CC BY
62
ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛОДОРОДИЯ ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОСОБОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Н.В. Шевченко
Аннотация. Многолетними исследованиями установлено, что способы основной обработки почвы влияют главным образом на перераспределение питательных веществ и биологической активности бактерий по слоям почвы. Замена вспашки безотвальным рыхлением на длительный период приводит к дифференциации пахотного слоя со снижением биологической активности и содержания подвижных форм фосфора и калия в нижних слоях. Содержание общего гумуса мало зависит от способов обработки почвы.
Ключевые слова: безотвальное рыхление, чизелева-ние, вспашка, дифференцированная обработка, гумус, питательные вещества, чернозем типичный.
Резкое снижение плодородия почв, характерное в последние два столетия, неразрывно связано с изменением содержания гумуса и питательных веществ как основных показателей ее потенциала [1]. При этом одной из главных причин снижения считается применение интенсивной обработки почвы, что является предметом дискуссии по нынешнее время. Анализируя последние публикации, следует отметить определенную умеренность в критике отвальной обработки в отношении негативного влияния на плодородие почв. Вместе с уже традиционным утверждением о преимуществе безотвальной обработки, обозначенное в тенденции к сохранению плодородия в сравнении со вспашкой [2, 3], все чаще встречаются выводы о незначительном влиянии способов обработки на содержание гумуса [4, 5], а также преимущество вспашки по этому показателю за счет улучшения в слое 20-40 см [6].
Содержание питательных веществ в пахотном слое, по мнению большинства ученых, мало зависит от способов обработки почвы [6, 7]. Отмечается лишь повышение уровня макроэлементов в посевном слое 0-10 см после замены вспашки на безотвальную или поверхностную обработки за счет снижения его в нижних слоях [810]. Подобная дифференциация пахотного слоя по содержанию питательных веществ может стать причиной усложнения питательного режима в засушливые годы, особенно при выращивании пропашных культур [11].
В одном из немногочисленных на территории Украины стационарном опыте на базе Харьковского национального аграрного университета им. В.В. Докучаева, изучение способов и систем основной обработки почвы проводится с 1982 г. Пройдя несколько ротаций семипольного зернопаропропашного севооборота на протяжении более тридцати лет, в опыте сменилось три схемы основной обработки почвы с максимальным сохранением направления и интенсивности по вариантам. В период с 1997 по 2008 гг., часть результатов которого представлены в данной статье, в опыте изучались наиболее распространенные в разных регионах мира орудия для безотвальной обработки. Обработки вертикальными стойками СибИМЭ, диагональными стойками ПРН 310000 по типу «параплау» и чизельным плугом ПЧ-2,5 сравнивались с ежегодным применением вспашки ПЛН-4-35 (контроль) и дифференцированной системой в севообороте, в составе которой под культуры сплошного посева выполнялось дискованаие БДТ-3 и под пропашные культуры вспашка два раза за ротацию севооборота. Технологии обработки почвы при выращивании культур севооборота отличались по вариантам опыта только указанными способами обработки почвы и характеризовались применением наиболее
распространенных орудий для поверхностной обработки.
Условия проведения исследований соответствовали Лесостепной части Украины, почва представлена черноземом типичным тяжелосуглинистым. Погодные условия периода исследований стали характерным признаком существенных изменений климата в зоне, которые обозначились в повышении среднесуточной температуры воздуха на 1,50С и более частым проявлением засухи, особенно в весенний и ранний летний периоды.
Варианты основной обработки почвы под культуры севооборота заложены последовательно в четырехкратной повторности, площадь посевной делянки 150 м2, учетной - 50 м2. В опыте применялись общепризнанные методики определения основных показателей плодородия: содержание общего гумуса по Тюрину, ще-лочногидролизуемый азот по Корнфильду, подвижные формы фосфора и калия по модифицированному методу Чирикова, биологическая активность - по методике Емцева, Мишустина, Вострова.
Результаты исследований указывают о незначительном влиянии способов основной обработки почвы в севообороте на содержание общего гумуса в пахотном слое (таблица 1). Наметившаяся тенденция к лучшему сохранению его запасов после плоскорезной и поверхностной обработок в сравнении со вспашкой в предыдущий период исследований, сменилась обратной тенденцией на вариантах безотвальных и дифференцированной обработок. При этом нивелирование определенного преимущества экспериментальных вариантов в верхнем 0-10 см слое по этому показателю, говорит о недостаточном создании противоэрозионного эффекта, возможно вследствие применения общепринятых приемов поверхностной обработки в технологиях.
Таблица 1 - Влияние систем обработки почвы на содержание общего гумуса и биологическую активность почвы
Варианты основной обработки почвы в севообороте Слои почвы, см Содержание гумуса, % Целюлозо-литическая активность почвы (среднее за 1997-2008 гг.), %
1997 г. 2008 г.
1. Разноглубинная вспашка (контроль) 0-10 10-20 20-30 0-30 4,72 4,65 4,61 4,66 4,83 4,69 4,43 4,65 23,8 24,0 22,8 23,5
2. Разноглубинное безотвальное рыхление СибИМЭ 0-10 10-20 20-30 0-30 4,99 4,90 4,75 4,88 4,88 4,70 4,55 4,71 24,6 23,1 20,8 22,8
3. Разноглубинное диагональное рыхление ПРН 31000 0-10 10-20 20-30 0-30 4,86 4,79 4,61 4,75 4,64 4,70 4,58 4,64 24,9 22,0 20,5 22,5
4. Дифференцированная обработка (дискование, вспашка) 0-10 10-20 20-30 0-30 4,90 4,86 4,65 4,80 4,74 4,58 4,58 4,63 26,2 21,8 19,3 22,5
5. Разноглубинная чизельная обработка ПЧ-2,5 0-10 10-20 20-30 0-30 5,00 4,91 4,76 4,89 4,86 4,58 4,70 4,71 26,0 24,5 21,3 23,9
НСР05 0,12 0,39 1,3
Практически в пределах одного уровня, способы основной обработки почвы, исследуемые в опыте, обеспечили активность бактерий разрушающих целлюлозу в пахотном слое. Определенная тенденция к преимуществу после вспашки и чизельной обработки указывает на более активное рыхление пахотного горизонта с полным или частичным оборотом пласта в этих вариантах. Вспашка способствует наиболее равномерному распределению активности бактерий по слоям пахотного горизонта. Применение безотвальных обработок приводит к изменению целюлозолитической активности почвы с тенденцией к повышению ее в верхнем 0-10 см и существенным снижением в нижнем 2030 см на 1,5-3,5% в сравнении со вспашкой. Даже периодическое применение вспашки в системе дифференцированной обработки в севообороте, в среднем за 12 лет не ликвидировало установленной в целом дифференциации пахотного слоя по этому показателю после поверхностных обработок дисковой бороной. Следствием таких изменений, как указывают наши исследования, есть концентрация пожнивных остатков в верхнем слое и повышение плотности почвы в нижних слоях на вариантах с безотвальной обработкой. Статистический анализ данных указывает на высокую обратную зависимость биологической активности от плотности почвы с коэффициентом регрессии на уровне -0,87.
Тесно связанное с уровнем биологической активности и запасами гумуса содержание макроэлементов в почве по-разному зависело от способов основной обработки, изучаемых в опыте (таблица 2).
В среднем за восемь лет исследований, количество щелочногидролизуемого азота в пахотном слое мало отличалось по вариантам обработки почвы. Наиболее равномерное распределение по этому показателю обеспечила чизельная обработка, хотя в целом существенной дифференциации по содержанию азота в верхних и нижних слоях не отмечено на всех вариантах обработки.
Таблица 2 - Влияние систем обработки почвы на содержание питательных веществ в пахотном слое
Содержание подвижных форм фосфора практически не изменилось после замены вспашки на безотвальное рыхление. Можно отметить лишь определенную тенденцию к уменьшению его в пахотном слое после применения безотвальных обработок, особенно дифференцированной системы, в сравнении с контролем. При
этом следует отметить более четкую разницу содержания фосфора в верхнем 0-10 см слое и существенное снижение его с углублением пахотного слоя на всех вариантах безотвальной обработки почвы. Количество подвижных форм этого элемента на вариантах с обработками без оборота пласта или с периодической вспашкой на фоне ежегодного дискования в слое 20-30 см, например, оказалось ниже контроля на 0,7-1,0 мг/100 г почвы и на 22-28% в отношении посевного слоя.
В опыте не обнаружено зависимости содержания подвижных форм калия от способов обработки почвы в целом в пахотном слое. Незначительную тенденцию к повышению и подобную к контролю равномерность распределения этого элемента по слоям обеспечивает чизельная обработка. При наиболее существенном разрыве содержания по горизонтам среди всех элементов, наиболее ощутимым значением по этому показателю характеризуются обработки СибИМЭ, ПРН 31000 и отвально-дисковая система. В слое 20-30 см после указанных обработок количество подвижных форм калия уменьшилось в сравнении с верхним слоем на 32-35% и в сравнении с ежегодным применением вспашки - на 0,8 мг/100 г почвы.
В конечном итоге, в среднем за 1997-2008 гг., продуктивность зернопаропропашного севооборота на контроле составила 3,15 т/га зерновых единиц. Чизельная обработка обеспечила выход продукции с единицы площади на уровне 3,08 т/га, дифференцированная обработка - 3,03 т/га, безотвальные обработки СибИМЭ и ПРН 31000 - 2,94 т/га. Снижение продуктивности севооборота после безотвальных обработок произошло вследствие существенного снижения урожайности сахарной свеклы и некоторых яровых культур, особенно на варианте с мелким дискованием. Среди нескольких причин такого снижения уровень биологической активности и содержания аммонийного азота не имели существенного влияния, а по содержанию подвижных форм фосфора и калия в слое 20-30 см получена средняя и высокая корреляционная зависимость с коэффициентом на уровне 0,74 и 0,91 соответственно.
Выводы:
1. В условиях Левобережной Лесостепи Украины замена вспашки безотвальными обработками в среднем за двенадцать лет исследований не способствовала лучшему сохранению, а тем более повышению, содержания общего гумуса в пахотном слое. Поэтому для обеспечения почвозащитной эффективности и повышения условий гумификации необходимо более тщательно подходить к содержанию технологий обработки почвы при выращивании культур и более влиятельным элементам системы земледелия (севообороты, система удобрений, мелиоративные и противоэрозионные мероприятия).
2. Применение безотвальной и мелкой обработок разными орудиями в сравнении со вспашкой приводит к более отчетливой дифференциации пахотного слоя по уровню биологической активности и содержанию подвижных форм фосфора и калия с существенным уменьшением их в нижних слоях. Такие изменения могут быть причиной снижения продуктивности севооборотов, за исключением активного применения чизель-ной обработки с периодическим применением вспашки преимущественно при выращивании корнеплодов.
Список использованных источников
1 Муха В.Д., Муха Д.В. Плодородие почв и социально-экологические системы. - Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 2014. - 49 с.
2 Воронцов В.А. Влияние способов основной обработки почвы на ее водный и питательный режим при возделывании сахарной свеклы // Земледелие. - 2013. - №4. - С. 23-26.
(среднее за 1997-2005 гг.)
Варианты основной обработки почвы в севообороте Слои почвы, см Содержание питательных веществ, мг/100 г почвы
N-^4 Р2О5 К2О
1. Разноглубин- 0-10 10-20 9,5 9,2 10,2 9,7 12,3 11,1
ная вспашка (контроль) 20-30 0-30 8,7 9,1 8,5 9,5 9,4 10,9
2. Разноглубин- 0-10 9,2 10,5 12,8
ное безотвальное 10-20 9,3 9,3 11,3
рыхление Си- 20-30 8,6 7,6 8,6
бИМЭ 0-30 9,0 9,1 10,9
3. Разноглубин- 0-10 9,8 10,5 13,2
ное диагональное 10-20 8,9 9,2 10,9
рыхление ПРН 20-30 8,5 7,8 8,6
31000 0-30 9,1 9,2 10,9
4. Дифференци- 0-10 9,6 10,3 13,1
рованная обра- 10-20 9,0 9,0 10,7
ботка (дискова- 20-30 8,8 7,5 8,6
ние, вспашка) 0-30 9,1 8,9 10,8
5. Разноглубинная чизельная обработка ПЧ-2,5 0-10 10-20 20-30 0-30 9,3 9,3 9,0 9,2 10,1 9,4 7,8 9,1 12,8 11,6 9,3 11,2
НСР05 0,8 1,0 1,0
3 Дегтярьов В.В. Гумус чорноземгв Лгсостепу i Степу Укра!ни. - Харкгв: Майдан, 2011. - 360 с.
4 Турсунов В.И., Новачихин А.М., Гармашов В.М., Гаврилова В.А. Изменение потенциального плодородия при различных способах основной обработки почвы. - Земледелие, 2013. - №7. - 12-14.
5 Боронтов О.К., Косякин П.А., Елфимов М.Н. и др. Эффективность основной обработки почвы под сахарную свеклу в Центрально-Черноземной зоне // Земледелие. - 2013.
- №4. - С. 20-23.
6 Тарарико Н.М., Ятчук В.Я., Гаврилов С.О., Красюк Л.М. Вплив основного обробгтку на арий лгсовий Грунт та його гумусний стан // Землеробство. - 2011. - Випуск 83. - С. 3-11.
7 Цилюрик О.1. Наукове обГрунтування ефективностг систем основного обробггку Грунту в короткоротацшних сгво-змгнах Швтчного Степу Украши // Автореферат дис. на здоб. наук. ступеня доктор с.-г. наук. - Дншропетровськ, 2014. - 41 с.
8 Воронцов В.А., Вислобокова Л.Н., Скорочкин Ю.П. Системы основной обработки чернозема в Тамбовской области // Земледелие. - 2012. - №7. - С. 19-21.
9 Цвей Я.П., Бойчук О.В., Мазур Г.М., Мартинюк Л.С. Поживний режим чорнозему типового залежно вгд способгв обробгтку Грунту пгд буряки цукровг // Вгсник аграрно! науки.
- 2013. - С. 5-9.
10 Черкасов Г.Н., Дубовик Е.В., Дубовик Д.В., Казанцев С.И. Плодородие чернозема типичного при минимизации основной обработки // Земледелие. - 2012. - №4. - С. 23-25.
11 Будьонний Ю.В., Шевченко М.В. Результата дослг-джень ргзних способгв основного обробгтку Грунту пгд цукро-вг буряки у схгдному Лгсостепу Укра!ни // Вгсник центру нау-кового забезпечення АПВ Харкшсько! областг. - Випуск №3.
- Харкгв, 2006. - С. 29-41.
Информация об авторе Шевченко Николай Викторович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, докторант кафедры земледелия им. О.М. Можейка, Харьковский НАУ им. В.В. Докучаева, е-mail: [email protected]
