CC BY
66
ЗЕМЛЕДЕЛИЕ, АГРОХИМИЯ, МЕЛИОРАЦИЯ
УДК 504. 54:631 51 (470)
Ресурсосберегающая система обработки дерново-подзолистой почвы
Пегова Нина Аркадьевна, кандидат с.-х. наук, вед. научный сотрудник, ФГБНУ «Удмуртский НИИСХ», с. Первомайский, Удмуртская Республика, Россия Холзаков Владимир Михайлович, доктор с.-х. наук, профессор ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, г. Ижевск, Удмуртская Республика,, Россия
E-mail: ugniish@yandex.ru
Разработана ресурсосберегающая система основной обработки дерново-подзолистой почвы в севообороте: пар сидеральный (горчица белая) + навоз КРС 60 т/га - озимая рожь - яровая пшеница с подсевом клевера - клевер 1 г.п. - озимая рожь - ячмень - овёс. Солома озимой ржи и яровой пшеницы в объёме урожая остаётся в поле. Рекомендуемая система включает вспашку дернины клевера на 17 см, безотвальные обработки на разную глубину (от 12 до 20 см) в пару в т. ч. для заделки навоза и сидера-та, безотвальные обработки до 20 см после озимой ржи, мелкую - до 12 см под последнюю культуру севооборота, нулевую под пар. Внедрение рекомендуемой системы обработки почвы обеспечило продуктивность пашни 2,59 т/га зерновых единиц, коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ) - 2,92, что на уровне отвальной системы с таким же количеством биоресурсов (2,70 т/га, КЭЭ = 2,93). Затраты труда на основную обработку почвы сократились на 14 %, затраты горючесмазочных материалов (ГСМ) - на 25% При ресурсосберегающей системе обработки почвы в сравнении с отвальной возросло влияние биоресурсов на показатели почвенного плодородия. На конец ротации севооборота плотность сложения пахотного слоя снизилась на 0,01 г/см3. Содержание водопрочных агрегатов размером 0,25-3 мм увеличилось c 56,5 до 61,0 %, содержание углерода активных гумусовых кислот возросло на 12,1%. Под посевами клевера плотность пахотного слоя снизилась на 0,04 г/см3, содержание нитратов возросло на 70%. При использовании гербицидов засоренность культур при рекомендуемой системе обработки почвы была выше, чем при отвальной, но не превышала порог экономической целесообразности борьбы с сорняками.
Ключевые слова: обработка почвы, биоресурсы, солома, сидерат, навоз, показатели плодородия, продуктивность, засорённость, ресурсосбережение, энергетическая эффективность
Система обработки дерново-подзолистых почв имеет особое значение. Эти почвы имеют низкое плодородие и неудовлетворительные агрофизические свойства. Для повышения своей продуктивности они нуждаются в дорогостоящем агромелиоративном вмешательстве, внесении органических удобрений в той или иной форме. В условиях ограниченных материально-технических ресурсов в земледелии Нечернозёмной зоны важно их рациональное использование за счёт внедрения приёмов, которые обеспечивали бы наибольшую окупаемость затрат, способствовали бы сохранению и повышению плодородия дерново-подзолистых почв [1]. В последнее время в качестве дополнительного источника органического вещества почвы используется солома зерновых культур [2, 3, 4, 5].
Цель исследований - разработать ресурсосберегающую систему обработки дерно-
во-подзолистой почвы с использованием биоресурсов (сидерат, навоз, солома), обеспечивающую повышение плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.
Материал и методы. В 2006-2013 гг. на опытном поле Удмуртского НИИСХ изучалось влияние различных систем основной обработки дерново-подзолистой почвы с использованием биоресурсов на агрофизические, агрохимические и биологические свойства пахотного слоя, содержание гумуса и его состав. Исследования проводили в севообороте: пар (чистый, сидеральный) - озимая рожь - яровая пшеница с подсевом клевера - клевер 1 г.п. - озимая рожь - ячмень -овес. Используемые биоресурсы: навоз КРС 60 т/га в пару (Н), сидерат в пару (горчица белая) -12,5 т/га зеленой массы (Сид.), солома озимой ржи с двух полей севооборота -10 т/га (С2). На одну тонну соломы вносили 10 кг д. в. азота. Комбинированная система
обработки почвы (К) включала вспашку дернины клевера на глубину 20 см, безотвальные обработки на разную глубину в пару и под остальные культуры севооборота. Безотвальная (Б) - представлена безотвальным рыхлением на глубину 12-16 см под культуры севооборота. Контроль - отвальная система обработки (О) - ежегодная вспашка на 20 см.
Результаты и их обсуждение. По результатам исследований установлено преимущество ресурсосберегающей комбинированной системы обработки дерново-подзолистой почвы с использованием биоресурсов (навоз, сидерат, солома) в сравнении с отвальной. Продуктивность севооборотной площади по комбинированной системе обработки составила 2,59, безотвальной - 2,66 т/га зерновых единиц основной продукции, что на уровне отвальной - 2,70 т/га. Увеличение средней урожайности культур от внесения биоресурсов на фоне отвальной системы обработки почвы составило 18,4%, комбинированной - 24,9%, безотвальной -27,9%. Коэффициент энергетической эффективности составил 2,93, 2,92 и 2,95 соответственно. При этом расход ГСМ на основную обработку почвы за севооборот с учетом снижения затрат на вывоз соломы с поля при
отвальной системе составил 157,9, комбинированной - 118,2, безотвальной - 108,4 кг/га. Экономия ГСМ составила 25,1 и 31,3%, затраты живого труда сократились на 14,0 и 17% соответственно.
Замена отвальной системы обработки почвы на комбинированную или безотвальную при таком же количестве биоресурсов за одну ротацию севооборота обеспечила улучшение агрофизических свойств почвы. Увеличилось содержание водопрочных агрегатов размером 0,25-3,00 мм с 56,5% до 61,0 и 58,9 %. Снизилось содержание пылевидной фракции при мокром просеивании (<0,25 мм) с 40,0 до 36,1% по комбинированной и до 35,5% по безотвальной системе обработки почвы. Улучшение водопрочной структуры почвы к концу ротации севооборота привело к снижению плотности сложения пахотного слоя (0-20 см) при комбинированной и безотвальной обработке на 0,01 г/см3 в сравнении с отвальной (1,25 см2). Под посевами клевера, когда почва в течение двух лет не подвергается обработке, плотность сложения пахотного слоя составила 1,28 г/см3, тогда как на фоне отвальной системы обработки почвы с таким же количеством биоресурсов почва уплотнилась до 1,32 г/см3 (табл. 1).
Таблица 1
Агрофизические показатели плодородия пахотного слоя почвы в зависимости от системы зяблевой обработки почвы на фоне внесения биоресурсов (Н + Сид + С2)
Система обработки почвы Содержание водопрочных агрегатов (0,25-3,0 мм), % Содержание агрегатов <0,25 мм, % Плотность сложения, г/см3
под посевами клевера конец ротации севооборота
О 56,5 40,0 1,32 1,25
К 61,0 36,1 1,28 1,24
Б 58,9 35,5 1,28 1,24
НСР05 0,02 0,01
Поверхностная заделка навоза и сиде-рата в пару в сравнении с чистым паром существенно увеличили биологическую активность пахотного слоя под посевами озимой ржи. Степень разложения полотен увеличилась на 7,6-6,0%, нитрификационная способность почвы возросла на 15,9-22,4%. При запашке биоресурсов в пару биологическая активность пахотного слоя почвы по этим показателям была на уровне чистого пара (табл. 2).
Внесение соломы существенно увеличивает иммобилизацию азота почвы. Под посевами ячменя в варианте с комплексным внесением биоресурсов при отвальной и комбинированной системах обработки почвы от внесения соломы озимой ржи степень разложения полотен увеличилась на 17,1 и 10,6%, но отмечено существенное снижение нитрификационной способности почвы, независимо от способа
заделки соломы. Изменение микробного пула под клевером снизило активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов в 1,5-2,3 раза. Но в вариантах с биоресурсами, особенно при поверхностном их расположении, под клевером отмечено резкое увеличение содержания нитратного азота в
пахотном слое почвы, что указывает на более активную деятельность нитрифицирующей и азотфиксирующей групп микроорганизмов в посевах клевера, вероятно стимулируемую достаточно высоким содержанием углерода в аэрируемом слое почвы (табл. 2).
Таблица 2
Показатели биологической активности пахотного слоя почвы в зависимости от системы зяблевой обработки, биоресурсов и возделываемой культуры
Система обработки Биоресурсы Разложение полотен, % Содержание Ы-Ы03, мг/кг почвы Нитрификационная способность почвы, мг/кг почвы
почвы (А) (В) 2007 г. 2011 г. 2009 г. 2009 г. 2007 г. 2011 г.
оз. рожь ячмень клевер клевер оз. рожь ячмень
О Б/у 31,4 24,7 13,7 1,02 20,7 32,3
Н + Сид. + С2 35,9 41,8 18,6 4,05 22,9 20,2
К Б/у 26,4 40,1 13,1 1,38 22,8 33,8
Н + Сид. + С2 32,9 50,7 14,9 6,90 27,9 25,6
Б Б/у 26,4 39,7 13,1 1,38 22,8 27,5
Н + Сид. + С2 32,9 44,4 14,9 6,90 27,9 21,8
НСР05 7,1 9,0 6,8 1,8 5,1 3,4
Внесение соломы озимой ржи на фоне комбинированной и безотвальной систем обработки почвы в сравнении с отвальной выявило не только иммобилизацию азота, но и снижение содержания подвижного фосфора в пахотном слое почвы на 14,1 и 9,1 %. Гидролитическая кислотность, рНка и степень насыщенности основаниями были на уровне отвальной системы обработки почвы с использованием биоресурсов. Повышение гидролитической кислотности почвы на фоне безотвальной системы обработки до 2,12 ммоль/100 г почвы в сравнении с отвальной - 1,80 и комбинированной - 1,90 ммоль/100 г почвы не сопровождалось увеличением обменной кислотности (рНка-5,84 и 5,83) (табл. 3). В результате чего, можно констатировать, что иммобилизация питательных веществ и некоторое повышение общей кислотности почвы в результате внесения соломы при комбинированной и безотвальной системах основной обработки почвы - показатель временной консервации и сохранения почвенного плодородия.
В среднем за ротацию севооборота комплексное внесение биоресурсов на фоне
комбинированной и безотвальной системах обработки почвы увеличило содержание углерода активных гумусовых кислот в пахотном слое почвы на 12,1 и 10,3 %. (свободных и связанных с полуторными окислами) (табл. 3).
Замена отвальной системы обработки почвы в севообороте на комбинированную или безотвальную в среднем за ротацию севооборота привела к увеличению количества малолетних сорняков в 1,4-1,7 раза, их сухой массы - в 1,3-1,6 раза. Количество многолетних сорняков возросло в 1,7-2,5 раза, их сухая масса - в 2,0-2,4 раза. Комплексное использование биоресурсов на конец ротации севооборота выявило тенденцию к выравниванию засоренности многолетними сорняками при отвальной, комбинированной и безотвальной систем обработки почвы в севообороте за счет увеличения урожайности и повышения конкурентоспособности основной культуры. При этом в целом по опыту при использовании гербицидов засорённость культур севооборота не превышала порог экономической целесообразности борьбы с сорняками.
Таблица 3
Агрохимические показатели пахотного слоя почвы в зависимости от системы зяблевой обработки и биоресурсов на конец ротации севооборота
Обработка почвы (А) Биоресурсы (В) Р2О5 К2О НГИДР, ммоль /100 г почвы рНксг ^ОСН, ммоль /100 г почвы Углерод гумусового вещества, %
мг/кг почвы общий вытяжка 0,1н тон вытяжка 0,1М ЫаРО? рН 7
О Б/у 348 108 2,51 5,68 14,8 1,44 0,365 0,257
Н + Сид. + С2 340 119 1,80 6,03 15,4 1,41 0,355 0,248
К Б/у 360 96 2,48 5,65 15,2 1,40 0,356 0,242
Н + Сид. + С2 292 110 1,90 5,84 14,3 1,44 0,399 0,270
Б Б/у 378 99 2,54 5,67 15,2 1,43 0,368 0,266
Н + Сид. + С2 309 123 2,12 5,83 14,8 1,42 0,406 0,268
НСР05 В = 38 А = 7 В = 14 А = 0,23 В = 0,32 В = 0,17 А = 0,5 В = 1,0 0,10 0,025 0,022
Отмечен факт снижения урожайности озимой ржи по пласту клевера при комбинированной обработке - 1,96 т/га в сравнении с отвальной и безотвальной (2,18 и 2,16 т/га). Он обусловлен выпахиванием обедненной нижней прослойки пахотного слоя, сформировавшейся в результате проведения безотвальных обработок под предыдущие культуры севооборота. Поэтому вспашку пласта клевера необходимо проводить на глубину не более 17 см и не позднее, чем за месяц до посева озимой ржи.
Установлено, что озимая рожь и клевер положительно отзываются на безотвальное рыхление почвы. Это обусловлено улучшением пищевого режима, складывающегося в верхней корнеобитаемой прослойке пахотного слоя за время парования и под клевером в результате активной минерализации органического вещества. Яровые культуры отрицательно реагировали на осеннее безотвальное рыхление в сравнении со вспашкой. Снижение урожайности зерна яровых (0,14...0,64 т/га) обусловлено дефицитом азотного питания, снижением содержания подвижных форм фосфора, повышением кислотности почвы и засоренности посевов. Не исключено негативное влияние токсических веществ, вызванное корневыми выделениями многолетних сорных растений и продуктами неполного разложения расти-
тельных остатков и соломы в поверхностном слое почвы. Для повышения эффективности безотвальной обработки под яровые культуры требуется ряд дополнительных агротехнических мероприятий. Для предотвращения переуплотнения нижней прослойки пахотного слоя один-два раза за севооборот проводить безотвальное рыхление почвы на глубину пахотного слоя или глубже в зависимости от типа почвы. Для снятия токсичности почвы - посев промежуточных культур (горчицы белой) на сидерат.
Биоресурсы оказались важнейшим элементом технологии возделывания культур, сместив вектор микробиологических и биохимических процессов в пахотном слое почвы в сторону более рационального их использования при комбинированной и безотвальной обработке в сравнении с отвальной. Высокая стоимость внесения навоза оправдана повышением биологической активности дерново-подзолистой почвы. С навозом в почву вносятся активные штаммы микроорганизмов, активизирующие разложение соломы в почве, в результате чего снижается негативное влияние токсических продуктов неполного разложения соломы на рост и развитие культур. Горчица белая в качестве сидерата, повышая биологическую активность почвы, снижает фитопатогенную нагрузку от продуктов неполного разложе-
ния растительных остатков и соломы. Биологический азот, синтезируемый симбиоти-ческими азотфиксаторами клевера, компенсирует его дефицит, возникающий при внесении соломы, что также способствует более активному её разложению.
Из мероприятий по уходу за посевами важнейшим остается борьба с сорняками. Наряду с агротехническими мерами, обязательным является применение гербицидов. Требуется научный подход к регулированию фитосанитарного состояния почвы, использованию пестицидов для борьбы с вредителями и болезнями.
В системе обработки почвы немаловажное значение имеет предпосевная подготовка почвы. Она должна быть выполнена в оптимальные сроки и качественно с целью сохранения и рационального использования влаги, усиления микробиологической деятельности, очищения почвы от всходов и проростков сорняков, создания условий для заделки семян на оптимальную глубину и получения дружных и полных всходов.
Ресурсосберегающая система основной обработки почвы с использованием биоресурсов позволяет наиболее эффективно использовать почвенно-климатический потенциал. В четырех полях севооборота из семи почва в зиму уходит занятая растительностью (два поля озимой ржи, одно поле клевера, необработанная почва под пар, минимальная обработка под последнюю культуру севооборота с максимальным сохранением пожнивных остатков на поверхности). Только два года после озимой ржи с внесением соломы почва уходит в зиму обработанной. Но сохранение пожнивно-корневых остатков и внесённой соломы в поверхностном слое почвы, по данным наших исследований, в 1,3 раза снижает смыв почвы в сравнении с обычной отвальной зяблевой обработкой.
Выводы. Внедрение комбинированной системы основной обработки почвы в сравнении с отвальной повышает эффективность использования органических удобрений, сохраняет и повышает плодородие дерново-подзолистой почвы, снижает затраты живого труда и ГСМ на основную обработку
почвы и за счёт оставления соломы в поле. Сохраняет продуктивность севооборотной площади и фитосанитарное состояние почвы и посевов на уровне отвальной системы обработки почвы с таким же количеством биоресурсов. Солома озимой ржи, вносимая в сочетании с навозом и дополнительным внесением азота на ее разложение в севообороте с сидеральным паром (горчица белая) и с одногодичным использованием клевера является эффективным пролонгированным органическим удобрением, способствующим снижению кислотности почвы и увеличению содержания питательных веществ в пахотном слое почвы, улучшению агрофизических показателей пахотного слоя. Положительное влияние соломы, внесенной за севооборот, проявилось в последействии на урожайности зерна яровой пшеницы в 2013 году. Прибавка составила 0,11-0,16 т/га.
Ресурсосберегающую комбинированную систему основной обработки почвы с использованием биоресурсов можно рекомендовать в Северо-Восточном регионе европейской части НЗ РФ на дерново-подзолистых почвах.
Список литературы
1. Лошаков В.Г. Пожнивная сидерация и плодородие дерново-подзолистых почв // Земледелие. 2007. №1. С.11-14.
2. Комаревцева Л.Г. Использование соломы в качестве удобрения на дерново-подзолистых почвах // Вестник АПК Верхневолжья. 2008. № 1. С. 14-18.
3. Котяк П.А., Чебыкина Е.В., Кома-ревцева Л.Г. Влияние разных по интенсивности систем обработки и удобрений на изменение биологических показателей плодородия почвы // Вестник АПК Верхневолжья. 2008. № 3. С. 3-6.
4. Чуян О.Г., Чуян Н А., Еремина Р Ф. Влияние кальций - и фосфорсодержащих соединений на продуктивность звена севооборота при внесении соломы и растительных остатков на удобрение //Достижения науки и техники АПК. 2009. № 6. С. 19-22.
5. Матюк Н.С., Селицкая О.В., Солда-това С.С. Роль сидератов и соломы в стабилизации процессов трансформации органического вещества в дерново-подзолистой почве // Известия ТСХА. Вып.3. 2013. С. 36-74.
Resource-saving tillage system of sod-podzolic soils Pegova N.A., PhD, leading researcher
Udmurt Agricultural Research Institute, Pervomajskij, Russia
Kholzakov V.M., DSc, Professor
Izhevsk State Agricultural Academy, Izhevsk, Russia
A resource-saving system of basic soil cultivation in crop rotation (green-manure fallow (white mustard) + cattle manure 60 t/ha - winter rye - spring wheat with clover sowing - clover of 1st year of use - winter rye - barley - oats) was developed. Straw of winter rye and winter wheat in the yield volume remains in the field. Recommended system includes plowing of clover grass sod on 17 cm, non-moldboard cultivations at different depths (12 to 20 cm) in a fallow, among other for placement of manure and green manure, non-moldboard cultivations on 20 cm after winter rye, surface tillage on 12 cm after the last crop in rotation, no-tillage under fallow. Implementing the recommended tillage system has provided the productivity of arable land - 2.59 tons of grain units of the basic product per hectare and the energy efficiency ratio - 2.92, which is the level of moldboard system with the same amount of bioresources - 2.70 tons of grain units per hectare, the energy efficiency ratio - 2.93. Labor inputs for basic tillage decreased by 14%, the cost of lubricants - by 25%. The developed system in comparison with the moldboard has increased the efficiency of influence of bio-resources on indicators of soil fertility. At the end of the crop rotation the density texture of arable layer decreased on 0.01 g/cm3. The content of water-stable aggregates of 0.25-3.0 mm increased from 56.5% to 61.0%, the carbon content of active humus acids increased by 12.1%. Under the clover sowing the density texture of arable layer decreased on 0.04 g/cm3, the nitrate content increased by 70 %. When using herbicides dockage of crops at recommended tillage systems was higher than with moldboard, but did not exceed the threshold of economic practicality of weed control.
Key words: tillage, biological resources, straw, green manure, manure, indicators of fertility, productivity, impurity, resource saving, energy efficiency
References
1. Loshakov V.G. Pozhnivnaya sidera-tsiya i plodorodie dernovo-podzolistykh pochv. [Stubble green manuring and fertility of sod-podzolic soils]. Zemledelie. 2007. no.1. pp.11-14.
2. Komarevtseva L.G. Ispol'zovanie solomy v kachestve udobreniya na dernovo-podzolistykh pochvakh. [Use of straw as a fertilizer on sod-podzolic soils]. Vestnik APK Verkhnevolzh'ya. 2008. no. 1. pp. 14-18.
3. Kotyak P.A., Chebykina E.V., Koma-revtseva L.G. Vliyanie raznykh po intensivnosti sistem obrabotki i udobreniy na izmenenie biologicheskikh pokazateley plodorodiya pochvy. [Influence of processing systems different in intensity and fertilizers on a change of biological indicators of soil fertility]. Vestnik APK Verkhnevolzh'ya. 2008. no.3. pp. 3-6.
4. Chuyan O.G., Chuyan N.A., Eremina R.F. Vliyanie kal'tsiy - i fosforsoderzhashchikh soedineniy na produktivnost' zvena sevooborota pri vnesenii solomy i rastitel'nykh ostatkov na udobrenie. [Effect of calcium- and phosphorus-containing compounds on the productivity of crop rotation parts at entering of straw and crop residues as fertilizer]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2009. no.6. pp. 19-22.
5. Matyuk N.S., Selitskaya O.V., Soldatova S.S. Rol' sideratov i solomy v stabilizatsii protsessov transformatsii organicheskogo veshc-hestva v dernovo-podzolistoy pochve. [The role of green manure and straw in the stabilization of processes of organic matter transformation in sod-podzolic soil]. Izvestiya TSKhA. Issue 3. 2013. pp. 36-74.
