Влияние современных технологий возделывания на агрофизические свойства чернозёма обыкновенного в среднем Поволжье

Влияние современных технологий возделывания на агрофизические свойства чернозёма обыкновенного в Среднем Поволжье

О.И. Горянин, к.с.-х.н., Самарский НИИСХРАСХН

Среди главных направлений ведения растениеводства в настоящее время выделяют ресурсоэнергоэкономичность, экологическую безопасность и рентабельность. Особое значение в связи с этим, по мнению А.А. Жученко, приобретает разработка новых технологий, основанных на принципах ресурсоэнергосбережения [1].

Освоение новых технологий предопределено передовым зарубежным и отечественным научнопрактическим опытом, общими тенденциями развития современного земледелия [2—5]. Их внедрение должно осуществляться только на системной основе и соответствовать природноклиматическим условиям региона.

На химические, биологические свойства и продуктивность сельскохозяйственных культур оказывают влияние различные свойства, в том числе агрофизические. Их регулирование осуществляется главным образом обработкой почвы. По мнению многих авторов, оптимальное строение почвы обеспечивается в основном только с помощью вспашки. Однако в исследованиях В.А. Корчагина, Г.И. Казакова, И.А. Чуданова, В.Н. Слесарёва и ряда других авторов установлено, что естественное строение некоторых типов почв близко к оптимальному для большинства сельскохозяйственных культур [6—9]. Это обстоятельство считается одним из доводов в пользу снижения интенсивности обработки чернозёмных почв Поволжья.

Цель наших исследований — установить влияние современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур совместно с биологическими методами воспроизводства почвенного плодородия на агрофизические свойства чернозёма обыкновенного Среднего Заволжья.

В задачи исследований входило:

— выявить влияние технологических комплексов на агрофизические свойства почвы,

урожайность и экономическую эффективность зерновых культур.

Условия, материалы и методы исследований.

Исследования проводили в многолетнем стационаре на базе отдела земледелия и новых технологий Самарского НИИСХ. Почва опытного участка — чернозём обыкновенный, среднемощный, среднесуглинистый.

В течение 2000—2010 гг. в семипольном севообороте с чередованием: пар чистый — озимая пшеница — просо — яровая пшеница — кукуруза (с 2006 г. сидеральный пар) — яровая пшеница — яровой ячмень — изучали технологические комплексы со следующими системами основной обработки почвы:

I — ежегодной вспашкой под все культуры севооборота (контроль);

II — дифференцированной первой (под пары — глубокое рыхление, под зерновые — минимальная обработка);

III — постоянной минимальной обработкой под все культуры севооборота;

IV — дифференцированной второй (под сидеральный пар — глубокое рыхление, под зерновые — прямой посев).

В качестве приёмов воспроизводства почвенного плодородия использовали измельчённую солому и пожнивно-корневые остатки.

На контрольном варианте опыта применяли общепринятую систему машин (ПЛН-5-35, БЗСС-1,0, КПС-4, С3-3,6, 3ККШ-6). В технологических комплексах нового поколения — комбинированные почвообрабатывающие и посевные агрегаты ООО «Сельмаш» (ОПО-8,5, АУП-18,05). Глубокое рыхление производили ПЧ-4,5. Применяли интегрированные приёмы борьбы с сорняками. Для посева использовали адаптивные к местным погодным условиям сорта. Уборку проводили с измельчением соломы.

Погодные условия в годы проведения исследований были различными. В 2002, 2005 гг. наблюдалась весенняя засуха, в 2008, 2009 гг. —

весенне-летняя засуха; 2000, 2001, 2004, 2006 гг. оказались благоприятными для роста и развития озимых культур, а 2003 и 2007 гг. — для всех сельскохозяйственных культур. В 2010 г. отмечена самая жестокая весенне-осенняя засуха за последние 100 лет.

Анализ и обсуждение результатов. Агрономически ценная структура является важным показателем благоприятных агрофизических свойств суглинистых и глинистых почв.

В наших исследованиях независимо от технологий оструктуренность почвы была хорошей. В среднем за годы исследований наибольшее содержание агрономически ценных агрегатов отмечено при поверхностном внесении соломы и дифференцированной обработке почвы в севообороте (IV) — 67,4%, что на 3,1% выше контроля (табл. 1).

Начиная с четвёртого года исследований, в годы с небольшим количеством осадков за вне-вегетационный период применение технологии с прямым посевом яровых зерновых обеспечивало математически доказуемое увеличение количества структурных агрегатов — по сравнению с контролем на 2,60—7,14%. В годы с большим количеством осадков (более 295 мм) содержание агрономически ценных агрегатов не зависело от технологий возделывания.

В засушливых условиях Заволжья на паровых полях возможно проявление ветровой эрозии. Установлено, что при отсутствии на поверхности поля растительных остатков содержание в верхнем слое почвозащитных комочков диаметром более 1 мм является основным показателем устойчивости почвы к разрушительной силе ветра. При этом комковатость, равная 60%, является допустимым пределом, 50% — крайне допустимым пределом [10].

В среднем за годы наших исследований количество эрозионно-устойчивых агрегатов в верхнем слое почвы в зависимости от технологий возделывания и основной обработки пара менялось незначительно. Наибольшее содержание фракции более 1 мм, при наличии на поверхности почвы соломы и пожнивно-корневых остатков, выявлено в вариантах с прямым посевом яровых зерновых и обработкой дисковыми орудиями — 72,0%, что на 1,3—3,1% больше других испытываемых вариантов.

Способы обработки оказывают существенное влияние на плотность почвы. В среднем за годы исследований в начале вегетации сельскохозяйственных культур объёмная масса пахотного слоя в большей мере зависела от биологических особенностей растений и в меньшей — от технологий возделывания. Она не выходила за пределы оптимальных значений, в том числе и равновесной плотности.

Так, под посевами озимой пшеницы за счёт меньшей влажности и уплотняющего действия на почву хорошо развитой в весенний период корневой системы почва в слое 0—30 см имела более плотное сложение (1,07—1,12 г/см3), чем на остальных полях (1,03—1,08 г/см3). По данным Г.И. Казакова, оптимальными показателями на чернозёмах для яровых зерновых являются 1,0—1,2 г/см3, озимой пшеницы — 1,2—1,3 г/см3, кукурузы, гороха — 0,9—1,1 г/см3 [6].

При применении современных технологий с прямым посевом яровых зерновых и размещением на поверхности измельчённой соломы и пожнивно-корневых остатков отмечено более рациональное разложение органики и разуплотнение почвы на всех полях.

Особенно чётко эта тенденция выявлена при пониженном выпадении осадков (менее 260 мм за сентябрь-апрель; табл. 2).

Установлено, что объёмная масса почвы дифференцирована по слоям. В паровом поле и под яровыми культурами самый плотный слой почвы в вариантах, где проводилась основная обработка, составляет 20-30 см. Под посевами озимой пшеницы различия между нижними слоями по этому показателю незначительны. При технологии с прямым посевом яровых зависимость обратная. В период посева яровых зерновых культур наибольшая плотность отмечена в слоях 10-20 и 20-30 см, под посевами озимой пшеницы - в слое 20-30 см (табл. 3).

Определённая тенденция к снижению плотности почвы в слое 20-30 см в варианте с прямым посевом и под озимой пшеницей в остальных вариантах служит доказательством разуплотнения почвы в необрабатываемых слоях.

За вегетационный период произошло выравнивание плотности почвы в зависимости от технологий.

1. Содержание агрономически ценных агрегатов (0,25-10 мм) весной на паровом поле при разных технологических комплексах, %

Год Технологический комплекс НСР05,

I II III IV среднее

С количеством осадков за сентябрь-апрель менее 260 мм (семь лет) 61,4 61,7 64,5 65,8 5,10

С количеством осадков за сентябрь-апрель более 295 мм (четыре года) 69,2 69,2 69,5 70,2 3,36

Среднее (2000-2010 гг.) 64,3 64,5 66,3 67,4 4,47

2. Плотность 0-30 см слоя почвы весной в зернопаропропашном севообороте при разных технологических комплексах, %

Год Технологический комплекс НСР05, среднее

I II III IV

С количеством осадков за сентябрь-апрель менее 260 мм (семь лет) 1,09 1,08 1,08 1,04 0,058

С количеством осадков за сентябрь-апрель более 295 мм (четыре года) 1,06 1,07 1,08 1,07 0,049

Среднее (2000-2010 гг) 1,08 1,08 1,08 1,05 0,055

3. Объёмная масса пахотного слоя весной в зависимости от технологий возделывания, г/см3

Культура

Слой почвы, см

Технологический комплекс

I

II

III

IV

Пар, яровые зерновые

0-10

10-20

20-30

1,02

1,08

1,11

1,02

1,08

1,11

1,01

1,08

1,12

0,99

1,06

1,06

Озимая

пшеница

0-10

10-20

20-30

1,11

1,12

1,12

1,10

1,12

1,14

1,07

1,11

1,12

1,04

1,08

1,11

Среднее по севообороту

0-10

10-20

20-30

1,04

1,09

1,12

1,04

1,09

1,12

1,03

1,09

1,12

1,00

1.07

1.08

Снижение запасов доступной влаги в почве способствовало увеличению её плотности после уборки сельскохозяйственных культур в варианте с прямым посевом в среднем по культурам и севообороту на 0,02-0,04 г/см3, или на 1,9—3,8%. Особенно чётко эта тенденция выявлена в слоях 0-10 и 20-30 см. В остальных вариантах изменения объёмной массы почвы по слоям были незначительными. В среднем по севообороту после уборки сельскохозяйственных культур плотность почвы была близкой и составила 1,08-1,09 г/см3.

В тесной зависимости от плотности сложения находится и скважность почвы. В наших исследованиях порозность почвы была дифференцирована по глубине пахотного слоя и не выходила за пределы оптимальных значений. В слое 0-10 см она составляла 59,6% (контроль) и 59,7-61,1% (анализируемые варианты), в слое 10-30 см - соответственно 57,3 и 57,2-58,4%.

С плотностью почвы связан и такой важный агрофизический показатель, как сопротивление пенетрации («твёрдость почвы»).

В среднем за годы исследований сопротивление пенетрации почвы в корнеактивном слое весной на контроле составило 1128 КПа. При этом в слое 0-10 см перед посевом яровых зерновых отмечена чрезмерно рыхлая «твёрдость почвы» - 50-70 КПа. При испытываемых технологиях с минимальными обработками почвы сопротивление пенетрации в слое 0-60 см не выходило за пределы оптимальных значений (1400 КПа) и колебалось от 1226 до 1414 КПа. В слое 0-10 см данный показатель увеличивался в 2-3 раза по сравнению с контролем и был

более приближен к оптимальному значению для развития корневой системы яровых зерновых. К концу вегетации сопротивление пенетрации выравнивалось по всем вариантам и превышало 3500 КПа.

Современные технологии благодаря оптимизации сложения почвы, обеспечили урожайность зерновых культур, равную урожайности, полученной при традиционной технологии, -1,68-1,72 т/га, снизили производственные затраты на 9-15%, расходы на топливо - в 1,5-

2 раза, трудовые затраты - в 2,5-3 раза, повысили рентабельность производства на 15-20%.

Выводы. Результаты многолетних исследований по разработке научных основ современных ресурсосберегающих технологических комплексов возделывания зерновых культур свидетельствуют об их перспективности в современных адаптивных системах земледелия для Среднего Поволжья.

Применение технологий с дифференцированными способами обработки почвы и поверхностным размещением соломы и пожнивно-корневых остатков, вместо традиционных с постоянной вспашкой, не противоречит проявлению естественных процессов, происходящих в почве, и способствует улучшению её агрофизических свойств.

При переходе на системный принцип формирования технологических комплексов выявлена возможность эффективного использования технологий возделывания зерновых культур, основанных на минимальных обработках почвы, в том числе на прямом посеве с отказом от осенних и весенних предпосевных обработок.

Литература

1. Жученко А.А. Проблемы ресурсосбережения в зерновом хозяйстве // Сберегающее земледелие: будущее сельского хозяйства России: матер. IVмеждунар. науч.-практич. конф. Самара, 2004. С, 10-14.

2. Аллен Х.Н. Прямой посев и минимальная обработка почвы / пер. с англ. М.Ф. Пушкарёва. М.: Агропромиздат, 1985. 208 с.

3. Горянин О.И., Чичкин А.П., Горянин Т.А. и др. Ячмень — основная яровая культура в Самарской области //Достижения науки и техники АПК. 2011. № 8. С. 41-44.

4. Концепция формирования современных ресурсосберегающих комплексов возделывания зерновых культур в Среднем Поволжье / науч. ред., сост. В.А. Корчагин. Изд. 2-е., пере-раб. и доп. Самара, 2008. 88 с.

5. Корчагин В.А. Ресурсосберегающие технологические ком-

плексы возделывания зерновых культур в степных районах Среднего Поволжья. Самара, 2006. 83 с.

6. Казаков Г.И. Обработка почвы в Среднем Поволжье. Самара: Изд-во Самарской ГСХА, 2008. 251 с.

7. Корчагин В.А., Горянин О.И., Новиков В.Г. Ресурсосберегающие технологические комплексы возделывания зерновых культур: науч.-практич. пособие // Научные основы адаптивных систем земледелия в степных районах Среднего Заволжья: сб. науч. тр. к 100-летию Самарского НИИСХ. Самара: Изд-во «НТЦ», 2003. С, 226-248.

8. Слесарёв В.Н. Почвенная деформация пахотного слоя сибирских чернозёмов // Земледелие. 2008. № 2. С. 22—23.

9. Чуданов И.А., Лигастаева Л.Ф., Борякова Е.А. и др. Экономные способы обработки почвы в севооборотах Среднего Поволжья: реком. Самара, 1999. 33 с.

10. Почвозащитное земледелие / под ред. А.И. Бараева. М.: Колос, 1975. 304 с.