял 0,8, по другим обработкам почвы был на уровне 0,5-0,6. При запашке органических удобрений ярусным плугом, наблюдалось увеличение фракций размером 3-1 и 1-0,25 мм на 60,2 и 10,1 % соответственно, по сравнению с вариантами, где применялись только минеральные удобрения. Органоминеральная система удобрений устойчиво повышала урожайность культур до 0,5 т/га по сравнению с минеральной

ВлаЭимгрскт Земледелец!)

№ 3 (89) 2019